Управление качеством и сертификация продукции в сварочном производстве: Методические указания к выполнению лабораторных работ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ____________________________________________________________________ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра технологии материалов и сварки

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ И СЕРТИФИКАЦИЯ ПРОДУКЦИИ В СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

Факультет

ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Специальность

150202.65 — ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специализации

ПРОИЗВОДСТВО СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, МЕНЕДЖМЕНТ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Издательство СЗТУ 2007

Утверждено УДК 658.5:66/07

редакционно-издательским

советом

университета

Управление качеством и сертификация продукции в сварочном производстве: Методические указания к выполнению лабораторных работ. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2007. – 13 с.

Методические указания к выполнению лабораторных работ разработаны в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Методические указания к выполнению лабораторных работ содержат задания и упражнения, позволяющие проводить наблюдения над объектами, изучать их свойства, оценивать их взаимосвязь, осуществлять обработку результатов наблюдений, устанавливать закономерности поведения объектов. Данные методические указания предназначены для студентов 5го курса, обучающихся по специальности 150202.65. Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры технологии материалов и сварки 15.12.2006 г., одобрено методической комиссией факультета технологии и автоматизации управления в машиностроении 18.12.2006 г.

Рецензенты: Кафедра технологии материалов и сварки СЗТУ (зав. кафедрой А.С. Тарасов, канд. техн. наук, доц.); И.В. Петушко, д-р техн. наук, директор ООО «Ультразвуковая техника».

Составители: Б.Л. Белкин, канд. техн. наук, доц.; В.В. Турбин, доц.; А.В. Кимстач, канд. техн. наук, доц.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2007 2

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ Целью изучения данной дисциплины является выработка у студентов понимания факторов качества сварки, роли контрольных операций в повышении

надежности

сварных

соединений.

Качество

сварных

соединений представляет собой совокупность признаков и свойств продукции,

характеризующих

долговременной сварных

и

ее

экономичной

соединений,

как

способность

эксплуатации.

правило,

–

к

надежной,

Контроль

качества

неразрушающий,

призван

произвести заключение о соответствии показателей качества продукции установленным техническим требованиям. Осознание важности и ответственности

проблемы

применяемых

промышленном

в

неразрушающих

методов

производстве,

контроля,

способствует

их

постоянному совершенствованию, а также разработке и внедрению современного контрольного оборудования нового поколения. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Шишкин, И.Ф. Квалиметрия и управление качеством: учебник для вузов / И.Ф. Шишкин, В.М. Станякин, - М.: Изд-во ВЗПИ, 1992. 2. Круглов, М.Г. Менеджмент систем качества: учебное пособие / М.Г. Круглов, С.К. Сергеев, В.А. Такташов, - М.: ИПК. Издательство стандартов, 1997. 3. Назаров С.Т. Методы контроля качества сварных соединений / С.Т. Назаров, – М.: Машиностроение,1984. 4. Ильсикова, С.Д. Управление качеством: учебник для вузов / С.Д. Ильсикова, Н.Д. Ильсикова, В.С. Мхитарян, – М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1997. 5. Ханапетов, М.В. Контроль качества сварных соединений / М.В. Ханапетов, – М.: Стройиздат, 1979.

3

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Работа 1. ВНЕШНИЙ ОСМОТР, ИЗМЕРЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ МАКРОСТРУКТУРЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ I. Цель работы Получение практических навыковопределения качества сварки внешним

осмотром.

Изучение

макроструктуры

качественных

и

дефектных сварных соединений. Определение дефектов сварного соединения

по

макроструктуре.

Определение

возможных

причин

дефектов сварного соединения. II. Основные теоретические положения Изучение структуры металла сварного соединения с помощью металлографического

исследования,

позволяющего

одновременно

выявить ряд дефектов сварного соединения, является одним из способов контроля качества сварной конструкции. Металлографическое

исследование

заключается

в

изучении

макроструктуры сварного соединения — макроструктуры основного металла, металла шва и околошовной зоны. Макроисследование дает возможность выявить распространяемость

зон

термического

влияния,

наличие

трещин,

непроваров,

шлаковых включений и газовых пор. III. Описание лабораторной установки В работе используются следующие материалы и оборудование: 1) набор сварных образцов с характерными внешними дефектами; 2) набор макрошлифов; 3) измерительный инструмент. IV. Порядок выполнения работы 1. Проконтролировать сварные швы внешним осмотром и измерением. 2. Определить характер дефектов на макрошлифах. 4

V. Содержание отчета 1. Составить описание обнаруженных дефектов при контроле сварных швов внешним осмотром и измерением. 2. Привести рисунки макроструктур сварных швов с указанием обнаруженных дефектов. 3. Составить описание дефектов, обнаруженных на макрошлифах. 4. Дать заключение о возможных причинах появления дефектов, их влияниb на прочность сварного соединения, а также о способах их предотвращения и исправления. Литература: [1, 5], стр. 65…66. Работа 2. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ I. Цель работы Ознакомление

с

ультразвуковым

контролем

контактным

эхометодом. Получение практических навыков по ультразвуковому контролю.

Измерение

основных

параметров

дефектов

сварных

соединений. II. Основные теоретические положения Ультразвуковой

метод

контроля

основан

на

свойстве

ультразвуковых волн направленно распространяться в средах в виде лучей и отражаться от границ сред или нарушений сплошности (дефектов), обладающих другими акустическими свойствами. В качестве излучателей и приемников ультразвуковых волн используют

пьезопластины

из

пьезокварца; для приложения

пьезоэлектрической

керамики

и съема электрического

или

поля на

противоположные поверхности пьезопластины нанесены серебряные электроды. Если напряжение знакопеременно, то пластина колеблется в такт с 5

этими изменениями, создавая в окружающей среде упругие колебания, при

этом

пластина

пьезопластина

работает

воспримет

как

излучатель.

импульс

Наоборот,

давления

если

(отраженную

ультразвуковую волну), то на ее электродах, вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта, возникнет переменное электрическое напряжение. В этом случае пьезопластина работает как приемник. Для ввода ультразвуковых колебаний и приема колебаний, отраженных от дефектов, пьезопластину помещают в специальные устройства, называемые щупами. В практике контроля качества сварных соединений используют в основном эхоимпульсный метод. Он заключается в озвучивании изделия короткими

импульсами

ультразвука

и

регистрации

эхосигналов,

отраженных от дефекта индикатором. В ультразвуковом дефектоскопе индикатором служит электроннолучевая трубка (ЭЛТ), на экране которой с помощью развертывающего устройства

возникает

временная

диаграмма,

соответствующая

распространению ультразвукового импульса в металле. Горизонтальная линия на экране ЭЛТ представляет собой ось времени. Ее начало совпадает с временем посылки импульса в металл, а конец — с временем возвращения к щупу ультразвукового импульса, отраженного

от

противоположной

поверхности

детали,

так

как

ультразвук распространяется в данном металле с постоянной скоростью U = S/ t, где U – скорость звука; S – расстояние; t – время. Время распространения ультразвука прямо пропорционально пройденному пути, т. е. длина горизонтальной оси времени на экране ЭЛТ представляет масштабное изображение длины. Очевидно, что время, необходимое для распространения ультразвукового импульса, отраженного от дефекта, будет меньше времени распространения импульса, поэтому

отраженного дефект,

от

противоположной

находящийся

внутри 6

поверхности

металла

и

детали,

отразивший

ультразвуковые колебания, будет зарегистрирован на экране ЭЛТ в виде четко выраженного импульса 2 (рис. 1). Расстояние между начальным импульсом и импульсом от дефекта соответствует глубине залегания дефекта в определенном масштабе. Следовательно, на экране трубки строится график, по оси абсцисс которого отложено время, пропорциональное глубине залегания дефекта, а по оси ординат – интенсивность отраженного от дефекта импульса, зависящая от его размеров.

Рис. 1. Картина распределения импульсов на

электронно-лучевой

трубке

при

обнаружении дефекта: 1 – начальный импульс; 2 – импульс, отраженный

от

дефекта;

3

–

импульс,

отраженный от дна образца

III. Описание лабораторной установки В работе используются следующие материалы и оборудование: 1) ультразвуковой дефектоскоп типа ДУК-11 ИМ с комплектом щупов; 2) эталонный образец № 1 по ГОСТ 14782—69; 3) образец с искусственными дефектами; 4) масло, кисточка; 5) измерительный инструмент. IV. Порядок выполнения работы 1. Подключить к дефектоскопу кабель со щупом 40°. 2. Включить дефектоскоп, установив тумблер «Сеть – Выкл» в положение «Сеть». 3. Установить тумблер режима работы дефектоскопа в положение 7

«Контроль от поверхности». 4. Установить по шкале Н глубиномера против визирной линии для щупа 40° цифру 100 мм. 5. Ручкой «Глубина прозвучивания» свести маркерную метку в правый конец развертки. 6. Установить ручку «Чувствительность» в среднее положение, а ручку «ВРЧ» в крайнее левое положение, при котором на экране дефектоскопа не видно зондирующего импульса. 7. Поверхность детали, на которую устанавливается щуп, покрыть тонким слоем масла. 8. Установить щуп в положение «А» (рис. 2) таким образом, чтобы его акустическая ось была перпендикулярна к оси отверстия образца, а на экране ЭЛТ дефектоскопа появился эхосигнал от дефекта (отверстия).

а)

б)

Рис. 2. Схема расположения и перемещения щупа на образце при определении: а – координат дефекта; б – протяженности дефекта

9. Перемещая щуп по направлению стрелок до положения «Б», добиться максимальной амплитуды эхосигнала на экране ЭЛТ. 10. Отметить положение щупа на образце. 11. Подвести маркерную метку к переднему фронту импульса от дефекта и по шкалам Н и L для щупа 40° снять отсчеты. 12. Данные измерений занести в таблицу по форме 1. 13. Измерить действительные значения H и L и также занести в таблицу по форме 1.

8

Форма 1 Тип

Номер

дефекта

измерения

Измерение

Среднее значение

координат H

Hср

L

Lср

Действительное значение Hд

Lд

1 2 3 1 2 3 1 2 3

14. Измерения по пунктам 11 и 13 выполнить трижды и рассчитать среднее значение измеряемых величин:

H ср =

Н1 + Н 2 + Н 3 ; 3

Lср =

L1 + L2 + L3 . 3

15. Аналогичные измерения и расчеты выполнить на всех дефектах, устанавливая щуп в положение «В» и «Г» (рис. 2). Определение условной протяженности дефекта 1. Установить щуп в положение «Г» и, добившись появления импульса на экране дефектоскопа, перемещать щуп по направлению стрелки до положения «Д». 2. Отметить положения щупа, при которых на экране ЭЛТ исчезает импульс от дефекта. 3. Измерить расстояние между этими положениями щупа и отсчет занести в таблицу по форме 2. 4. Перечисленные измерения выполнить трижды и рассчитать среднее значение условной протяженности дефекта.

9

Форма 2

Тип дефекта

Номер

Действительное

Измерение условной протяженно-

измерения

сти дефекта lycл

Среднее

значение

значение lср

протяженности дефекта lд

1 2 3

V. Содержание отчета 1. Описать сущность ультразвукового контроля и указать область применения. 2.

Привести

схему

ультразвукового

контроля

контактным

эхометодом. 3.

Привести

формы

опытных

и

расчетных

данных

по

ультразвуковому контролю образцов. Литература: [3, 5], с. 99-110. Работа 3. ВАКУУМНЫЙ КОНТРОЛЬ НЕПРОНИЦАЕМОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ I. Цель работы Ознакомление

с

методикой

и

аппаратурой

для

вакуумного

контроля сварных соединений. Получение практических навыков в определении

герметичности

сварных

швов

вакуумным

методом

контроля. II. Основные теоретические положения Вакуумный метод контроля основан на разряжении воздуха в специальном вакуум-коробке, устанавливаемом на контролируемый уча10

сток сварного соединения, предварительно смоченный пенообразующим веществом. Благодаря созданному перепаду давлений, атмосферный воздух, находящийся с противоположной стороны шва, проникает через неплотности в вакуум-коробок, образуя в этих местах пузырьки и тем самым фиксируя дефектные места в сварном шве. III. Описание лабораторной установки Установка для контроля (рис. 3) состоит из вакуум-насоса 1, вентиля вакуумного насоса 2, вакуумметра 3, вакуумной камеры 4, вентиля 5, пневматического шланга 6, вакуум-коробка 7.

Рис. 3. Установка для вакуумного метода контроля.

Вакуум-коробок состоит из металлической рамки, форма которой соответствует конфигурации проверяемого сварного соединения. Края вакуум-коробка, касающиеся шва, имеют резиновую прокладку, плотно прилегающую к шву при откачке воздуха из коробка. Верхняя часть вакуум-коробка закрыта прозрачным оргстеклом, что позволяет в процессе

контроля

наблюдать

за

сварным

швом.

Вентиль

5

обеспечивает соединение вакуум-коробка через камеру 4 с насосом 1. Вентиль 8 обеспечивает впуск воздуха в вакуум-коробок для снятия разряжения. Вакуумметр 3 позволяет контролировать перепад давления в процессе контроля. 11

IV. Порядок выполнения работы 1. Ознакомиться с устройством вакуум-агрегата. 2. Перед испытанием одну сторону контролируемого участка шва смочить пенообразующей жидкостью. 3. Установить вакуум-коробок на контролируемом участке шва. 4. Включить вакуум-насос и создать разряженность по вакуумметру 8…9 МПа. 5. Отключить вакуум-насос и наблюдать через прозрачную верхнюю поверхность вакуум-коробка (рис. 4) образование пузырьков в течение двух минут.

Рис. 4. Схема вакуумного метода контроля

6. Отметить дефектные места. 7. Открыть вентиль 8 и поднять давление в вакуум-коробке до атмосферного. V. Содержание отчета 1. Описать сущность метода вакуумного контроля и указать область его применения. 2. Привести схему установки, эскизы образцов и схему испытания. Литература: [1, 5], с. 72-75.

12

СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ …………………………………………………….. 3 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ………………………………….. 3 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ……………… 4 Работа 1. ВНЕШНИЙ ОСМОТР, ИЗМЕРЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ МАКРОСТРУКТУРЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ …………………… 4 Работа 2. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ …………………………………………………………… 5 Работа 3. ВАКУУМНЫЙ КОНТРОЛЬ НЕПРОНИЦАЕМОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ …………………………………………….10

Редактор А.М. Никитина Сводный темплан 2007 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.12.97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21.11.2003 г. Подписано в печать Б. кн.-журн.

П.л. 1

Формат 60х84 1 / 16 Б.л. 0,5.

Тираж 100

Изд-во СЗТУ

Заказ

Северо-Западный государственный заочный технический университет Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов России 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5

13