Производственно-технические дефекты

Повышение надежности техники при ремонте

К основным методам повышения надежности отремонтированных машин относятся следующие.

1. Проведение предремонтного диагностирования в мастерских хозяйств для определения необходимых ремонтных воздействий и разборки соответствующих агрегатов машин.

2. Обеспечение сохраняемости ремонтного фонда, поступающего на ремонтные предприятия. Достигается организацией складов и площадок, использованием специальных подставок и прокладок, антикоррозионных смазочных материалов и других средств. При неудовлетворительном хранении ремонтный фонд может быть превращен в металлолом

Производственно-технические дефекты

производственно-технические (металлургические) дефекты, возникающие при отливке и прокатке.

Дефекты образующиеся в процессе литья:

Усадочные раковины – открытые или закрытые сравнительно боль-

шие полости произвольной формы с грубой шероховатой, иногда окислен-

ной, поверхностью, находящиеся в теле отливки. Образуются вследствие

неравномерной усадки металла при затвердевании в верхней части слитка

или в утолщенных частях отливки, где металл затвердевает в последнюю

очередь.

Рыхлота – местное скопление мелких усадочных раковин при круп-

нозернистой структуре металла.

Пористость – местное скопление мелких газовых или усадочных ра-

ковин.

Ликвационные зоны – неравномерность химического состава металла

в теле отливки. Причиной ликвации является различная температура за-

твердевания чистого металла и содержащихся в расплаве примесей.

Газовая ликвация – характерный дефект слитка кипящей стали, пред-

ставляющий собой участки структурной и химической неоднородности в

виде стреловидной ликвации – каналов в зоне наружной корочки и сегре-

гационных пятен у внутренних концов сотовых пузырей.

Точено-пятнистая неоднородность типична для высоколегирован-

ных жаропрочных сталей и сплавов и представляет собой локальные участ-

ки, обогащенные ликвирующими примесями в виде избыточных фаз.

Ликвацонный квадрат – дефект, выявляющийся в поперечных мак-

рошлифах деформированного металла, представляет собой структурную

неоднородность в виде различно травящихся зон, контуры которых повто-

ряют форму слитка.

Газовые пузыри или раковины в литом металле представляют собой

полости (округлые, овальные или продолговатые) с чистой и гладкой, ино-

гда окисленной поверхностью.

Песчаная раковина – полость в теле отливки, частично или полно-

стью заполненная формовочным материалом.

Шлаковая раковина – полость, заполненная шлаком.

Вскип, вскиповая раковина – оксидные складки или раковины, обра-

зующиеся при кипении сплава.

Поверхностное окисление (загар, горение) встречается (у отливок из

магниевых сплавов) в виде: сплошной окисной плены черного или серого

цвета; отдельных или групповых раковин, заполненных порошком черного

или серого цвета; наростов (грибков) черного цвета.

Неметаллические включения бывают двоякого рода и происхожде-

ния:

1) включения неметаллических частиц, попавших в металл извне;

так, частицы шлака, огнеупора, графита, песка и т.д. могут попасть в фор-

му вместе с расплавом и образовать шлаковые и песчаные включения, ко-

торые чаще всего расположены в верхних частях отливки или на их по-

верхности;

2) включения частиц окислов, сульфидов, силикатов, нитридов, обра-

зующихся внутри металла вследствие химического взаимодействия компо-

нентов при расплавлении и заливке сплава.

Корочки представляют собой участки металла, загрязненные неме-

таллическими включениями: располагаются в объеме слитков или у поверхности.

Завороты корки – дефект представляет собой завернувшиеся корки

металла, окислившиеся заливины и брызги, расположенные у поверхности

слитков.

Металлические включения – инородные металлические тела в основ-

ном металле отливки.

Королек – металлическое включение того же состава, что и отливка.

Утяжина – углубление с пологими краями на массивной части от-

ливки, образовавшееся вследствие усадки металла при затвердевании. Под

утяжиной возможны внутренние дефекты.

Ужимины – длинные узкие вмятины в теле отливки, наслоения ме-

талла, отдельные прослойки формовочной смеси (при литье в песчаные

формы) или прослойки краски (при литье в кокиль).

Плены – пленки на поверхности или внутри отливки, состоящие из

окислов, часто с включениями формовочного материала, возникают в

результате того, что при заполнении формы составляющие расплава всту-

пают в химическую реакцию с атмосферой и материалом формы, а из про-

дуктов реакции (окислов хрома, алюминия, титана и нитридов, не раство-

ряющихся в сплаве) на поверхности расплава образуется тугоплавкая и

плотная пленка.

Спаи – сквозные или поверхностные с закругленными краями щели

или углубления в теле отливки, образованные неслившимися потоками

преждевременно застывшего металла.

Оксидный спай – нарушение сплошности отливки в виде несливших-

ся потоков металла, разделенных пленкой. Наиболее часто проявляются в

тонких сечениях отливки.

Пригар – неравномерные утолщения из формовочной или стержне-

вой смеси, пропитанные металлом, располагающиеся в местах ее сопри-

косновения с наиболее горячими участками формы.

Горячие трещины – обычно хорошо видимые разрывы поверхности

отливки, распространяющиеся по границам кристаллов и имеющие неров-

ную окисленную поверхность, на которой при увеличении видны дендри-

ты. Образуются вследствие усадки при застывании расплава в формах. Ха-

рактерными признаками горячих трещин являются их неровные (рваные)

края и значительная ширина.

Холодные трещины – очень тонкие разрывы поверхности отливки,

имеющие обычно чистую, светлую с цветами побежалости зернистую по-

верхность. Образуются из-за внутренних напряжений или механического

воздействия при температуре ниже температуры свечения отливки

Термические трещины – обычно хорошо видимые глубокие разрывы

поверхности отливки. Обнаруживаются эти трещины в отливках после термической обработки. Причина возникновения – высокие температурные растягивающие напряжения, совпадающие по знаку с остаточными напряжениями.

Межкристаллические трещины представляют собой тонкие нарушения сплошности, образующиеся по границам кристаллов при низкой прочности этих границ.

Литейные подрезы – дефекты литья в виде углублений в местах конструктивных концентраторов напряжений, связанное с недостаточной жидкотекучестью металла в процессе отливки детали из-за понижения температуры.

Коробление – искажение геометрии и конфигурации отливки. Обнаруживается после остывания отливки в форме, выбивки и заварки.

Отклонение микроструктуры – по виду, количеству и величине

структурных составляющих от требований стандарта.

52. Дефекты сварных соединений представляют собой изъяны в местах сварки,также различныеотклонения от установленных норм и технических требований, которые уменьшают прочность и эксплуатационную надежность сварных соединений и могут привести к разрушению всей конструкции.

По ГОСТ 30242-97 дефекты разделяются на шесть групп: трещины, полости и поры, твердые включения, несплавления и непровары, нарушение формы шва, прочие дефекты.

Трещиной называется несплошность, вызванная местным разрывом шва или околошовной зоны, которая может возникнуть в результате охлаждения или действия нагрузок.

Газовая полость – это полость произвольной формы, не имеющая углов, образованная газами, задержанными в расплавленном металле. Порой (газовой порой) называется газовая полость обычно сферической формы. Они могут находиться как внутри шва, так и на его поверхности. Причинами образования газовых полостей служит наличие в зоне сварки масла, краски, окалины, ржавчины и всяких другие загрязнений. Причиной может быть и использование сырых и непросушенных электродов. Излишне большая скорость сварки, недостаточный или чрезмерный поток защитного газа нарушает газовую защиту сварочной ванны, что тоже приводит к появлению пор.

Твердые включения – это твердые инородные вещества металлического или неметаллического происхождения, оставшиеся в металле сварного шва.

Несплавлением называется отсутствие соединения между металлом шва и основным металлом либо между отдельными валиками сварного шва. Несплавления могут быть на боковой поверхности, между валиками, в корне шва. Причины образования несплавлений — плохая зачистка свариваемых кромок, грязь, большая длина дуги, недостаточная сила тока, большая скорость сварки. Непровар или неполный провар – это несплавление основного металла на участке или по всей длине шва, появляющееся из-за неспособности расплавленного металла проникнуть в корень соединения (заполнить зазор между деталями). Возникновение этого дефекта кроется в малом угле скоса свариваемых кромок и небольшом зазоре между ними.

Нарушение формы сварного шва – это отклонение формы наружных поверхностей шва или геометрии соединения от установленного значения (Рис.6). К нарушениям формы шва относятся: подрезы, наплавы, прожоги, незаваренные кратеры.

К прочим дефектам относятся: случайная дуга, брызги металла, вольфрамовые брызги, поверхностные задиры, утонение металла и другие дефекты.

Разным видам сварки свойственны разные причины дефектов и разные их виды:

При сварке плавлением - неполномерность шва, неравномерная ширина шва, крупная чешуйчатость, бугристость, седловины.

При автоматической сварке дефекты возникают от колебания напряжения в сети, проскальзывания проволоки в роликах, неравномерной скорости.

При ручной и полуавтоматической сварках дефекты возникают от не качественных электродов и других сварочных материалов, низкой квалификации сварщиков и др. При этом возникают дефекты - неполномерность шва; неравномерность ширины стыкового шва; неравномерность по длине катета углового шва и др.

При сварке давлением - неравномерный шаг сварочных точек, вмятины, смещение осей деталей.

По данным американского общества инженеров-механиков (ASME) причины дефектов сварки распределяются следующим образом: 45 процентов - от неправильной технологии сварки, 32 процента - от ошибок оператора, дефекты в сварочной технике - 12 процентов, 10 процентов - от неправильно выбранных расходных материалов, и 5 процентов - от непроваров в сварочном шве.

Металлические защитно-упрочняющие покрытия представляют собой тонкий слой металла, нанесенного на защищаемую поверхность.

В зависимости от характера защиты изделий от коррозии металлические покрытия подразделяют на анодные и катодные. Анодными называют покрытия, электрохимический потенциал металла которых в данной среде более электроотрицателен, чем электрохимический потенциал основного металла. Катодными называют покрытия с обратным соотношением потенциалов.

53. Эксплуатационные дефекты — это дефекты, которые появляются в результате:

износа,

усталости,

коррозии деталей,

неправильной эксплуатации.

Наиболее часто встречаются следующие эксплуатационные дефекты:

изменение размеров и геометрической формы рабочих поверхностей;

нарушение требуемой точности взаимного расположения рабочих поверхностей;

механические повреждения;

коррозионные повреждения;

изменение физико-механических свойств материала деталей.

55)Дефектом называется каждое отдельное несоответствие продук- ции требованиям, установленным нормативной документацией Дефекты подразделяют на явные, скрытые, критические, значи- тельные и малозначительные, исправимые и неисправимые. Коррозионные повреждения (очаговые, межкристаллитные и др.) встречаются на разных деталях. Степень коррозионного повреждения зави- сит от наличия агрессивных сред, качества защитных покрытий, неблаго- приятного сочетания материалов деталей в узле и др. В эксплуатации кор-

Коррозионное растрескивание – особенно опасный вид коррозион- ного разрушения, происходящее при одновременном воздействии статиче- ских растягивающих напряжений (внешних или внутренних) и коррозион- ной среды. При этом наблюдается хрупкое разрушение и оно направлено перпендикулярно действию растягивающих напряжений. Процесс развития коррозионного разрушения состоит из трех стадий: 1) медленное развитие трещин, когда процесс в основном определяется коррозионным фактором; 2) скачкообразное, относительно быстрое развитие трещин при увеличи- вающемся влиянии механического фактора; 3) лавинообразное разрушение (долом).

Особенностью трещин при коррозионном растрескивании является их сильная разветвленность.

Механические повреждения поверхности – забоины, вмятины, нади- ры, риски, местный наклеп. Их причины могут быть разнообразными.

56) Твёрдое тело — это одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний (жидкости, газов, плазмы) стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебанияоколо положений равновесия[1].

Фи́зика твёрдого те́ла — раздел физики конденсированного состояния, задачей которого является описание физических свойств твёрдых тел с точки зрения их атомного строения. Интенсивно развивалась в XX веке после открытия квантовой механики. Развитие стимулировалось широким спектром важных задач прикладного характера, в частности, развитием полупроводниковой техники.

В настоящее время физика твёрдого тела разбилась на большое количество более мелких направлений.

57) Отка́з — один из ключевых терминов теории надёжности, означающий нарушение работоспособности объекта, при котором система или элемент перестает выполнять целиком или частично свои функции.

Основными признаками классификации отказов могут быть:

Тип отказа:

функциональный (выполнение основных функций объектом прекращается, например, поломка зубьев шестерни);

параметрический (некоторые параметры объекта изменяются в недопустимых пределах, например, потеря точности станка).

Природа отказа:

случайный, обусловленный непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала или сбоями системы управленияи т. п.;

систематический, обусловленный закономерными и неизбежными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия и т. п.

Характер возникновения:

внезапный — отказ, характеризующийся быстрым (скачкообразным) изменением значений одного или нескольких параметров объекта, определяющих его качество;

постепенный — отказ, характеризующийся медленным (постепенным) изменением параметров объекта.

Причина возникновения:

конструкционный отказ, вызванный недостатками и неудачной конструкцией объекта;

производственный отказ, связанный с ошибками при изготовлении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии;

эксплуатационный отказ, вызванный нарушением правил эксплуатации.

Характер устранения:

устойчивый отказ;

перемежающийся отказ (возникающий/исчезающий).

Последствия отказа:

лёгкий отказ (легкоустранимый);

средний отказ (не вызывающий отказы смежных узлов — вторичные отказы);

тяжёлый отказ (вызывающий вторичные отказы или приводящий к угрозе жизни и здоровью человека).

Дальнейшее использование объекта:

полные отказы, исключающие возможность работы объекта до их устранения;

частичные отказы, при которых объект может частично использоваться.

Легкость обнаружения:

очевидный (явный) отказ;

скрытый (неявный) отказ — не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики

Время возникновения:

приработочные отказы, возникающие в начальный период эксплуатации;

отказы при нормальной эксплуатации;

износовые отказы, вызванные необратимыми процессами износа деталей, старения материалов и пр.

У объектов, функционирующих не постоянно во времени, отказы могут быть следующих видов:

отказ срабатывания, заключающийся в невыполнении объектом требуемого срабатывания;

ложное срабатывание, заключающееся в срабатывании при отсутствии требования;

излишнее срабатывание, заключающееся в срабатывании при требовании срабатывания других элементов.

Наряду с отказом различают также повреждения. Несущественное повреждение не нарушает работоспособность (например, перегорела сигнальная лампа). Существенное же повреждение есть отказ

По характеру исполнения и функционирования (в зависимости от ремонтопригодности) элементы (объекты) могут быть восстанавливаемые и невосстанавливаемые. Если при отказе объект либо не подлежит, либо не поддается восстановлению, то он является невосстанавливаемым. Невосстанавливаемые объекты работают только до первого отказа.

58) Классификация отказов: по природе происхождения; по времени возникновения; по характеру возникновения; по взаимосвязи; по степени воздействия; по причине возникновения; по последствиям и затратам.

Основа классификации отказов — характер возникновения и особенности протекания процессов, приводящих к отказу. Отказы могут быть внезапными и постепенными.

Внезапный отказ возникает при скачкообразном изменении одного или нескольких параметров объекта, определяющих его качество. Такие изменения являются следствием сочетания неблагоприятных факторов воздействия. Внезапный отказ может возникнуть при возрастании механических нагрузок, превышающих расчетные, при несоблюдении условий эксплуатации, наличии скрытых технологических дефектов, при прекращении подачи смазки и т. п. Потеря работоспособности при этом происходит внезапно, без предшествующих признаков разрушения.

Постепенные отказы происходят вследствие постепенного изменения одного или нескольких параметров объекта. Основной причиной их является износ деталей и процесс естественного старения. Постепенному отказу предшествуют различные прямые и косвенные признаки, позволяющие его прогнозировать.

Принципиальной разницы между внезапными и постепенными отказами не существует. Внезапные отказы чаще всего являются следствием постоянного, но скрытого от глаз наблюдателя, старения, ухудшающего начальные параметры объекта. Так, постепенное накопление усталостных напряжений приводит к внезапному отказу.

Отказы в зависимости от их последствий можно разделить на зависимые и независимые. Зависимые отказы происходят вследствие отказа другой детали. Примером зависимого отказа может служить выход из строя поршня при обрыве клапана. Независимые отказы не зависят от отказов других деталей рассматриваемого изделия.

В зависимости от причины возникновения отказы подразделяют на конструкционные, производственные и эксплуатационные.

Конструкционный отказ — это отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленных правил и (или) норм конструирования объекта. Отказ, возникший в результате несовершенства либо нарушения установленного процесса изготовления или ремонта, выполнявшегося на ремонтном предприятии, называется производственным отказом. Эксплуатационный отказ — это отказ, возникший в результате нарушения установленных правил и (или) условий эксплуатации объекта.