Дефекты при механической обработке металла

Технология получения изделий из металла литьем известна человечеству более четырех тысячелетий. Металлические предметы — оружие, инструменты, украшения, утварь — составляли существенную часть рукотворного окружения человека.

Дефекты литья

И с первых же отливок мастеров-металлургов начали преследовать дефекты литья. В древности способы борьбы с дефектами при литье находили интуитивно. Современная металлургия применят для этого научный подход.

Классификация дефектов отливок

• В современной металлургии существует несколько классификаций брака при литье.
• В зависимости от степени изменения и возможности исправления виды дефектов подразделяют на:

• Условный брак. Отливка имеет недостатки, которые не ухудшают ее рабочие качества. Отливка идет в дальнейшую обработку
• Исправимый брак. Дефекты существенны, но поддаются коррекции тем или иным производственным способом. Например, наплавкой. После исправления брака литья деталь также идет в дальнейшую обработку.
• Окончательный брак. Ремонту не подлежит, поскольку это невыполнимо или очень дорого.

Дефекты литья также делятся по месту их обнаружения. Брак при литье, обнаруженный внутри участка называют внутренним.

Внутренний брак литья

Если же дефект обнаружен при дальнейшей обработке — это внешний брак.По внешнему проявлению различают следующие основные виды дефектов отливок:

Пригар

Это слой формовочных материалов, спекшихся с металлом, прочно присоединенный к поверхности отливки.

Приливы

Это увеличение размеров отливок, не предусмотренное проектом. Разделяются на

• Заливы.- Возникают по линии стыковки частей формы. Возникают из-за несоблюдения размеров моделей и некачественным соединением частей опок
• Подутость, или распор — получаются из-за давления расплава на рыхлую смесь.
• Нарост возникает вследствие размыва формы потоком расплава при заливке.
• Просечки (гребешки, заусенцы) возникают из-за попадания расплава в повреждения формы или стержня.

Дефекты поверхности

Дефекты при литье часто проявляется в виде пороков поверхности. Сюда относятся

Внешние дефекты литья

• Засоры. Массы зерен земли или шлаков. Вызваны ошибками в проектировании форм, непродуманным расположением литников, несоблюдением технологии складирования и перевозки опок.
• Ужимины возникают при сырой формовке, когда слой земли разрывается в месте конденсации жидкости и в образовавшуюся пустоту затекает расплав.
• Спаи, или неслитины, возникают в зоне контакта слоев охладившегося расплава. Из-за недостаточной температуры эти потоки не могут правильно сплавиться.
• Плены возникают при окислении легирующих добавок.
• Морщинистость, или складчатость, заключается в появлении на поверхности разнонаправленных складок из-за скопления значительных объемов углерода.
• Выпот выглядит как большое количество лопнувших пузырьков и вызывается взрывообразным выделением скоплений графита
• Корольки — дефекты, вызванные разбрызгиванием расплава во время заливки. Шарик металла кристаллизуется и не сплавляется с отливкой.
• Коробление отливки возникает вследствие внутренних напряжений из-за неравномерного остывания

Трещины

Еще один часто встречающийся порок литья — это трещины. Они бывают:

Трещины — деффект литья

• Горячие. Возникают при температуре кристаллизации из-за усадочных напряжений. Приобретают неровный вид.
• Холодные. Возникают при более низких температурах, имеют ровный, прямой профиль.
• Межкристаллические. Свойственны легированным сталям в зонах неметаллических включений.

Газовые дефекты

• Ситовидная пористость — это множество мелких пузырьков в теле детали
• Газовые раковины – каверны большего размера, возникшие из-за выхода и объединения мелких пузырьков.

Изменение структуры металла

Встречается при отливке чугуна, на поверхности детали формируется тонкое включение чугуна другого вида.

Внутренние дефекты

Усадочная пористость

Усадочные пороки возникают ввиду сжатия  металла при смене им фазового состояния с жидкого на твердое.

Причины возникновения дефектов

Основные причины возникновения брака при литье

• Несоблюдение технологии литья: режима заливки и охлаждения, состава шихты и земли, порядка изготовления форм и т.п.
• Усадка металла при кристаллизации
• Ошибки при проектировании формы в целом и литниковой системы в особенности
• Недостаточная газопроводимость формы и нарушение вентиляции отливки

Дефект при усадки металла при кристаллизации

При условии соблюдения норм проектирования, состава смесей и технологических режимов литья производство получит качественную отливку, сведя вероятность брака литья к минимуму.

Способы исправления литейного брака

Для исправления поверхностных дефектов применяется механическая обработка — токарная, фрезерная или зачистка.

Фрезерная обработка брака литья

Если при этом размеры детали сократились больше допустимого, применяется наплавка тонкого слоя металла, доводящего размеры до требуемых и, как правило, улучшающего свойства заготовки.

Ультразвуковой неразрушающий метод контроля

Внутренний брак обнаруживается методами неразрушающего контроля. Иногда, если причина образования дефектов — внутренние напряжения, их удается снять путем нагрева и охлаждения по специальной методике. К сожалению, чаще внутренний брак литья исправлению не подлежат.

Дефекты, возникающие при различных видах обработки деталей

Закалочные трещины

Разрывы металла, возникающие при охлаждении деталей преимущественно сложной формы в процессе закалки из-за высоких внутренних напряжений. Они могут появиться и после закалки на деталях, длительное время не подвергавшихся отпуску, уменьшающему внутренние напряжения.

Шлифовочные трещины

Группа мелких и тонких разрывов, как правило, в виде сетки на шлифованной поверхности металла. Возникают при шлифовании сталей некоторых марок, склонных к образованию трещин, — закаленных высокоуглеродистых и легированных.

• При шлифовке трещины возникают по двум причинам:
• 1 — из-за неправильного режима термообработки деталей, например, очень резкого охлаждения, приводящего к значительным внутренним напряжениям;
• 2- вследствие местного перегрева металла при нарушении режимов шлифования — применении неподходящего для данного материала или «засаленного» круга, чрезмерном повышении подачи (давления), скорости шлифования (продолжительной задержке камня на одном месте) или недостаточном охлаждении.
• Надрывы

Неглубокие трещины, возникающие в деталях в результате холодной деформации металла, например, при сверлении или разверстке отверстий тупым сверлом или разверткой, холодной штамповке. Кроме того, надрывы могут образоваться при горячей деформации (ковке, штамповке, протяжке с большой степенью деформации).

Эксплуатационные дефекты

Трещины усталости

Являются наиболее распространенными эксплуатационными дефектами. Основная причина усталостных разрушений деталей — действие высоких переменных напряжений.

Трещины усталости возникают в местах концентрации напряжений.

Трещины усталости появляются также в местах дефектов металлургического и технологического происхождения или следов грубой механической обработки поверхности (глубоких рисок, следов резца и т.п.).

1. Изображение трещин усталости
3. Трещины термической усталости

Разрушение деталей после многократного воздействия периодически изменяющегося во времени уровня термических напряжений представляет собой явление термической усталости. Характерными для термоусталости являются трещины с широкими полостями и тупыми окончаниями.

Изображение трещины термической усталости

Кавитационное растрескивание

Кавитация означает образование полости на поверхности твердого тела при разрушении газообразных пузырьков. Усталостная кавитация наблюдается когда колеблющаяся стенка граничит с жидкостью (например, в циклически нагружаемых подшипниках скольжения).

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Дефекты механической обработки возможны РІ процессе обработки металлов резанием отделочные микротрещины РІ поверхностном слое детали, наклепанном РІ результате воздействия режущего инструмента; шлифовочные трещины РЅР° обрабатываемой поверхности ( чаще встречаются РЅР° деталях, изготовленных РёР· металлов СЃ высокой твердостью); остаточные растягивающие или сжимающие внутренние напряжения. РћРЅРё способствуют появлению усталостных трещин Рё этим представляют большую опасность РІ процессе эксплуатации изделий.  [1]

• Р�Р· дефектов механической обработки наиболее существенные — отделочные Рё шлифовочные трещины, прижоги.  [2]
• После исправления дефектов механической обработки посадочные места Рё сопрягаемые СЃ РЅРёРјРё детали очищают РѕС‚ стружек, опилок, песка, промывают керосином, протирают насухо чистыми салфетками Рё проверяют прямолинейность вала, овальность Рё конусность посадочных мест вала ( РЅР° токарном станке или РІ специальных люнетах), посадочные отверстия РІ РєРѕСЂРїСѓСЃРµ ( штихмасом или калибром), перпендикулярность поверхности СѓРїРѕСЂРЅРѕРіРѕ заплечика Рє РѕСЃРё вращения Рё радиус галтели Сѓ заплечика вала, который должен быть меньше радиуса подшипника.  [3]
• После исправления дефектов механической обработки посадочные места очищают РѕС‚ стружек, опилок, песка, промывают керосином, протирают насухо чистыми салфетками Рё проверяют: Р°) прямолинейность вала, овальность Рё конусность посадочных мест вала ( РЅР° токарном станке или РІ специальных люнетах); Р±) посадочные отверстия РІ РєРѕСЂРїСѓСЃРµ ( штихмасом или калибром); РІ) перпендикулярность поверхности СѓРїРѕСЂРЅРѕРіРѕ заплечика Рє РѕСЃРё вращения; Рі) радиус галтели Сѓ заплечика вала, который должен быть меньше радиуса фаски подшипника.  [4]
• РќР° поверхности ключей РЅРµ должно быть дефектов кузнечной Рё механической обработки, снижающих прочность Рё ухудшающих товарный РІРёРґ ключей.  [5]

РќР° изношенные детали Рё детали СЃ дефектами механической обработки, имеющие форму тел вращения, покрытия наносят РЅР° токарных станках, причем металлизатор закрепляется РІ суппорте станка так, чтобы РѕСЃСЊ его распылительной головки была перпендикулярна обрабатываемой поверхности. Скорость вращения шпинделя станка Рё продольная подача суппорта устанавливаются СЃ таким расчетом, чтобы РІ процессе металлизации деталь РЅРµ нагревалась выше 330 — 350 Рљ. Если же РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ нагрев детали выше допустимой температуры, то через каждые 1 — 2 РїСЂРѕС…РѕРґР° металлизатора процесс необходимо прерывать для охлаждения поверхности РґРѕ температуры 290 — 300 Рљ.  [6]

На шейках валов не допускаются задиры и дефекты механической обработки.

Посадочные шейки шлицевых валов, термически обработанные после нарезания, должны быть отшлифованы, Р° заусенцы РЅР° шпоночных канавках — тщательно сняты.

Термическую обработку шпинделей валиков Рё ходовых винтов выполняют РІ соответствии СЃ указаниями чертежей Рё требованиями ГОСТов.  [7]

Допускается замена образцов, РЅР° которых обнаружены дефекты механической обработки, пузыри или трещины, Р° также переиспытание образцов, показавших РЅРёР·РєРѕРµ удлинение, если разрыв произошел Р·Р° пределами средней трети длины образца.  [8]

Р’ разъемных корпусах РІ результате старения литья или дефектов механической обработки возможно искажение формы отверстия, РїСЂРё котором металл РІ Р·РѕРЅРµ разъема выпучивается РІ сторону отверстия Рё зажимает ( закусывает) наружное кольцо подшипника. Явление это проявляется через довольно длительное время после СЃР±РѕСЂРєРё. Чтобы предотвратить закусывание, РІСЃСЏРєРѕРµ посадочное разъемное гнездо следует выполнять СЃ развалкой РІ плоскости разъема, как указано РЅР° СЂРёСЃ. 8.34. Развалка заключается РІ снятии слоя металла Рё производится шабровкой. Р’ гнездах крупногабаритных подшипников вместо шабровки применяют расшлифовку пневматической или электрической шлифовальной машиной.  [9]

Р’ разъемных корпусах РІ результате старения литья или дефектов механической обработки возможно искажение формы отверстия, РїСЂРё котором металл РІ Р·РѕРЅРµ разъема выпучивает РІ сторону отверстия Рё зажимает ( закусывает) наружное кольцо подшипника. Явление это проявляется через довольно длительное время после СЃР±РѕСЂРєРё.  [11]

Р’ разъемных корпусах РІ результате старения литья или дефектов механической обработки возможно искажение формы отверстия, РїСЂРё котором металл РІ Р·РѕРЅРµ разъема выпучивается РІ сторону отверстия Рё зажимает ( закусывает) наружное кольцо подшипника. Явление это проявляется через довольно длительное время после СЃР±РѕСЂРєРё.  [12]

РќР° электрополированной латунной поверхности ( СЂРёСЃ. 10, Р±) РІРёРґРЅС‹ те же дефекты механической обработки, причем более рельефно, однако блеск этой поверхности более высок.  [14]

Восстановление металлизацией изношенных поверхностей допускается, как правило, для деталей, РЅРµ имеющих дефектов механической обработки, Р° РїСЂРё наличии дефектов — только РІ случаях, РєРѕРіРґР° деталь РЅРµ потеряла допустимой прочности.  [15]

Страницы:      1    2    3

Дефекты соединения металлов

Введение

Каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией, называется дефектом (ГОСТ 17102—71).

2.1 Производственно-техннологические дефекты. 2.1.1 Дефекты механической обработки

Трещины отделочные возникают и поверхностном слое металла, наклепанном при отделочных операциях. Поверхностные микротрещииы в дальнейшем, при работе детали под нагрузкой, могут значительно увеличиться.

Прижоги, трещины шлифовочиые возникают при резком нагреве поверхностного слоя стального изделия при нарушении режима шлифования или полирования. Дефекты представляют собой или закаленные участки небольшой площади, или участки с сеткой тонких трещин на поверхности детали.

Применение неподходящего для данного металла или «засаленного» круга, повышение подачи, скорости шлифования или недостаточное охлаждение детали вызывают местные перегревы поверхностного слоя закаленной стали и высокие внутренние напряжения из-за неравномерных объемных изменений при чередующихся нагревах и охлаждении.

Металлургические дефекты сварного шва появляются в сварных соединениях вследствие нарушения режима сварки. При сварке металл подвергается расплавлению и затвердеванию, поэтому в сварных соединениях могут быть дефекты, присущие литому металлу (раковины, поры, шлаковые включения и др.).

Поры и раковины в металле шва — пузыри, в основном сферической формы различной величины, заполненные водородом или окисью углерода, образуются из-за присутствия газов, поглощаемых жидким металлом.

Шлаковые включения в металле шва — небольшие объемы, заполненные неметаллическими веществами (окислами, шлаками). Размеры их колеблются от микроскопических до нескольких миллиметров в поперечном сечении.

Трещины появляются вследствие внутренних напряжений, возникающих из-за усадки металла при охлаждении шва Причиной усадки металла может быть нарушение технологии сварки или несоответствие основного металла и электродов требованиям ТУ.

Непровар — отсутствие сплавления между основным и наплавленным металлом в корне шва или по кромкам из-за плохой подготовки кромок свариваемых листов или малого расстояния между кромками по отношению к диаметру электрода. Например: типичной картиной непровара в вершине шва на рентгеновском снимке является непрерывная или прерывистая темная полоса в центре шва.

Перечисленные выше дефекты обычно относят к внутренним дефектам сварного шва.

К наружным (внешним) дефектам можно отнести неполное заполнение шва, вогнутость на вершине шва, избыточное усиление (увеличение толщины шва), нахлест (наплавление металла на основу), проплав, продольный канавки, подрезы, смещение кромок шва, неровности в местах смены электрода и др. В большинстве случаев внешние дефекты могут быть определены визуально.

Отслоение — характерный дефект в изделиях, изготавливаемых из двухслойных металлов. Возникает в процессе получения двухслойных листов или труб, а также при их обработке давлением, сваркой.

Производственные дефекты существенно ухудшают прочностные характеристики металла и могут явиться причиной поломки и преждевременного выхода деталей из строя в условиях эксплуатации при ремонте требуют замены или восстановления. Другие изнашиваются меньше и могут длительное время эксплуатироваться без ремонта.

Следовательно, детали машин в процессе эксплуатации теряют свои служебные свойства неравномерно, что вызывает на определенных этапах необходимость проведения осмотров и ремонтов, при которых определяют техническое состояние, заменяют или восстанавливают определенную номенклатуру деталей, узлов и агрегатов.

Под техническим состоянием понимают степень пригодности деталей и узлов для надежной работы в машине в соответствии с требованиями технических условий.

В процессе эксплуатации техническое состояние не остается постоянным и с увеличением наработки под воздействием внешних факторов ухудшается, работоспособность машины из-за износов и повреждений снижается и надежность работы элементов конструкции падает.

Физический износ является нормальным явлением, неизбежно сопровождающим эксплуатацию любой машины. Величина и характер физического износа определяются конструкцией машины, использованными в ней: материалами, технологией изготовления и условиями эксплуатации.

Наиболее распространенным видом физического износа элементов конструкций, где имеется контакт, является механический износ. Он происходит в результате действия сил трения и ударных нагрузок в сопряженных деталях, имеющих относительное перемещение с большей или меньшей скоростью.

К физическому износу относится также коррозионный износ деталей и агрегатов, возникающий в результате химического или электрохимического взаимодействия металла с внешней средой.

В процессе эксплуатации коррозия может возникать вследствие атмосферных воздействий, из-за неблагоприятных контактов металла в конструкции, под воздействием рабочей жидкости в системах, под влиянием газовой среды при высоких температурах.

Особенно вредно влияние коррозии при одновременном воздействии на детали переменных нагружений (коррозионная усталость). Установлено, что при этих условиях разрушение их может происходить при напряжениях, значительно меньших предела усталости.

Дефекты металла могут возникать и в условиях эксплуатации как следствие физического износа и неправильного технического обслуживания машин.

Разнообразие применяемых материалов для изготовления деталей и агрегатов машин, а также различные условия работы приводят к тому, что физический износ отдельных элементов конструкции наступает неодновременно.

Усталость материала представляет собой процесс постепенного изменения деталями машины своей работоспособности под воздействием переменных по величине и направлению нагрузок. Усталость проявляется в виде трещин, возникающих преимущественно на деталях, испытывающих при работе многократные знакопеременные циклические нагрузки.

Чаще всего трещины усталости возникают в местах концентрации напряжений—галтелях, у отверстий для смазки, в местах резкого перехода, глубоких рисок и т. д.

Возникновению усталостных трещин в значительной степени способствуют структурная неоднородность материала, острые углы между сопряженными элементами деталей, местные повреждения в виде забоин, царапин и т. д.

Например: часто трещины усталости возникают на лопатках газовых турбин вследствие одновременного воздействия значительных напряжений, высоких температур и агрессивной среды, приводящих к разрушению лопаток.

А так же вибрационные нагрузки, возникающие при работе машин, приводят к появлению трещин усталости на валиках приводов агрегатов, лопатках осевых компрессоров, трубопроводах гидро- и пневмосистем.

Понятие дефекта. Дефекты отливок. Дефекты обработки давлением. Дефекты сварки плавлением. Дефекты термообработки. Дефекты механической обработки. Устранимый и неустранимый дефекты

Дефектом считается каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям.

Дефекты различаются природой возникновения, размерами, формой, расположением в металле; по происхождению подразделяются на: металлургические, образовавшиеся при отливке и прокатке; технологические, возникающие при изготовлении и ремонте деталей, различных видах их обработки, сборки, а также неправильного технического обслуживания и эксплуатации.

Важная характеристика дефекта, влияющая на прочность, его форма, чаще всего обусловлена технологией изготовления изделия.

Различают объемные (раковины, поры) и плоские (с малым раскрытием, например, трещины) дефекты. Их разделяют на поверхностные и внутренние.

Распознают также отдельные (одиночные, единичные) дефекты, дефектные зоны (группы, скопления, цепочки дефектов) и дефекты, распространенные по всему металлу детали.

• Дефекты отливокразделяют на дефекты поверхности и несплошности в теле отливки.
• Спай – углубление с закругленными краями на поверхности отливки, образованное не полностью слившимися потоками металла с недостаточной температурой или прерванного при заливке.
• Плена – самостоятельный металлический или оксидный слой на поверхности отливки, образовавшийся при недостаточно спокойной заливке.
• Газовая шероховатость – сферообразные углубления на поверхности отливки, возникающие вследствие роста газовых раковин на поверхности раздела металл–форма.

Горячая трещина – разрыв или надрыв тела отливки усадочного происхождения, возникающий в интервале температур затвердения металла. Такие трещины располагаются по границам кристаллов, имеют неровную окисленную поверхность.

Холодная трещина – разрыв тела затвердевшей отливки вследствие внутренних напряжений или механического воздействия. Холодные трещины обычно имеют чистую, светлую или с цветами побежалости зернистую поверхность.

Межкристаллическая трещина – разрыв тела отливки на границах первичных зерен аустенита, возникающий при охлаждении металла в форме в температурном интервале распада. Образуется под воздействием водорода, растворенного в стали.

1. Газовая раковина – полость, образованная выделившимися из металла или внедрившимися в него газами.
2. Ситовидная раковина – удлиненные тонкие раковины, ориентированные нормально к поверхности отливки, вызванные повышенным содержанием водорода в кристаллизующемся слое.
3. Песочная, шлаковая раковина – полость, полностью или частично заполненная соответственно формовочным материалом или шлаком.
4. Усадочная раковина – открытая или закрытая полость с грубой шероховатой поверхностью, образовавшаяся вследствие усадки при затвердевании металла.
5. Рыхлота – скопления мелких усадочных раковин.
6. Усадочная пористость – мелкие поры, образовавшиеся вследствие усадки металла во время его затвердевания при недостаточном питании отливки.
7. Газовая пористость – мелкие поры, образовавшиеся в отливке в результате выделения газов из металла при его затвердевании.
8. Неметаллическое включение – неметаллическая частица, попавшая в металл механическим путем или образовавшаяся вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливке металла.
9. Флокен – разрыв тела отливки под действием растворенного в стали водорода и внутренних напряжений, проходящий полностью или частично через объемы первичных зерен аустенита.
10. Дефекты обработки давлениемразделяют на поверхностные и внутренние.
11. Риска, царапина, отпечатки (углубления или выступы) на поверхности могут являться концентраторами напряжений.
12. Корочка (раскатанная, раскованная) – частичное отслоение металла, образовавшееся в результате раскатки или расковки завернувшихся корочек в виде скоплений неметаллических включений, дефектов, имевшихся на поверхности слитка или литой заготовки.
13. Чешуйчатость – отслоения и разрывы в виде сетки, образовавшиеся при прокатке вследствие перегрева или пониженной пластичности металла периферийной зоны.
14. Плена – отслоение металла языкообразной формы, соединенное с основным металлом одной стороной, образовавшееся вследствие раскатки или расковки рванин или следов глубокой зачистки дефектов поверхности; нижняя поверхность отслоения и металл под ним покрыты окалиной.
15. Рванина – раскрытый разрыв, расположенный поперек или под углом к направлению максимальной вытяжки металла при прокатке или ковке, образовавшийся вследствие пониженной пластичности металла.
16. Подрез – продольное углубление, располагающееся по всей длине или на отдельных участках поверхности и образовавшееся вследствие неправильной настройки оборудования.
17. Закат – прикатанный выступ металла, образовавшийся в результате вдавливания подреза, следов зачистки и грубых рисок.
18. Заков – придавленный выступ, образовавшийся при ковке в результате неравномерного обжатия.
19. Волосовина – нитевидная несплошность в металле, образующаяся при деформации имеющихся в нем неметаллических включений.
20. Трещина напряжения – разрыв металла, идущий обычно вглубь под прямым углом к поверхности, образовавшийся вследствие напряжений, вызванных структурными превращениями.
21. Трещина раскатанная (раскованная) – разрыв (иногда разветвленный) металла, образовавшийся при прокатке или расковке продольных или поперечных трещин слитка или литой заготовки и заполненный окалиной.
22. Расслоение – трещины на кромках и торцах поверхности листа, образующиеся из-за несвариваемости металла при наличии в нем не закристаллизовавшихся участков, рыхлоты, шлаковых включений, внутренних разрывов и пережога.
23. Флокены обнаруживают чаще всего в центральной зоне кованых или прокатаных заготовок крупных сечений.

Дефекты сварки плавлениемразделяют на дефекты подготовки и сборки элементов под сварку и сварочные дефекты. Первые часто и приводят к появлению сварочных дефектов.

Наиболее характерные дефекты подготовки и сборки: неправильный угол скоса или неправильное притупление стыкуемых кромок элементов, непостоянство зазора между кромками; несовпадение стыкуемых плоскостей кромок; расслоение и загрязнения на кромках и т. п. Причинами указанных дефектов могут быть неправильно изготовленные приспособления для сборки, плохое качество исходных материалов, низкая квалификация работников и пр.

Сварочные дефекты бывают наружными, внутренними и сквозными в зависимости от их расположения в сварном шве; по форме – непротяженными или протяженными, которые в свою очередь могут быть плоскими или объемными; по массовости – единичными (одиночными), групповыми (цепочки, скопления) и распространенными по всему металлу шва.

Подрез – углубление по линии сплавления сварного шва с основным металлом.

Трещина, выходящая на поверхность сварного шва, – наиболее влияющий на работоспособность соединения дефект. Из-за малого раскрытия такие трещины в основном не обнаруживаются визуально.

Наплыв – натекание металла шва на поверхность основного металла или ранее выполненного валика усиления без сплавления с ним.

Кратер – углубление в шве, образуется в сварной ванне под действием давления дуги. Он уменьшает рабочее сечение шва, снижает его прочность и коррозионную стойкость.

Смещение сваренных кромок – неправильное положение сваренных кромок друг относительно друга.

Усадочная раковина – впадина, образовавшаяся при усадке металла шва в условиях отсутствия питания жидким металлом.

Пора – полость округлой формы, заполненная газом. Пора образуется при перенасыщении сварочной ванны газами вследствие загрязненности кромок изделия, влажности обмазки электродов и флюсов.

• Шлаковое включение – вкрапление шлака в сварном шве.
• Непровар – несплавление в сварном соединении вследствие неполного расплавления кромок или поверхностей ранее выполненных валиков сварного шва.
• Трещина сварного соединения – разрыв в сварном шве и (или) прилегающих к нему зонах – наиболее опасный дефект сварки.
• Трещины бывают микро— и макроскопическими, и в зависимости от происхождения – горячие и холодные.

Трещины горячие образуются в процессе кристаллизации металла вследствие одновременного резкого снижения пластических свойств его в температурном интервале хрупкости и действия растягивающих напряжений. Трещины холодные образуются в результате протекания фазовых превращений, приводящих к снижению прочностных свойств металла, и воздействия сварочных напряжений.

1. Трещины могут быть продольными (ориентированными вдоль оси шва), поперечными (ориентированными поперек оси шва), разветвленными и располагаться в металле шва и (или) прилегающих к нему зонах (особенно в зонах термического влияния).
2. К сквозным дефектам относится прожог – сквозное отверстие в сварном шве, образовавшееся в результате вытекания части металла из сварочной ванны.
3. Дефекты термообработки.

Трещины термические возникают при нарушениях технологии термообработки деталей, в основном при резком нагреве или охлаждении в результате действия термических напряжений и напряжений, вызванных структурными превращениями. Встречаются трещины различной величины и ориентации как на поверхности, так и внутри детали.

Перегрев, пережог возникает обычно из-за превышения заданной температуры нагрева и выдержки при нагреве детали. Перегрев характеризуется образованием крупнозернистой структуры, оксидных и сульфидных включений по границам зерен (в стали); при пережоге, кроме того, оплавляются границы зерен, что в дальнейшем способствует разрушению металла.

Из дефектов механической обработкинаиболее существенные – отделочные и шлифовочные трещины, прижоги.

Трещины отделочные появляются в поверхностном слое металла, наклепанного при отделочных операциях. Они развиваются при работе деталей под нагрузкой (особенно при повышенной температуре).

Трещины шлифовочные – сетка паутинообразных или отдельных, произвольно направленных поверхностных разрывов, образовавшихся при шлифовании металла, обладающего высокой твердостью, хрупкостью и малой теплопроводностью.

Прижоги – закаленные участки небольшой площади, возникающие при резком нагреве поверхностного слоя стальных деталей при шлифовке.

Наличие тех или иных дефектов само по себе еще не определяет потерю работоспособности деталей. Их опасность, наряду с влиянием собственных характеристик (вид, форма, размеры и т.д.), зависит от большого числа конструктивных и эксплуатационных факторов.

Возможные конкретные дефекты, в зависимости от их влияния на эксплуатационные свойства продукции, относятся к критическим, значительными или малозначительными

Критический – дефект, при котором использование продукции по назначению практически невозможно или исключается в соответствии с требованиями безопасности.

Значительный – дефект, который существенно влияет на использование продукции по назначению и (или) на ее долговечность, но не является критическим.

Малозначительный – дефект, который не оказывает существенного влияния на использование продукции по назначению, на ее долговечность.

Установлено, что наиболее опасны трещиноподобные дефекты (особенно трещины), так как служат значительными концентраторами напряжений и развиваются в процессе эксплуатации оборудования. Наименее опасны объемные дефекты (например, поры). Поэтому к критическому дефекту чаще всего относят трещины, а к малозначительному – поры.

Влияние величины непровара на потерю прочности принято считать пропорциональным относительной его величине при статической нагрузке и пластичном материале; влияние непровара также определяется разностью в прочности металла шва и основного металла.

При малопластичном материале, а также при динамической или вибрационной нагрузках сравнительно небольшие дефекты могут существенно влиять на усталостную прочность.

Обнаруженные при контроле недопустимые согласно ТУ дефекты могут быть устранимыми или неустранимыми. Устранимый – дефект, устранение которого технически возможно и экономически целесообразно; неустранимый – дефект, устранение которого технически невозможно или экономически нецелесообразно.

Дефекты металлов, их виды и возможные последствия

Дефекты металла — это такие отклонения от нормального, предусмотренного стандартами качества, которые ухудшают рабочие характеристики металла и приводят к снижению сортности или отбраковке.

По ГОСТ 15467-79 дефектом называется каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям, Термин «дефект» не следует отождествлять с термином «отказ».

По ГОСТ 13377-75 отказом называется событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия вследствие дефекта. Однако появление дефектов не всегда приводит к отказу.

Дефекты в зависимости от причин их появления могут быть конструктивными, производственными (ремонтными), эксплуатационными, Мы ограничимся рассмотрением производственных дефектов, образующихся в процессе плавления металла, заливки его в изложницы, кристаллизации, охлаждения; изготовления отливок; обработки металлов давлением; в результате термической, химико-термической, механической обработки; в сварных, паяных, клепаных соединениях металлов. Причинами возникновения дефектов являются: несовершенство технологических процессов производства или восстановления деталей, нарушение режимов обработки, неэффективность методов контроля качества, несоблюдение режимов и условий эксплуатации, регламентированных нормативно-технической документацией. Дефекты в полуфабрикатах и готовых изделиях могут образоваться при хранении, транспортировке вследствие нарушения правил упаковки, укупорки, консервации и т.д.

Дефекты плавления, заливки металла в изложницы, кристаллизации и охлаждения — это зоны ликвации, общее несоответствие заданному химическому составу, усадочные раковины, рыхлость, пористость, газовые раковины, продольные и поперечные горячие и холодные трещины, пузыри, неметаллические включения (земля, шлак) и др.

Ликвация — это местная неоднородность химического состава сплава, возникающая при его кристаллизации. В зоне ликвации могут быть понижены металлические характеристики металла. Дефектами отливок могут быть: общее несоответствие заданному химическому составу, ликвация, усадочные и газовые раковины, пористость, неметаллические включения, трещины, коробление.

Во многих случаях отливку бракуют из-за незначительного дефекта, расположенного на неответственных поверхностях или в слое металла, который будет снят при механической обработке. При рациональном исправлении дефектов отливок можно добиться сокращения брака на 50-60%, что даст большой экономический эффект.

Например, в случае недолива крупной отливки дефектное место можно доработать наваркой или наплавкой жидким металлом. Отливка, имеющая отклонения от требований ГОСТов или ТУ, представляет собой брак.

Дефекты при обработке металлов давлением возникают в процессе прокатки, волочения, прессования, ковки и штамповки металлов в виде усадочных и газовых раковин, рыхлот, ликвации, трещин, расслоений, волосовин, флокенов, неметаллических включений (являются следствием некачественного исходного материала); заусенцев, сдвигов одной части профиля по отношению к другой, рисок от задиров на валках прокатного стана, плен, закатов, зажимов, утонений и разрывов (дефекты производства). Флокены — дефекты внутреннего строения стали в виде серебристо-белых пятен (в изломе) или волосовин (на протравленных шлифах) — встречаются главным образом в катаных или кованых изделиях и обусловлены повышенным содержанием водорода.

Дефекты термической и химико-термической обработки металлов появляются в результате горячей обработки металлов: крупнозернистая структура, оксидные и сульфидные выделения по границам зерен в стали, вызванные перегревом; крупнозернистая структура и окисление по границам зерен, обусловленные пережогом; термические трещины, обезуглероживание, науглероживание, водородные трещины. Окисление по границам зерен вызывает межкристаллитную коррозию, которая в дальнейшем способствует разрушению металла.

Дефекты механической обработки возможны в процессе обработки металлов резанием: отделочные микротрещины в поверхностном слое детали, Наклепанном в результате воздействия режущего инструмента; шлифовочные трещины на обрабатываемой поверхности (чаще встречаются на деталях, изготовленных из металлов с высокой твердостью): остаточные растягивающие или сжимающие внутренние напряжения. Они способствуют появлению усталостных трещин и этим представляют большую опасность в процессе эксплуатации изделий.

Дефекты сварки и пайки металлов бывают внешними и внутренними.

В сварных соединениях к внешним дефектам относят наплывы, подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры; к внутренним — скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые и другие включения. В паяных соединениях внешними дефектами являются наплывы и натеки припоя, неполное заполнение шва припоем; к внутренним — поры, включения флюса, трещины и др.

Дефекты клепки — это зазоры в пакете склепываемых листов, перекос стержня заклепки, недостаточная высота замыкающей головки заклепки, трещины в склепываемых листах, на замыкающих и закладных головках, вмятины, забоины.

По своему характеру дефекты могут быть местными (поры, раковины, трещины, расслоения, закаты и др.); распределенными в ограниченных зонах (ликвационные скопления, зоны неполной закалки, коррозионного поражения, местный наклеп); расположенными по всему объему изделия или его поверхности (несоответствие химического состава, структуры, качества механической обработки).

Местные дефекты, локализованные в ограниченном объеме, могут быть точечными, линейными, плоскостными и объемными. По своему расположению они разделяются на наружные (поверхностные, подповерхностные) и внутренние (глубинные).

Не всякий дефект металла является дефектом изделия. Отклонения от установленного качества металла, которые не существенны для работы данного технического устройства, не должны считаться дня него дефектами.

Отклонения от заданного качества, являющиеся дефектами для изделий, работающих в одних условиях (например, усталостные при динамическом нагружении), могут не иметь значения при других условиях работы (например, при статическом нагружении).

Допустимые дефекты металла в зависимости от наз начения изделия должны оговариваться в ГОСТ, ОСТ, СТП, конструкторской документации, в технических условиях.

Для того чтобы представить, какое зло могут принести дефекты металла, рассмотрим несколько примеров. В отличие от обычной коррозии межкристаллитная коррозия проникает внутрь металла, располагаясь между зернами его структуры.

Она поражает детали, паропроводы паровых котлов и химических аппаратов, работающих при высоких температурах. Выход из строя паропровода, по которому под давлением в сотни атмосфер идет перегретый пар, может привести к катастрофе на электростанции.

При сварке, пайке деталей и узлов в результате нарушения технологических режимов часто получается непровар, непронай и как следствне — отказ изделия или авария.

Тяжелым и еще не до конца исследованным дефектом многих материалов и конструкций являются внутренние напряжения, которые нередко в статическом положении без приложения нагрузки способны разрушить очень прочные изделия.

Обычная коррозия кроме снижения механической прочности и пластичности металлов, увеличения трения между движущимися частями машин, станков, приборов, ухудшения физических характеристик вызывает до 25% прямой потери металла от его ежегодной выплавки.