Контроль качества деталей начинается с передела: в отливке дефект рождается вместе с металлом при затвердевании, в листовой штамповке его создаёт деформация, в механообработке – инструмент и режим резания. Газовая полость и усадка появляются в форме, до того как деталь увидит станок; утонение и разрыв стенки – в момент вытяжки; задир и увод диаметра – с затупившейся пластиной резца. Один метод контроля на три передела поэтому не ставят: схема, которая читает литейную корку, слепа к пружинению штампованного фланца.
На участке мы подбираем камеры и подсветку под конкретную деталь: блестящую обработанную поверхность снимают не так, как чёрную корку отливки после выбивки. Серверный блок разбирает кадр и находит сотни типов дефектов быстрее чем за секунду. Дефектная деталь уходит с потока через АСУ ТП собственным отбраковщиком, а статистика по типам дефекта копится в Grafana с привязкой к плавке, партии проката и смене.
Контроль качества деталей в литье, штамповке и механообработке
Годность отливки решают заполнение формы, плотность тела и поверхность после выбивки; у штампованной детали – целостность стенки и точность контура после реза; у обработанной – размер, шероховатость и отсутствие задира. Термины на дефекты отливок закреплены отраслевым стандартом на отливки из чугуна и стали, и на участке ими пользуются буквально: недолив, неспай, пригар – это названия с определениями.
Что такое дефект детали, определяет ГОСТ 15467-79: дефект – каждое отдельное несоответствие детали установленному требованию. Что такое брак детали, сказано в том же стандарте: браком её делает дефект, при котором передавать изделие потребителю нельзя. Разница практическая: дефект попадает в протокол контроля, брак решает судьбу детали.
Классификация дефектов детали начинается со значимости: критические, значительные и малозначительные разведены тем же ГОСТ 15467-79, ограничений по виду продукции у него нет, и на литой корпус эта шкала ложится так же, как на штампованный кронштейн. Второй признак – устранимость: заваренную и переточенную раковину в корпусной отливке относят к устранимым, сквозной разрыв стенки после вытяжки исправить нечем, и деталь идёт в переплав.
Поры в металле и усадочная раковина: что прячет тело отливки
Поры в металле – это полости от газа: водород и азот, растворённые в расплаве, при кристаллизации выходят из раствора и остаются пузырьком. Форма полости округлая, стенка гладкая, сидит она чаще группой в верхней части сечения. Усадочная раковина устроена иначе: жидкий металл при затвердевании сжимается, и в последнем застывающем объёме – в тепловом узле у толстого перехода – металла на подпитку не хватает, поэтому форма полости рваная, а стенка дендритная.
Отличие видно на изломе и на снимке, и от него зависит, что менять: газовую пористость лечат дегазацией расплава и режимом заливки, усадку – конструкцией литниково-питающей системы и местным охлаждением. Раковина на металле дефекта поверхности не образует, пока полость не вскрыта: она сидит в теле детали и выходит наружу только под резцом, снявшим припуск с посадочной шейки. Поиск раковин в отливках поэтому ведут просвечиванием и ультразвуком: снаружи о такой полости ничто не говорит.
Тот же механизм усадки работает в сварке – усадочная раковина сварного шва появляется в кратере при обрыве дуги: металл кристаллизуется, а подпитки жидкой ванной уже нет. Усадочная раковина в сварном шве опасна как концентратор, от которого при нагрузке идёт трещина, поэтому кратер гасят ещё при сварке, а не ищут потом дефектоскопом. Остальной каталог шва – непровар, подрез, шлаковое включение – разобран в материале дефекты сварного шва.
Дефекты штамповки: утонение, разрыв, гофра, заусенец
Природа дефектов штамповки одна – неравномерное течение металла в пластической зоне, а места разные. При вытяжке стенка утоняется на переходе от донышка к борту и при слабом прижиме доходит до разрыва. На фланце металл, наоборот, оказывается в избытке и теряет устойчивость: появляется гофра, а на следующем переходе она закатывается в складку.
Второй источник следа – состояние оснастки: затупившиеся кромки пуансона и матрицы дают заусенец и вырыв по линии реза, а налипший металл отпечатывается на детали. Отдельно стоит пружинение: после гиба деталь распрямляется, угол уходит от чертёжного, а следа на металле нет – такую деталь бракуют только по замеру.
- Утонение и разрыв стенки при вытяжке – усилие прижима, радиус матрицы, смазка.
- Гофра и складка на фланце – степень вытяжки и работа складкодержателя.
- Заусенец и вырыв по линии реза – зазор между пуансоном и матрицей.
- Отпечаток на поверхности – налипший металл на рабочей плоскости штампа.
- Пружинение с уходом угла гиба – толщина листа и предел текучести материала.
Выявление дефектов деталей: дефектоскопия и её границы по материалу
Выявление дефектов деталей упирается в два свойства: где лежит несплошность и из чего сделана деталь. Открытая трещина, подповерхностная трещина и внутренняя полость читаются разными физическими принципами, универсального среди них нет. Контроль деталей неразрушающим методом отличается от разрушающего тем, что деталь остаётся товарной, а каждый принцип разобран по существу на странице методы неразрушающего контроля.
Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля деталей регламентирован ГОСТ 21105-87 и работает только на ферромагнитных материалах: поле рассеяния над дефектом собирает порошок в валик над трещиной. Корпусная деталь из алюминиевого сплава и вал из аустенитной нержавеющей стали этим методом не контролируются вовсе. Капиллярный контроль по ГОСТ 18442-80 берёт несплошности, открытые на поверхность, и после механообработки требует смытой СОЖ: забитая стружкой полость проявителем не читается.
Ультразвуковая дефектоскопия деталей достаёт внутрь тела, но крупное зерно литой структуры рассеивает сигнал и мелкая несплошность теряется в шуме, а на тонкой стенке мешает мёртвая зона. Внутреннюю полость и включение в теле отливки честнее показывает просвечивание: рентгеновский контроль даёт теневую картину всего сечения сразу. Обнаружение скрытых дефектов деталей на этом и держится: наружу такой дефект не выходит, и осмотр о нём молчит.
| Метод | Что берёт | Чего не берёт | Материал |
|---|---|---|---|
| Визуально-измерительный | задир, риску, скол, недолив, заусенец | всё под поверхностью | любой |
| Капиллярный | несплошность, открытую наружу | закрытую и замасленную полость | любой непористый |
| Магнитопорошковый | поверхностную и подповерхностную трещину | несплошность в глубине тела | только ферромагнитный |
| Ультразвуковой | внутреннюю несплошность, глубину залегания | мёртвую зону, тонкую стенку | плохо на литье |
| Просвечивание | объёмную полость и включение | плоскостную трещину в ракурсе | любой |
Методы дефектоскопии деталей ставят по маршруту: отливку просвечивают после выбивки, корпус перед механообработкой проверяют капиллярным или магнитопорошковым методом, готовую поверхность снимают камерой на потоке. Неразрушающий контроль деталей и узлов читает и собранное изделие – сварной кронштейн, запрессованную втулку, паяное соединение. Методы контроля дефектов деталей выбирают под класс несплошности, и на любой накладывается доступ: внутреннюю стенку корпуса, закрытую рёбрами, преобразователем не достать.
Соосность, биение и посадочные размеры: где дефект геометрический
Геометрический дефект от поверхностного отличается тем, что его не увидеть глазом: он существует как число. Поле допуска и квалитет на диаметр задаёт ГОСТ 25346, стандарт на допуски и посадки гладких элементов, и уход шейки вала за верхнее отклонение ловят измерением: микрометром или телецентрической оптикой на линии. Как измерение строят на потоке, разобрано на странице контроль размеров.
Контроль соосности деталей стоит отдельно от размера. Соосность и биение относятся к отклонениям расположения поверхностей и задаются на чертеже собственным допуском, с квалитетом диаметра не связанным. Деталь может лежать в поле допуска по каждой шейке и быть браком по радиальному биению, если оси разошлись при перезакреплении в патроне, при базировании по необработанной поверхности или после термообработки.
В узле это вскрывается сразу: вал с уводом соосности встаёт в подшипниковую опору с натягом в одном поясе и зазором в другом, а корпус с уведённой плоскостью даёт течь по стыку прокладки. Геометрию детали поэтому меряют до сборки, а что происходит с ней дальше на конвейере, разобрано на странице контроль качества сборки.
Как мы ставим контроль деталей на вашем участке
Проект начинается с разбора номенклатуры и маршрута: какие детали идут через участок, какие классы дефекта на них критичны и где в линии есть место под камеру. Дальше подбираем камеры и схему подсветки под материал и форму детали, а модель учим на кадрах, снятых прямо на вашем участке, до устойчивого различения корки отливки, следа штампа и риски после резца. Оборудование поставляем мы, включая отбраковщик, снимающий деталь с потока по сигналу из АСУ ТП.
Отбраковщик под деталь считают по массе и по ходу толкателя: корпус после механической обработки и тонкостенная штамповка сходят с ленты по-разному. От завода нужны образцы годных и дефектных деталей, доступ к линии для съёмки и точка подключения к АСУ ТП.
Дообучение под вашу номенклатуру пусконаладкой не заканчивается: новая отливка или другой сплав – это новые изображения в обучающем наборе. Всплеск пористости в Grafana читается как тренд по конкретной плавке и возвращается технологу поводом менять режим заливки.