Контроль деталей подшипников качения методами магнитно-люминесцентной и люминесцентной дефектоскопии

15 Сентября 2020

    Реализовано на ООО «ГПЗ».


В большинстве современных механизмов под нагрузкой находятся движущиеся элементы, контактирующие поверхностями с другими деталями. Подшипники качения - это сборочные изделия, уменьшающие износ деталей механизма посредством уменьшения трения в его подвижных узлах.

Срок службы механизмов во многом определяется качеством установленных в них подшипников. Уровень развития промышленности любой страны можно косвенно оценить по качеству выпускаемых в ней подшипников.

Объекты контроля, его особенности и сложности контроля

Все составные детали подшипника проходят контроль качества:

  • наружное кольцо;
  • внутреннее кольцо;
  • сепаратор;
  • тела качения: шарики или ролики.
Схема устройства подшипника качения
Государственный подшипниковый завод ГПЗ-1, г. Москва, 1965 год


Области, в которых используется оборудование:

  • объекты горнорудной промышленности;
  • объекты железнодорожного транспорта;
  • оборудование металлургической промышленности;
  • оборудование нефтяной и газовой промышленности;
  • оборудование взрывопожароопасных
    и химически опасных производств;
  • объекты хранения и переработки зерна;
  • объекты угольной промышленности;
  • оборудование электроэнергетики;
  • сельскохозяйственная техника;
  • авиакосмическая отрасль;
  • подъёмные сооружения;
  • автомобилестроение;
  • судостроение;

и другие.


Центр внимания

Работая в условиях трения качения, подшипники испытывают циклические нагрузки. Поэтому необходимо контролировать
не только точность размеров, твёрдость и качество поверхности подшипника, но и его прочность. К снижению прочности
ведут искомые дефекты: несплошности и неоднородности материала, ухудшающие стойкость к усталостному разрушению подшипника. Поэтому пристальное внимание уделяется рабочим поверхностям деталей подшипника 
— они влияют на эффективность и надежность всего узла.

Основная задача

Состояние эксплуатирующихся подшипников оценивают с помощью виброанализаторов. В процессе производства
подшипников контроль качества после сборки оценивают в испытательных стендах вибродиагностики.

Даже на отлаженном производстве могут встречаться неточность размеров, несоответствие чистоты поверхности,
а также дефекты макро- и микроструктуры. Последние являются довольно опасным несоответствием, приводящим
к аварийному выходу из строя подшипника или даже к разрушению целых механизмов.

Основная задача: предупредить появление брака и обеспечить контроль качества отдельных деталей подшипника
до сборки, чтобы исключить пропуски дефектных деталей в сборочное производство и тем более в готовую продукцию.

Особенности

Разнообразие видов и составных деталей подшипника. Большой сортамент материалов: различные марки стали
(8Х4В9Ф2-Ш, 95Х18-Ш, ШХ-15-Ш и др.), цветные сплавы, магниевые чугуны. Огромная номенклатура типоразмеров
используемых подшипников во всех выше обозначенных областях промышленности,
производящихся довольно крупными тиражами.

Сложности оценки качества деталей подшипника неразрушающим методом

  • Выявление мелких несплошностей размером < 0,5 мм, т.е. меньше, чем выявляются при осмотре невооруженным взглядом.
  • Выявление дефектов находящихся в приповерхностном слое, но не выходящих на поверхность,
    то есть также скрытых от любого визуального осмотра.

Какую нормативную документацию используем



Какие дефекты ищем

Выявляем любые приповерхностные несплошности и /или поверхностные несплошности. 

Закалочные трещины  Трещины от обработки низкими t Ковочные трещины  Заштамповка Шлифовочные трещины 
Прямые и извилистые, имеют либо произвольное направление, либо располагаются у отверстий, галтелей, вдоль токарных рисок и других концентраторов напряжений.  Мелкие, извилистые, произвольно расположенные/короткие, прямые, в виде штрихов, расположенных вдоль рисок. Извилистые, имеют произвольное направление. Трещина, располагающаяся перпендикулярно направлению деформации. Мелкие извилистые/ короткие прямые, расположены перпендикулярно направлению шлифования/ в виде сетки, как правило, в местах концентрации шлифовочных напряжений.



Логика выбора метода контроля

Наружным осмотром,
при необходимости с помощью лупы, проводится тщательная проверка деталей подшипника: колец, беговых дорожек, шариков,
роликов, сепараторов.

При наличии трещин, цветов побежалости, следов защемления, выкрашивания, шлифовочных прижогов — выявляют
после травления —  отслаивания, шелушения, раковин, а также царапин или глубоких рисок на беговых дорожках, шариках или роликах, надломов, сквозных трещин на сепараторе подшипники выбраковываются.

Однако мелкие поверхностные и подповерхностные дефекты могут
остаться незамеченными. Для выявления
таких дефектов подходят методы магнитопорошковой дефектоскопии; люминесцентной капиллярной дефектоскопии т.к. обладают улучшенной чувствительностью контроля, гарантируют индикацию дефектов с раскрытием от 1 мкм.

Осмотр подшипника качения

Ферромагнитные элементы, которые могут быть намагничены конструктивно и физически
— из материала с однородными магнитными свойствами и магнитной проницаемостью µ >40 — контролируются
методом магнитной или магнитно-люминесцентной дефектоскопии. Не удовлетворяющие этому требованию части и компоненты,
в нашем примере это сепараторы, контролируются методом капиллярной люминесцентной дефектоскопии.

Для минимизации использования ручного труда и повышения производительности используют линии
с автоматизацией перемещения деталей по участку контроля.

Линия (участок) МПД должен удовлетворять чувствительности контроля по НТД, например, по ГОСТ Р 56512-2015.
Линия люм-КД должна удовлетворять чувствительности контроля по НТД, например по ГОСТ 18442-80.

Подбор оборудования и расходных материалов

Линии и участки контроля разрабатываются и изготавливаются по ТЗ заказчика. Расходные материалы выбираются,
исходя из чувствительности контроля и технологичности применяемых индикаторных и очистительных расходных материалов.
Параметры в качестве примера:

 Размеры изделий, подлежащих сплошному контролю на участке МПД
 Название детали  D min, мм  D max, мм
 Ролики  5.5*5.5  26*30 
 Кольца наружные  16   220 
 Кольца внутренние  12   190 

Участок МПД на базе магнитного дефектоскопа UNIMAG 600 AC/AC обеспечивает контроль данного перечня продукции,
включая кольца максимальным диаметром до 240 мм в соответствии с ГОСТ Р 56512-2015.
Для выявления различно ориентированных дефектов используют:

  • проведение комбинированного намагничивания (одновременно циркулярного и продольного);
  • проведение циркулярного и продольного намагничивания по отдельности;
  • использование флуоресцентной или черной магнитной суспензии.
 Размеры изделий, подлежащих контролю в линии люминесцентной капиллярной дефектоскопии
 Название детали  D min, мм  D max, мм
 Сепараторы  30*20   250*100 

Шероховатость поверхности Ra = 0,8…6,3


Линия LPM300 удовлетворяет нормам ГОСТ 18442-80, ОСТ 1 90282. Линия также соответствует EN 571, ASTM E 1417.

Ход контроля. Схема, процесс.

Пример участка МПД и ход процесса контроля.

1.Стол для вложения Объектов Контроля (ОК) в корзину
2. Ванна очистки с очистителем
3. Ванна ополаскивания водой с ингибитором коррозии
4. Стол /буфер перед МПК
5. МПК скамья UNIMAG 600 AC/AC
6. Ванна с суспензией соответственно ТЗ
с перемешиванием МПК суспензии
7. Стол для инспекции

8. Туннель размагничивания DEMAT 300 AC+ с конвейером длиной 3 метра
9. Стол /буфер перед очисткой от суспензии
10. Стол /буфер перед сушкой
11. Сушильный шкаф с термостатической регуляцией для просушки ОК
12. Стол для корзины с ОК после МПК
13. Буферный бак для сточной воды для системы очистки до и после МПК

Пример линии люминесцентной капиллярной дефектоскопии

Линия LPM 300 состоит из рабочих позиций: столов, ванн, кабин и сушек.

Все технологические параметры и протокол контроля записывает оператор линии или автоматическая система контроля
и архивирования (опция).

Детали помещаются в корзины 550 х 550 х 100 мм. Внутренний размер ванн с технологической оснасткой внутри ванны
составляет 650 х 650 х 600. Объем ванн ориентировочно 300 л. Движение корзин производится по роликовым дорожкам
с фиксацией в центре рабочих позиций.


Загрузка и выгрузка из отдельных ванн производится подъемно-опускными платформами, т.е. лифтами.
Там, где необходимо, ванны имеют ручные крышки.

Пример линии люминесцентной КД

Название этапа  Описание
- Стол подачи деталей в движение по роликовой трассе
УЗ обезжиривание Погружение в ванну с термостатом, таймером, генератором 25 кГц 400 Вт и подъемной платформой на роликовую трассу
Промывка (1) Погружение в ванну с термостатом, таймером, барботажем, автоматом долива деминерализованных вод и подъемной платформой
Травление Погружение в ванну с термостатом, таймером, циркуляцией раствора и подъемной платформой
  Промывка (2) Погружение в ванну с термостатом, таймером, барботажем, автоматом долива деминерализованных вод, пистолетом ручного полива и подъемной платформой
  Сушка (1) и Сушка (2) (2) Проед через роликовый туннель с конвекционной системой нагрева до 130°С и таймером
Охлаждение Стол с двумя участками на две корзины и вентиляторами охлаждения
Пенетрация Погружение в ванну с термодатчиком, таймером и подъемной платформой
Выдержка пенетрации Выдержка на столе с корзиной и ванной для стекающего пенетранта
Промывка (3) Погружение в ванну с таймером, барботажем, подводом воды из закрытого контура очистки и подъемной платформой 
Эмульгация Погружение в ванну с эмульгатором, барботажем, таймером со световой и звуковой сигнализацией и подъемной платформой 
Промывка (4) Погружение в ванну с термостатом, таймером, барботажем, подводом и отводом воды, промывочным пистолетом подъемной с манометром, воздушным пистолетом с манометром и подъемной платформой
- Транспортный стол
Сушка (3) Помещение корзины в камеру с термостатом, вентиляторами, таймером, световой и звуковой сигнализацией
Проявитель Помещение в кабину с вытяжкой, фильтром, таймером, вентилятором и системой автоматического дозированного вихревого нанесения проявителя
Обдув проявителя Обдув объекта воздушным пистолетом на столе с занавесом, вытяжкой, фильтром и роликовой трассой
Инспекционная кабина Осмотр объектов на поворотном столе в кабине с занавесом, освещением УФ лампы, освещением белым светом, вентиляцией и роликовой трасой
Промывка (6) Погружение в ванну с термостатом, таймером, барботажем, автоматическим доливом деминерализованных вод и подъемной платформой на роликовую трассу
Стол Помещение корзины на стол с воздушным пистолетом и поддоном для стекания жидкости.

Полученные результаты

Участок контроля МПД соответствует требованиям завода изготовителя и чувствительности контроля по ГОСТ Р 56512-2015.

Производительность контроля на участке МПД, шт. в смену 
 ролики  кольца Ø 16…80 мм кольца Ø 80…180 мм  кольца Ø 180…220 мм 
 до 1000  до 1000  до 200  до 100

Линия люминесцентной капиллярной дефектоскопии LPM 300 с пенетрационной системой ЛЮМ-33ОВ,
очистителем на водной основе и сухим проявителем обеспечивают 1 класс чувствительности по ГОСТ 18442-80.
Чувствительность может быть изменена заменой пенетрационной системы применяемых материалов.


Производительность контроля линии люминесцентной капиллярной дефектоскопии - до 500 деталей в смену
при такте линии 30 минут.


Выводы

Контроль качества деталей подшипников проводится методами МПД и Люм-КД, при этом достигаются требования приемки по качеству, минимизация использования ручного труда и высокая производительность контроля.

Просмотров: 1197
Александр Аршинов Автор материала 15.09.2020, 15:52
Контроль деталей подшипников качения методами магнитно-люминесцентной и люминесцентной дефектоскопии
0

Введите ваше Имя и Фамилию:

Отправить

или

Войдите, чтобы оставить комментарий