Способ контроля качества металлических деталей

 

Изобретение относится к технологии изготовления металлических деталей и можетбыть использовано в электронной, оптической и других отраслях промышленности при определении качества поверхности металлических деталей, .полученнь1х механообработкой. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения контроля качества поверхности деталей. Для этого на поверхность контролируемой детали наносят слой металла, образующего гальваническую пару с металлом деУали, толщиной 5^ 10 мкм, инициирование поверхности проводят приведением ее в соприкосновение со стандартным раствором, образующим окраи/енное соединение с ионами металла детали. Количество макродефектов поверхности определяют по числу окрашенных точек на ней. После зтого проводят повторное инициирование поверхности термоударом, помещая деталь на 3-5 мин в восстановительную среду при температуре не менее 0,8 от температуры плавления наносимого металла, и подсчитывают количество микродефектов по числу вздутий, а затем удаляют нанесенный слой металла. 2 ил., 3 табл.(/1G: Изобретение относится к технологии изготовления металлических деталей и может быть использовано вэлектронной, оптической и других отраслях промышленности при оценк!^ их качества - дефектов поверхности деталей в виде трещин, открытых пор и газообразующих включений. ;Известен способ цветной дефектоскопии для контрол-я дефектов поверхности типа трещин и пор в сварных швах.Перед контролем поверхность тщательно очищают от загрязнений, затем на неенаносят краситель, пропитывают им дефекты, удаляют излишки красителя и по числу окрашенных пятен определяют дефекты поверхности, преимущественно миллиметровых размеров.•Способ имеет низкую чувствительность: даже при существенном усовершенствовании непозволяет выявить дефекты размерами менее 0,002 мм, не позволяет выявить дефекты а виде газообразующих включений, возникает проблема последующей очистки поверхности деталей от красителя. .&00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755315/25 (22) 01 11.8.9 (46) 23,02.92. Бюл. N 7 (71) Научно-исследовательский институт

"Титан" (72) M.-X. Кадыров, Н.П, Баркова, С,С, Дроздов, Е.А. Петров и В.Д. Шкляров (53) 543.257(088.8) . (56) Химченко Н.B., Бобров В.А. Неразрушающие методы контроля качества сварных соединений в химическом машиностроении, — В сб.: Дефектоскопия сварных соединений, — M., МДНТП им. Дзержинского, 1969, с. 25-36.

Сливков И.Н. Процессы.при высоком ва.кууме. — М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 129133.

Мельников П.С. Справочник по гальват нопокрытиям в машиностроении. — M.: Машиностроение, 1979, с. 239-241. (54} СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МЕ.ТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к технологии изготовления металлических деталей и может.. Изобретение относится к технологии изготовления металлических деталей: и может быть использовано в электронной,. оптической и других отраслях промышленности при оценке их качества — дефектов поверхности деталей в виде трещин, открытых пор и газообразующих включений.

Известен способ цветной дефектоскопии для контроля дефектов поверхности типа трещин и пор в сварных швах.

Перед контролем поверхность тщательно очищают от загрязнений, затем на нее

„„. Ж„„1714481 А1 быть использовано в электронной. оптической и других отраслях промышленности при определении качества поверхности металлических деталей,,полученных механообработкой. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения контроля качества поверхности деталей. Для этого на поверхность контролируемой детали наносят слой металла, образующего гальваническую пару с металлом детали, толщиной 5

10 мкм, инициирование поверхности проводят приведением ее в соприкосновение со стандартным раствором, образующим окраШенное соединение с ионами металла детали. Количество макродефектов.поверхности определяют по числу окрашенных точек на ней. Лосле этого проводят повторное инициирование поверхности термоударом, помещая деталь на 3-5 мин в восстановительную среду при температуре не менее

0,8 от температуры плавления наносимого металла, и подсчитывают количество микродефектов по числу вздутий, а затем удапяюг нанесенный слой металла. 2 ил., 3 табл. наносят краситель, пропитывают им дефекты, удаляют излишки красителя и по числу окрашенных пятен определяют дефекты поверхности, преимущественно миллиметровых размеров.

Способ имеет низкую чувствительность: даже при существенном усовершенствовании не позволяет выявить дефекты размерами менее 0,002 мм, не позволяет выявить дефекты в виде. газообразующих включений, возникает проблема последующей очистки поверхности деталей от красителя.

1714481

20

40

По изложенным причинам данный способ не применяется для контроля дефектов поверхности деталей. размерами менее

0,002 мм, например, возникающих во время их механообработки. Размеры дефектов поверхности после механообработки выходят далеко за пределы 0,001 мм.

Известен способ оценки качества поверхности образцов металлов в вакууме пу. тем сканирования электронным. пучком и с последующим учетом числа микроплазменных образований. Согласно этому способу контролируемые noseðõíîñòè образцов предварительно очищают от различных за. грязнений. затем помещают в вакуумную камеру, инициируют поверхность путем сканирования электронным пучком и подсчитывают число микроплазменных образований. По числу микроплазменных образований оценивают поверхностные дефекты.

Однако способ непригоден для опреде.ления дефектов поверхности деталей раз личной конфигурации и размеров из-за принципиальной невозможности инициирования путем сканирования и подсчета плазменных образований внутренйей и наклонной поверхностей деталей.

Кроме того, способ лабораторный, тре бует создания сложного и дорогостоящего оборудования, в связи с чем не может быть использован в производстве, Наиболее близким к изобретению является способ контроля качества металлических деталей с защитным покрытием, согласно которому контролируемые поверхности детали временно контактируют с пастой или с раствором. пропитанным фильтровальной бумагой и образующим окрашенные соединения в местах сквозных дефектов защитного покрытия, и по числу окрашенных точек определяют число дефектов — пор покрытия. Способ прост и приемлем для контроля пористости защитных покрытий деталей иэ разных металлов, при соблюдении условия: металл детали менее химически стойкий, чем металл покрытия в контактируемом растворе.

Однако способ непригоден для контроля дефектов поверхности самих деталей без покрытий иэ-за неясности зависимости пористости защитных покрытий от дефектов поверхности самой детали в зависимости от толщины покрытий и режимов испытания.

Кроме того, способ определения дефектов поверхности по образованию окрашенных точек по мере уменьшения размеров дефектов малочувствителен из-за замедленности диффузионных процессов в дефектах при комнатной температуре, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет обеспечения контроля качества поверхности детали.

Поставленная цель достигается тем, что на поверхность контролируемой детали наносят временный слой более химстойкого металла, чем металл детали в испытуемой среде, толщиной 0,005-0,010 мм, затем инициируют макродефекты Щ! х) поверхности детали в виде окрашенных точек, после чего

nposopQT повторное инициирование поверхности термоударом на выявление микродефектов (Дц к), помещая деталь на 3-5 мин в восстановителькую среду и ри температуре не менее 0;8 от температуры плавления наносимого металла, и подсчитывают число вздутий. После этого удаляют нанесенный слой металла путем селективного травления, а по сумме окрашенкых точек. (п,т) и вздутий (п ) оценивают уровень дефектности (Д), т,е. качество поверхности детали.

Предлагаемый способ пригоден для деталей из различных металлов при наличии на их поверхности более химстойкого покрытия, чем металл детали в растворах. образующих окрашенные соединения в дефектах. Эти растворы и режимы их применения и",звестны. Выявление вздутий термоударом также универсальное.

Il р и м е р 1. Изготовили образцы из стали ОЗВД круглой формы: диаметром 32 мм, толщиной 2 мм и трубчатые детали высотой 50 мм, наружным диаметром 40 мм и толщиной стенки 3 мм. Часть иэ общего количества образцов и детали после обеэжиривания и травления (обезжиривание— трихлорэтилен t=50 С, т =6 мин, щелочкый раствор, г/л: NaOH 60; NazCOa 35;

Иа2РОз. 10; Ок=10 А/дм2, t=20 С, т =3 мин; в растворе, г/л: травление Н2$0 100;

NaCI 150; катапин 5; t=60 С, t =3 мик) покрывали медью толщиной 2-15 мкм из электролита, г/л: CuS04 5НзО 50; Иа4Р20т х х10Н20 240; КИОз 15; рН 7,5, t-55ОС, Ок=". А/дм .

Образцы из медного покрытия без подложки, которые были необходимы для выяснения вероятности вздутия. от термоудара самого покрытия„изготавливали осаждением меди на поверхность алюминия с последующим стравливанием подложки.

Выявление окрашенных точек проводили ! методом наложения фильтровальной бумаги, пропитанной раствором, г/л: Q(Fe(CN)e)

10; ИаО 20; t = 5 мин..После выявления числа окрашенных в синий цвет точек пот детали подвергали термоудару при температуре 800(0,7), 900(0,8), 1000(0,9), 1083(1,0) 1714481

50

5 и 1200 С(1,1) и времени 1, 2, 3, 4, 5 и 7 мин для каждого значения температуры. Затем проводили учет числа микровздутий покрытия пм и по сумме п, +п =Д определяли количество дефектов поверхности. . При толщине покрытия менее 0;005 мм образования вэдутий от термоудара практически не происходит, а с увеличением толщины (более 0,010 мм) наблюдается тенденция к нестабильности числа вздутий.

B интервале температур tAII< t< 0,8 практически отсутствует появление вздутий в ïîкрытии. В области толщин покрытия

0,005 — 0,010 мм значение Д в среднем составляет 60 шт./см, а дефекты, выявленные базовым способом, колеблются в интервале 40-80 шт./см, Влияние продол2 жительности термоудара х на число вздутий неоднозначно; при х=3 мин цель практически не достигается, а при х свыше;5 мин увеличиваются энергозатраты и вероятно диффузионное перемешивание атомов металла детали и металла покрытия, что затрудняет полное удаление металла покрытия после контрольных операций. На поверхности покрытия без подложки и металла.детали без покрытия пузырения от термоудара не происходит.

После проведения экспериментов медное покрытие удаляли с поверхности стали в известном растворе, г/л: СгОз 300; (ЙН4)2$04 120; t=18-25ОС, t =15 мин.

На фиг. 1 и 2 показан максимум образования окрашенных точек на поверхнбсти покрытия в местах расположения макродефектов и вздутий в местах расположения микродефектов поверхности детали соответственно, установленный микроскопическим исследованием.

На фиг. 1 обозначены нанесенный металл 1, микродефект 2, макродефект 3, газообразующие включения 4, металл 5 детали, на.фиг, 2 — нанесенный металл б, вздутия 7 после термоудара, металл 8 детали.

Й р и м е р 2; Размеры и формы.образцов и деталей те же, что и в примере 1.

Материал детали — медь марки МБО, покры. тие — никель. Обезжиривание: состав среды и режимы не отличаются от примера 1. Травление в растворе, мл: HzS04 500; НЙОз 600;

NaCI 5, -20 С, t-3 мин. Покрытие гальваническим никелем осуществляли в растворе, г/л: НЗВОЗ 30; NISO4 210; NIClg 60; рН 5,5, t=20 С, Ок-2 А/дм, Растзор для вьввления окрашенных точек — макродефектов и режимы аналогичны примеру 1 с той разницей; что в данном случае окрашенные точки имеют красно-бурый цвет, Режимы термоудара:

0,7; 0,8; 0,9; 1,0 и 1,1 от температуры плавления меди. После испытания никелевые покрытия с поверхности меди удаляли в известном растворе, содержащем 500 г/л HzS04 и 7,5 г!л глицерина, D =5 А/дм, t-20 С, 5 Число дефектов на поверхности деталей иэ меди существенно меньше, чем на поверхности деталей из стали. Режимы кон троля не отличаются от режимов контроля дефектности стальных деталей

Пример 3. Размеры и формы образцов и деталей те же, что и в примерах 1 и 2.

Материал детали — никель, покрытие — гальваническая медь. Процесс обезжиривания аналогичен обезжириванию в примерах 1 и

2. Травление деталей осуществили в растворе, мл: НИОз330; HCIЗЗО; Н20 340; t=80 С, х =ЗО с. Технология осаждения медного покрытия, выявления окрашенных точек, режимов термоудара и удаление покрытия после контроля we отличаются от данных, приведенных я примере 1, разница заключается в там; что в данном случае окрашенные точки выявляются в виде желтых тачек на красно-буром фоне.

Результаты приведены в табл. 1-3.

Предложенный способ, как и прототип, пригоден для деталей из различных металлов.. При этом при выборе временного покрытия необходимо учитывать„что металл покрытия не должен быть склонным к саморастрескиванию от внутренних напряжений (предел для Си 160 МПа, для Ni 300 МПа и т,д.), не должен образовывать с металлом детали легкоплавкой эвтектики и относительно легко должен селективно стравливаться с поверхности детали. после контроля.

Режимы: па толщине 0,005-0,010 мм, 0,8 tnt < t < ь и х=З-5 мин, как показывают опыты, приемлемы для различных сочетаний металлов детали и покрытия при предложенном способе.

Формула изобретения

Способ контроля качества металлических деталей, включающий нанесение на их поверхность покрытия и приведение его в контакт с раствором, образующим окрашенное соединение в местах дефектов с последующим определением количества дефектов по числу окрашенных точек, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа.за.счет обеспечения контроля качества поверхности детали, контролируемую двталь помещают в восстановительную среду при температуре не менее 0,8 от температуры плавления нанесенного покрытия, выдерживают в течение 3-5 мин и дополнительно определяют число микровздутий

Таблица 3

Таблица 2

Таблица 3 на покрытии, после чего его удаляют, причем в качестве покрытия используют слой электроположительного металла толщиной

5-10 мкм, 1714481

Составитель М.Кадыров

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Заказ 688 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 .

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101