Оцінка якості виготовлення і матеріалу деталі

На цьому етапі дослідження роблять:

1) вимір деталей з метою встановлення їх відповідності вимогам технічних умов;

2) оцінку якості обробки поверхні;

3) дослідження методом дефектоскопії для виявлення тріщин і металургійних дефектів;

4) перевірку якості матеріалу для встановлення відповідності механічних властивостей вимогам, що пред'являються, і для виявлення металургійних дефектів матеріалу.

Таблиця 5.1 - Орієнтовна таблиця будови зламів

Вид ванта-ження	Низька номінальна напруга	Висока номінальна напруга
Слабкий локаль-ний концентра- тор	Слабкий концент-ратор по окруж- ності	Сильний концент- ратор по окруж-ності	Слабкий локаль-ний концернт-ратор	Слабкий концент-ратор по окруж-ності	Силь-ний концент-ратор по окруж-ності
Розтягуван-ня і одно-сторонній вигин
Двусторон-ній вигин
Вигин при обертанні

Обмір включає не лише вимір окремих деталей, але і перевірку регулювальних проміжків в процесі розбирання. Тому обмір починається при розбиранні вузла, тобто ще на першому етапі дослідження. Значення перевірки проміжків видно з наступного прикладу. На авіаційному двигуні сталося руйнування грибка клапана впускання. Обмір показав, що регулювальні проміжки між клапаном і штовхальником збільшені приблизно в 8 разів. Розрахунками і випробуваннями встановлено, що подібне збільшення проміжків призводить до збільшення динамічних навантажень до 3 разів.

У разі руйнування деталі по конструктивному концентратору напруги вимірюється радіус галтельних переходів калібрами, шляхом зняття зліпків з подальшим їх переглядом на проекторі, вирізкою темплетів. Визначається також клас чистоти обробки поверхні, глибина і гострота поверхневих дефектів, що особливо важливо, якщо руйнування деталі сталося по рисках від механічної обробки, вм'ятинам, корозійним раковинам.

Дефектоскопування деталей, що ламаються, зазвичай проводиться тими ж методами фізичного контролю, які застосовуються при дефектоскопуванні деталей в процесі їх виготовлення або ремонту. Доцільно оглядати деталі візуально, а також за допомогою лупи або бінокулярного мікроскопа. Для кращого виявлення тріщин і інших дефектів поверхню деталі у ряді випадків злегка протравлюють.

При дефектоскопуванні особливо ретельно контролюються ділянки, розташовані поблизу зони зародження зламу.

Дослідження якості матеріалу включає стандартні механічні випробування, металографічний і хімічний аналізи, а також різні технологічні і інші проби матеріалу. Ці дослідження робляться стандартними методами, але їх застосування для аварійних деталей має деякі специфічні особливості. У разі неможливості виготовлення стандартних зразків випробування на розтягування, вигин і кручення можна робити на мікромашинах.

При випробуванні на «вигін з перегином» важливіше визначити момент появи перших тріщин, а не кількість повторних вигинів до повного руйнування, як це зазвичай робиться. Випробуванням на подовжню стійкість важливо визначити характер порушення міцності, а не тільки величину критичної сили і т. д. На рисунку 5.3 показані відбитки від втискування сталевої кульки в задовільно і незадовільно хромовані деталі.

а б

а – метал із задовільним хромуванням, б – метал з незадовільним хромуванням Рисунок 5.3 – Фотографії відбитків від втискування сталевої кульки

Як видно з рис. 5.3, хромований шар розтріскався при втискуванні тільки на аварійній деталі, що стало одним з доказів дефектності хромового покриття. Для виявлення поверхневих шарів з відмінними від серцевини властивостями (твердістю) доцільно робити вимір мікротвердості на косих шліфах.

Аналіз умов роботи деталі

Аналіз умов роботи включає оцінку конструктивних, виробничо-технологічних і експлуатаційних чинників. Оцінка конструктивних чинників обов'язкова у разі масових поломок одних і тих же деталей, а також у разі поломки деталей опитних машин. Поломки деталей внаслідок недостатньої міцності характеризуються, як правило, малим терміном служби.

Іноді недостатня міцність може проявлятися після тільки тривалої роботи, коли збільшується діюча напруга або погіршуються механічні властивості матеріалу, наприклад, внаслідок зносу або при роботі деталі в умовах підвищених температур.

В якості конструктивних недоліків, які можуть призводити до поломок деталей, вкажемо на незадовільну конструкцію вузла, що виражається, наприклад, в призначенні конструктором виточок, зварних швів і т. д. у найбільш навантажених зонах деталі, неправильний підбір матеріалу пар, що труться, незадовільні умови мастила, неправильне призначення проміжків і т. д.

Внаслідок неправильного підбору матеріалу пар, що труться, дотичні поверхні деталей можуть зношуватися, піддаватися корозії тертя. Неправильне призначення проміжків призводить до того, що деталі зачіпають одна за одну або перевантажуються.

Оцінка виробничо-технологічних чинників робиться на підставі результатів обміру і випробувань машин в роботі, перевірки биття, огляду аналогічних деталей, що знаходяться в експлуатації, дослідження матеріалу і іншими способами, що дозволяють виявити дефекти, допущені при виготовленні або при ремонті деталі, машини або механізму. До групи виробничо-технологічних відносяться не лише виробничі дефекти, що виникли при виготовленні деталі, але й ремонтні.

Проте при дослідженні зруйнованих деталей у більшості випадків все ж вдається відрізнити дефекти, що виникли при виготовленні, від ремонтних.

Показовим в цьому відношенні являється термін служби деталі або машини з початку експлуатації і після ремонту. Якщо дефект виник при ремонті, то руйнування зазвичай відбувається незабаром після ремонту.

Узагальнення фактичного матеріалу по аналізу руйнувань деталей машин показує, що виробничо-технологічні причини поломок наступні:

- дефекти матеріалу;

- дефекти термічної і гальванічної обробок;

- дефекти механічної обробки;

- дефекти зборки.

До дефектів механічної обробки відносяться: спотворення геометричної форми деталі при її виготовленні, ушкодження при ремонті, підрізи галтельних переходів, сліди грубої механічної обробки, надіри і тріщини, шліфувальні тріщини і опіки та ін.

До групи монтажних дефектів відносяться перекоси, неправильна посадка, перетяжка, послаблення затягування різьбових з'єднань і др. Особу групу дефектів складають випадкові дефекти, як наприклад, пропуск деталі в незагартованому стані, ушкодження деталей вм'ятинами і забоїнами, переплутування матеріалів та ін. Оцінка експлуатаційних чинників зазвичай викликає найбільші утруднення внаслідок того, що допущені при експлуатації або обслуговуванні порушення або зміни нормальної роботи машини виявляються насилу, а часто залишаються невиявленими. Можна вказати на добре відомі випадки руйнування шатунів і інших деталей поршневих двигунів, що відбуваються внаслідок гідравлічного удару. Останній викликається тим, що із-за «перезаливки» камери згорання олією або пальним відбувається удар поршнем.

При неуважному спостереженні за роботою двигуна гідравлічний удар може бути і не помічений, і двигун продовжуватиме експлуатуватися з деформованим шатуном. Це призводить до зростання діючої на шатун напруги і до подальшого його втомного руйнування через більш менш тривалий проміжок часу.

Якщо ремонтні і виробничі дефекти у більшості випадків можна встановити прямим шляхом (обмір, дефектоскопування і т. д.), то експлуатаційні порушення (гідравлічний удар, перегрівання, «масляне голодування» і т. д.) зазвичай встановлюються тільки непрямим шляхом.

Тому при аналізі експлуатаційних чинників важливе значення має вивчення документації по експлуатації і технічному обслуговуванню. При оцінці експлуатаційних чинників слід враховувати кваліфікацію працівників, обслуговуючих машину, термін служби машини, режими роботи, характер поломки машини, а також причини заміни деталей і вузлів. Наведений перелік не є вичерпним і у кожному конкретному випадку повинен уточнюватися і доповнюватися виходячи з особливостей роботи машини.