2.7.3 Методы контроля качества изделий

Контроль (технический контроль) − проверка соответствия изделия установленным техническим требованиям.

Основные виды дефектов:

• 
  раковины (полости округлой формы);
  
• 
  трещины (нарушение сплошности в виде разрывов полимерного материала);
  
• 
  инородные включения (структуры, отличающиеся по составу от основного материала);
  
• 
  пористость (скопление мелких полостей округлой формы);
  
• 
  отслоения (нарушения сплошности на границе наполнитель−ТЗП корпуса;
  
• 
  расслоения (нарушения сплошности в толще корпуса и на границе ТЗП−корпус).
  

Классификация методов неразрушающего контроля изделий.
В основу классификации методов неразрушающего контроля изделий положены физические процессы взаимодействия физического поля с объектом контроля. С точки зрения физических явлений, на которых они основаны, можно выделить четыре основных вида неразрушающего контроля: радиационный, акустический, электромагнитный и оптический.

Каждый из видов контроля подразделяют на методы по рассматриваемым признакам (таблица 10). Наиболее широко для неразрушающего контроля изделий различных габаритов и конструкций используются радиационный и акустический методы. В значительно меньшей степени распространены электромагнитный и оптический методы.

Таблица 10 − Классификация методов неразрушающего контроля

изделий

Вид контроля	Методы контроля
	по характеру взаимодействия физических полей с объектом контроля	по первичному информативному параметру	по способу получения первичной информации
Радиационный	Прошедшего излучения	Плотность потока	Сцинтилляционный Радиографический Рентгенографический
Акустический	Прошедшего излучения Отраженного излучения Импедансный Собственных колебаний	Амплитудный Временной	Пьезоэлектрический
Вихретоковый	Отраженного поля	Амплитудный Фазовый	Параметрический
Оптический	Отраженного излучения	Амплитудный	Визуально-оптический

2.7.3.1 Радиационный контроль

Радиационные методы контроля основаны на различии в ослаблении ионизирующего излучения или прохождении его через бездефектный и дефектный участки контролируемого изделия. Используются следующие виды ионизирующего излучения: гамма-излучение (радиоактивный изотоп Со⁶⁰); тормозное излучение (бетатрон); рентгеновское излучение (промышленные рентгеновские установки).

Гамма-сцинтилляционный метод. Гамма-сцинтилляционный метод применяется при контроле вкладных и скрепленных с корпусом изделий для выявления внутренних дефектов в наполнителе (нарушений сплошности или однородности). Гамма-излучение, прошедшее через контролируемое изделие, преобразуется сцинтилляционным детектором в электрические сигналы, которые после соответствующей обработки регистрируются в виде дефектограммы. Амплитуда электрического сигнала пропорциональна интенсивности прошедшего через изделие гамма-излучения. Путем последовательного сравнения зарегистрированной в виде электрических сигналов интенсивности определяют наличие или отсутствие дефектов.

Гамма-сцинтилляционный дефектоскоп состоит из радиоизотопного источника гамма-излучения (типа РИД-41 или ГУП-Со-50-2С); электронно-регистрирующей аппаратуры (ГДСД-М, ГУЗД-2900 или ГД-700 и т.п.).

Диапазон контролируемых толщин наполнителя от 100 до 1100 мм.

Чувствительность контроля (объем минимального выявляемого дефекта) от 0,05 до 8 см³. Чувствительность указана для источника гамма-излучения радиоактивного изотопа Со-60 активностью 50 г-экв Ra при производительности контроля 2 м²/ч и отношении сигнал/шум, равном 2.

Погрешность определения глубины залегания дефекта не более 10 %.

Настройка электронно-регистрирующей аппаратуры производится с помощью имитаторов дефектов (дефектометров), изготавливаемых из материала наполнителя или из материала, отличающегося по плотности не более чем на 0,5 г/см от плотности наполнителя.

В настоящее время разработана унифицированная радиометрическая аппаратура РД-11Р, предназначенная для замены РД-10Р.

Радиографический метод контроля. Радиографический метод используется преимущественно при контроле изделий, скрепленных с корпусом, для обнаружения внутренних дефектов наполнителя и отслоений наполнителя от корпуса на участках изделия, не пригодных для контроля гамма-сцинтилляционным и ультразвуковым методами, а также для определения конфигурации и глубины залегания дефектов, обнаруживаемых вышеуказанными штатными методами. В качестве источника тормозного излучения применяется бетатрон Б-5Д-25 с максимальной энергией излучения 25 МэВ и мощностью дозы 80 Р/мин на расстоянии 1 м от мишени. В качестве детектора излучения используется рентгенографическая пленка РТ-1 или РТ-5.

Чувствительность радиографического метода контроля сплошности и однородности наполнителя зависит от характера, местоположения и ориентации дефекта и составляет 1,5–2,5 % контролируемой толщины наполнителя. Оценка чувствительности производится с помощью имитаторов дефектов, изготавливаемых в виде дисков с центральным отверстием. Плотность материала имитатора дефекта не должна отличаться от плотности материала наполнителя более чем на 0,1 г/см³. Выраженное в процентах отношение толщины имитатора дефекта, выявляемого при контроле (различаемого на радиографическом снимке), к контролируемой толщине наполнителя определяет чувствительность метода.

Минимальное раскрытие выявляемого отслоения зависит от диаметра изделия и составляет 0,2–0,5 мм.

Контроль осуществляется по одной из трех схем просвечивания: радиальной, диаметральной и хордовой в зависимости от цели контроля и конструкции изделия.

Контроль выборочный − количество снимков − определяется конструкторской документацией на изделие.

Рентгенографический метод. Рентгенографическому контролю подвергаются вкладные изделия с толщиной наполнителя в направлении просвечивания до 100 мм.

В качестве источников излучения используются рентгеновские аппараты, а в качестве детекторов излучения − рентгенографические пленки РТ-1, РТ-5 и РМ-1.

Чувствительность метода в зависимости от контролируемой толщины наполнителя составляет 1−2 %.

Для оценки чувствительности при контроле изделий с просвечиваемой толщиной до 70 мм применяется канавочный имитатор дефекта по ГОСТ 7512-75, а при контроле изделий с просвечиваемой толщиной от 70 до 100 мм − имитатор дефекта в виде кольца с центральным отверстием. Материал имитатора дефекта должен иметь плотность, отличающуюся не более чем на ±0,1 г/см³ от плотности наполнителя.

Рентгенографический метод может быть применен для контроля сплошности скрепления наполнителя с корпусом или покрытия с наполнителем малогабаритных изделий.

2.7.3.2 Акустический контроль

Акустический контроль основан на анализе параметров упругих колебаний, возбуждаемых в контролируемом изделии. Акустические методы неразрушающего контроля, использующие ультразвуковой диапазон частот, называются ультразвуковыми. В нашей отрасли наш-ли широкое применение теневой и зеркально-теневой ультразвуковые методы, а также ультразвуковой метод изгибных волн. Ограниченное применение имеют ультразвуковой эхо-метод и акустический спектральный и импедансный методы.

2.7.3.3 Ультразвуковые методы

Контроль сплошности и однородности изделий. Контроль сплошности и однородности изделий осуществляется с помощью униц-фицированной УЗ аппаратуры УЗД-Т-30М и унифицированных механических частей УЗД-150, УЗД-450 и УЗД-1000.

Аппаратура УЗД-Т-30М работает в импульсном режиме излучения с частотой посылок 1000 Гц.

Рабочие частоты УЗК − 80, 120, 160 и 320 кГц. Выбор частоты проводится в процессе опытной отработки изделия. Механические части обеспечивают контроль изделий диаметром от 20 до 1000 мм и длиной от 3000 до 600 мм.

Чувствительность контроля (площадь минимального выявляемого дефекта) от 0,25 до 6,0 см².

Акустический контакт создается иммерсионным способом − изделие помещается в ванну с водой. Настройка и периодическая проверка работоспособности дефектоскопа осуществляется с помощью контрольных образцов, содержащих искусственные дефекты в виде сверлений различного диаметра. Контрольный образец изготавливают из бездефектного изделия или из бездефектной его части.

Регистрация результатов контроля производится на дефектограмму.

2.7.3.4 Методы дефектоскопии

Контроль дефектоскопом ЗТА-1П. Дефектоскопом ЗТА-1П контролируется сплошность скрепления наполнителя с корпусом и покрытия с наполнителем. Дефектоскоп ЗТА-1П состоит из электронного блока и излучающего и приемного преобразователей.

Скорость контроля дефектоскопом ЗТА-1П заключается в регистрации уменьшения амплитуды импульсного УЗ сигнала, прошедшего от излучающего преобразователя к приемному через дефектный участок по сравнению с амплитудой сигнала на участке без дефекта.

Уменьшение сигнала регистрируется визуально по экрану электронно-лучевой трубки дефектоскопа.

Контроль осуществляется теневым и зеркально-теневым методами. При контроле участков сплошности конфигурации возможна комбинация теневого и зеркально-теневого методов.

При теневом методе контроля УЗ сигнал проходит через толщу изделия по прямой от ИП к ПП. На экране ЭЛТ дефектоскопа наблюдается один сигнал, являющийся рабочим.

При зеркально-теневом методе УЗ сигнал от ИП приходит к ПП после отражения от границы раздела с воздухом, лежащей на пути прохождения сигнала. На экране ЭЛТ наблюдаются донный и иногда поверхностный сигналы.

При комбинации теневого и зеркально-теневого методов на экране ЭЛТ видны прямой и донный сигналы.

Наличие отслоения на пути прохождения прямого или донного сигнала приводит к резкому уменьшению амплитуды рабочего сигнала на экране ЭЛТ.

Минимальные размеры выявляемых отслоений − 30×30 мм.

Производительность контроля − 4,5 м² /ч.

Рабочая частота УЗК − (405) кГц.

Ввод и вывод УЗК осуществляется контактным способом. Для улучшения акустического контакта на поверхность корпуса и покрытия наносится контактная среда (водный раствор карбоксиметилцеллюлозы или глицерин). Процесс контроля состоит в сканировании поверхности корпуса и покрытия излучающим преобразователем при неподвижном ПП.

По принципу действия дефектоскоп ЗТА-1П является индикатором наличия или отсутствия отслоений и не имеет блоков измерения размеров и глубины залегания дефектов.

Контроль дефектоскопом УКП-1. Дефектоскопом УКП-1 контролируются изделия вкладного варианта с покрытием типа ЭТС, ЭТХ и ЭТЛ.

Дефектоскоп состоит из электронного блока и искательной головки. Контроль основан на использовании упругих изгибных колебаний ультразвуковой частоты. Электрические колебания с генератора электронного блока поступают на излучающий преобразователь искательной головки, который превращает их в УЗ упругие колебания.

В точке контакта ИП с поверхностью покрытия возникают изгибные волны, которые распространяются по покрытию.

Наличие отслоения покрытия от наполнителя благоприятствует возбуждению изгибных волн с большей амплитудой, чем амплитуда волн на бездефектном участке. ПП искательной головки превращает воздействующие на него изгибные колебания в электрические сигналы, которые, пройдя приемный тракт электронного блока, усиливаются, выпрямляются и фиксируются миллиамперметром электронного блока или самопишущим миллиамперметром.

Технические данные дефектоскопа УКП-1:

• 
  контролируемая толщина покрытия − до 10 мм;
  
• 
  размеры минимального выявляемого отслоения − 40×40 мм;
  
• 
  рабочая частота – (4010) кГц.
  

Дефектоскоп УКП-1 имеет автономное питание (две батарейки общим напряжением 9 В).

Настройка дефектоскопа для контроля и периодическая проверка его работоспособности производится с помощью стандартного образца, представляющего собой натурное изделие (или его часть) с искусственно созданными отслоениями покрытия от наполнителя, расположенными на участках с различной толщиной покрытия.

Контроль дефектоскопом УКП-1 производится автоматизированным и ручным способами. Скорость сканирования до 150 мм/с при шаге сканирования до 20 мм. Акустический контакт осуществляется сухим способом.

Контроль дефектоскопом УДМ-3. Дефектоскопом УДМ-3 контролируется сплошность скрепления покрытия из состава 230 с наполнителем. В данном случае реализуется УЗ эхо-метод.

При контроле используется раздельно-совмещенная испытательная головка с номинальной рабочей частотой УЗК 2,5 МГц. Ультразвуковые колебания вводятся в покрытие контактным способом с использованием глицерина в качестве контактной среды.

При наличии отслоения покрытия от наполнителя условия отражения УЗК от границы покрытие−наполнитель более благоприятны, чем в случае отсутствия отслоения. На экране ЭЛТ дефектоскопа появляется отраженный сигнал, и одновременно загорается сигнальная лампочка.

Чувствительность контроля (минимальное выявляемое отслоение) − круг диаметром 6 мм.

Максимальная контролируемая толщина 10 мм.

Цилиндрическая боковая поверхность контролируется механизированным способом, а торцевая – ручным способом.

Настройка дефектоскопа и периодическая проверка его работоспособности осуществляются по стандартному образцу, содержащему искусственно созданные отслоения покрытия от наполнителя.

Контроль дефектоскопом УВФД-1. Дефектоскопом УВФД-1 теневым методом контролируются органопластиковые и стеклопластиковые корпуса изделий для выявления расслоений в оболочке корпуса, ТЗП, манжете и отслоений на границах соединений указанных элементов.

Для использования дефектоскопа УВФД-1 в качестве теневой аппаратуры произведена его соответствующая доработка: испытательная головка разделена на два отдельных преобразователя, а в электронный блок дефектоскопа введен дополнительный каскад для обеспечения записи сигнала на самопишущий прибор.

Контроль обеспечивает выявление дефектов с минимальными размерами от 20×20 до 30×30 мм.

Акустический контакт обеспечивается сухим способом.

Контроль дефектоскопом ИАД-2. Дефектоскопом ИАД-2 контролируются корпуса изделий для выявления дефектов в соединении промежуточного и герметизирующего слоев с оболочкой корпуса и в самих слоях на глубине до 4 мм. Дефектоскоп реализует акустический импедансный метод, основанный на измерении силы реакции поверхности контролируемого изделия на стержень, помещенный на эту поверхность и совершающий колебания звуковой частоты.

При наличии в конструкции отслоения жесткость этого участка снижается, и, следовательно, снижается сила реакции на колеблющийся стержень, установленный на дефектный участок.

Размеры минимального выявляемого дефекта 15×15 мм.


3 ПИРОТЕХНИЧЕСКИЕ СОСТАВЫ
3.1 Общие сведения о пиротехнических составах [4, 85, 86, 90]
Пиротехнические составы − это гетерогенные смеси, способные к самостоятельному горению и дающие при горении световые, дымовые, тепловые, звуковые и другие эффекты. В зависимости от назначения они делятся на осветительные, фотоосветительные, трассирующие, зажигательные, инфракрасного излучения, сигнальные, дымовые, безгазовые, газогенерирующие, воспламенительные, свистящие, имитационные, целеуказательные и др. Пиротехнические составы используют-ся в военном деле и народном хозяйстве. Среди пиротехнических составов, применяемых в народном хозяйстве, следует выделить: фейерверочные, термитные для воздействия на переохлажденные облака и туманы; газогенерирующие, пестицидные, для получения тугоплавких металлов, подогрева пищи и защиты садов; спичечные, составы для уменьшения усадки и образования раковин в процессе охлаждения расплавленного металла и т.д. Также они делятся на плазменные, аэрозолеобразующие, тепловые, газогенерирующие.

По технологическим свойствам пиротехнические составы делятся на порошкообразные, гранулированные, термоэластопластичные и литьевые.

Независимо от назначения они должны давать при сгорании максимальный пиротехнический эффект при минимальном расходе состава.

К пиротехническим составам предъявляются следующие требования:

• 
  должны легко воспламеняться от воспламенительного состава или продуктов сгорания вышибного заряда, но не воспламеняться при небольшом повышении температуры или попадании искры;
  
• 
  сгорать равномерно или в пульсирующем режиме с определенной скоростью;
  
• 
  обладать минимальной зависимостью скорости горения от давления и температуры;
  
• 
  иметь малую чувствительность к механическим импульсам и минимальные взрывчатые характеристики;
  
• 
  обладать химической и физической стойкостью при длительном хранении;
  
• 
  не содержать в себе дефицитных, токсичных и не имеющих широкой отечественной сырьевой и производственной базы компонентов;
  
• 
  изделия должны обладать достаточной механической прочностью и не разрушаться при транспортировке и эксплуатации.
  

Технологический процесс изготовления должен быть простым и допускать возможность механизации и автоматизации производства.

Для изготовления пиротехнических составов используют окислители, горючие и цементирующие вещества.

В качестве окислителей в пиротехнических составах применяют вещества, содержащие достаточное количество кислорода и легко разлагающиеся при повышенных температурах (300–1200 °С). Из окислителей применяют:

• 
  нитраты (соли азотной кислоты) – нитрат натрия NaNO₃, нитрат калия КNO₃, нитрат бария Ba(NO₃)₂, нитрат стронция Sr(NO₃)₂;
  
• 
  перхлораты (соли хлорной кислоты) – перхлорат калия KClO_4, перхлорат натрия NaClO₄ и реже перхлорат аммония NH₄ClO₄ и перхлорат бария Ba(ClO₄)₂, т.к. они гигроскопичны;
  
• 
  перекиси и оксиды металлов – BaO₂, SrO₂, Fe₂O₃, Fe₃O₄ и др.;
  
• 
  сульфаты (соли серной кислоты) – BaSO₄, SrSO₄, CaSO₄;
  
• 
  соли хромовых кислот – KCrO₄, K₂Cr₂O₇ и др.
  

Наибольшее применение из указанных окислителей нашли KClO₃, KNO₃, NaNO₃, Ba(NO₃)₂, Sr(NO₃)₂, BaO₂, Fe₂O₃, Fe₃O₄.

Вторым составным компонентом пиротехнических составов является горючее вещество. Горючие вещества должны обладать большим сродством к кислороду и давать определенную температуру горения. Горючие вещества подразделяют на неорганические и органические.

В качестве неорганических горючих применяют:

• 
  металлы и их сплавы (магний, алюминий, медь, марганец, сплав алюминия с магнием, сплав железа с кремнием и другие металлы и сплавы);
  
• 
  неметаллические элементы (сера, селен, древесный уголь, графит, желтый фосфор, красный фосфор, хлористый аммоний и др.).
  

В качестве органических горючих используют:

• 
  смолы (идитол, бакелит, шеллак, канифоль и ее соли и др.);
  
• 
  масла (олифу, касторовое, веретенное);
  
• 
  углеводы (сахар, крахмал, декстрин);
  
• 
  нитросоединения и ряд других органических соединений.
  

Третьим компонентом пиротехнических составов являются цементирующие вещества. Они обеспечивают необходимую механическую прочность спрессованных изделий (звездки, сегменты, факелы и прочие).
В качестве цементирующих средств находят применение:

• 
  смолы – идитол, бакелит, канифоль, резинат кальция, шеллак;
  
• 
  высыхающие масла – олифа и др.;
  
• 
  клеи – гуммиарабик (аравийская камедь), декстрин, крахмал и др.
  

В качестве цементаторов могут быть и неорганические вещества, например, жидкое стекло, гипс.

Производство пиротехнических составов представляет собой чисто механический процесс. Сущность его сводится к тому, что измельченные компоненты тщательно перемешиваются между собой, в результате чего получается однородный порошкообразный пиротехни-ческий состав. Последнему путем прессования придают определенную геометрическую форму, чаще всего в виде цилиндрических шашек.

Для того чтобы пиротехнический состав дал должный эффект, необходимо, чтобы компоненты были, во-первых, достаточно чистыми и сухими, во-вторых, тщательно измельченными и просеянными,
в-третьих, точно отвешенными по рецепту, в-четвертых, хорошо перемешанными между собой.

Технологический процесс приготовления пиротехнических составов включает следующие операции:

• 
  подготовку компонентов;
  
• 
  приготовление составов;
  
• 
  прессование составов;
  
• 
  сборку изделий.
  

Подготовка исходных компонентов складывается из следующих основных операций: предварительной сушки, измельчения, повторной или окончательной сушки и просеивания.

Предварительная сушка компонентов производится с целью облегчения измельчения их, так как чем вещество содержит меньше влаги, тем оно легче измельчается.

Для облегчения смешивания компонентов и равномерного процесса горения составов компоненты измельчают. Измельчение твердых веществ достигается путем применения усилий раздавливания, удара, истирания и раскалывания. Для измельчения компонентов используют шаровые мельницы, бегуны, дезинтеграторы и дисмембраторы.

После измельчения компоненты сушат до содержания в них влаги до 0,1–0,5 %.

Для получения необходимой величины частичек и отделения случайно попавших механических примесей компоненты перед приготовлением пиротехнических составов просеивают через сита, имеющие определенные размеры отверстий.

Приготовление составов включает операции: дозирования компонентов, их перемешивания, грануляции и сушки.

Смешение компонентов является важной операцией, так как от качества смешения зависит эффективность действия пиротехнического объекта. Состав считается равномерно смешанным, если проба, взятая в любом месте, по содержанию в ней компонентов соответствует рецептуре. Операция мешки составов опасна, так как при смешивании окислителей и горючих веществ возможны вспышки, а в некоторых случаях и взрывы. Мешка составов производится в отдельном здании, которое должно находиться на безопасном расстоянии от других мастерских. Обычно составы смешиваются в увлажненном состоянии. Это предохраняет составы от распыления и снижает их чувствительность к механическим воздействиям. Многие составы увлажняют этиловым спиртом или другими растворителями, которые химически не взаимодействуют с составными частями смеси. Смешение компонентов проводят в смесителях различной конструкции.

Грануляция пиротехнических составов заключается в протирании состава через сито со сравнительно большим размером ячеек. Цель грануляции − придать составу однородную, хорошо сыпучую форму в виде отдельных зерен и гранул. После грануляции почти полностью устраняется пыление пиротехнических составов, они быстрее и равномернее высыхают и легче прессуются.

После протирания через сито зерна подсушиваются и поступают в отдельную мастерскую на прессование.

Цель прессования − уплотнить порошкообразный состав, придать ему плотность и определенную форму в соответствии с габаритами изделия.

Пиротехнические составы в порошкообразном состоянии, как правило, горят с большой скоростью. Прессованием удается замедлить скорость горения. Кроме того, достигается определенная механическая прочность, чтобы изделие при срабатывании могло противостоять динамическим ударам. Прессование пиротехнических изделий производится на гидравлических или механических прессах.

<предыдущая страница | следующая страница>