Испытание и контроль качества в производстве

   Сокращение  времени получения информации  при высокой достоверности результатов  испытаний может быть достигнуто  только путем проведения форсированных испытаний.

   5.4. Форсированные  – ускоренные испытания, основанные  на интенсификации деградационных  процессов, приводящих к отказу. Интенсификация деградационных  процессов достигается за счет  воздействия на изделие форсирующих  (ускоряющих) факторов (воздействий).

   Эффективность  форсированных испытаний характеризуется  коэффициентом ускорения kу, показывающим, во сколько раз быстрее протекают процессы деградации в режиме испытаний по сравнению с работой изделия в нормальном режиме

 

                                     Tн

                              kу =      ,

                                     Tф

где Tн, Tф –  время, за которое оцениваются характеристики надежности изделия в нормальном режиме работы и при форсированных  испытаниях соответственно.

   При этом  под нормальным режимом испытаний  понимается режим, при котором  ни одна из его составляющих Y{y1(t), y2(t), …, yn(t)}не выходит за границы  значений, установленных в технической  документации. Форсирование осуществляется  ужесточением одной или нескольких составляющих режима, что приводит к интенсификации процессов перехода изделия в предельное состояние. При испытаниях механических устройств форсирования добиваются ужесточением нагружения или характеристик окружающей среды за счет:

   – увеличения  частоты приложения нагрузок;

   – ужесточения  нагрузки давления, напряжения и  т. д.;

   – ужесточения  внешних механических и кинематических  факторов (удары, вибрация, температура  и т. д.);

   – ужесточения  воздействия рабочей среды (агрессивные среды, абразивные частицы и т. д.);

   – воспроизведения  спектра нагрузок, оказывающих превалирующее  влияние на основные качественные  характеристики объекта.

    Выбор  режимов – один из наиболее  ответственных этапов планирования  форсированных испытаний. Форсированный режим должен отличаться от режима нормальной эксплуатации изделия, но в то же время оба режима должны быть определенным образом связаны как качественно, так и количественно.

   Всякая  интенсификация процессов разрушения  или старения приводит к искажению истинной картины потери изделием работоспособности. Проведение форсированных испытаний осложняется еще и тем, что реальные условия нагружения любого объекта при его эксплуатации характеризуются спектром нагрузок вероятностной природы.

  Работа изделия в форсированных режимах может вызвать новые явления в процессах старения и разрушения, не характерные для условий эксплуатации, и качественно изменить картину отказов. В этом

случае приведение показателей качества к нормальным условиям работы изделия будет иметь формальный характер и может вызвать грубые ошибки. Форсирование режимов допустимо лишь в пределах известного закона старения или разрушения материала изделия.

   Основой  проведения форсированных испытаний  являются методы теории подобия. Они применяются при постановке эксперимента, обработке опытных данных и указывают, как обобщать и распространять полученные результаты на другие объекты. При форсированных испытаниях необходимо обеспечить подобие процессов возникновения отказа в нормальном и форсированном режимах функционирования изделия.

   Для реализаций  деградационного процесса, являющихся  линейными функциями времени,  время работы изделия может  быть пересчитано с форсированного  режима на нормальный по соотношению

 

                              bф ф

                       Tн =     н

                                  T = kуT ф ,

                              b

где Tн, Tф –  время работы изделия в нормальном и форсированном режимах; bн, bф – значения скорости разрушения в нормальном и форсированном режимах; kу – коэффициент ускорения (коэффициент пересчета) испытаний.

   Если  реализации полуслучайного процесса  деградации – нелинейные функции  времени, обычно применяется способ  кусочно линейной аппроксимации.  Время работы изделия пересчитывается с фор

сированного режима на нормальный по выражению                         m

                              biф ф m

                    Tн = ∑        Ti = ∑  kуiTiф ,

                         i =1 biн      i =1

где Tiф – длина участка  линеаризации в форсированном режиме; bi –угловой коэффициент секущей прямой, соответствующей i му участку линеаризации.

   Итак, форсированные  испытания позволяют сократить  длительность испытаний в несколько  раз, но для сложных изделий  достоверность их результатов  снижается. Снижение достоверности происходит за счет того, что зависимости, полученные в форсированном режиме работы изделия (т.е. при повышенных нагрузках), пересчитывают (экстраполируют) затем на нормальные условия работы

изделия, т.е. в область  номинальных нагрузок. При этом для разных узлов изделия коэффициенты пересчета являются разными(своими собственными), так как для разных узлов изделия один и тот же форсирующий фактор по разному сказывается на скорости изменения их технического состояния.

   6. По типу воздействия выделяют следующие испытания.

   1) механические –  испытания на воздействие механических  факторов;

   2) климатические –  испытания на воздействие климатических

факторов (атмосферного давления, температуры, влажности, атмосферных  осадков, тумана, солнечного излучения, ветра, пыли, песка

и др.);

   3) термические –  испытания на воздействие термических  факторов;

   4) радиационные –  испытания на воздействие радиационных  факторов;

   5) электрические –  испытания на воздействие электрического напряжения, тока или поля;

   6) электромагнитные  – испытания на воздействие  электромагнитных полей;

   7) магнитные – испытания  на воздействие магнитного поля.

   8) химические –  испытания на воздействие специальных  сред.

   9) биологические –  испытания на воздействие биологических факторов.

   7. По результату  воздействия испытания подразделяют  следующим образом.

   7.1. Неразрушающие  – испытания с применением  неразрушающих методов контроля. Проводятся без разрушения или  повреждения объекта. Включают  все методы определения или измерения свойств или характеристик материалов, деталей или изделий, которые не ухудшают их эксплуатационную надежность (не изменяют качество изделий). Неразрушающими испытаниями нельзя получить информацию о надежности и долговечности изделия.

   7.2. Разрушающие –  испытания с применением разрушающих методов контроля. Преимущество разрушающих испытаний состоит в том, что они дают возможность получить количественные характеристики свойств изделий. Правда, при каждом испытании получают обычно только одну характеристику (например, для материала – предел выносливости, твердость и т. д.).

   Этим испытаниям  могут подвергаться образцы, заготовки,  детали, узлы, изделия и технические  системы в целом. Разрушающие испытания позволяют получать показатели назначения, надежности и технологичности продукции. При разрушающих испытаниях детали подвергаются разрушению под действием механических нагрузок или разрезаются, чтобы можно было исследовать деталь из нутри. К разрушающим относятся и испытания на надежность, так как в результате их расходуется ресурс исследуемого изделия (полностью или частично).

   Естественно, что  детали, которые в дальнейшем  будут использоваться в изделиях, не могут подвергаться испытаниям  разрушающими методами; а если  разрушающим испытаниям подвергаются

сами изделия или системы, то после проведения испытаний они  являются непригодными к дальнейшему  их использованию по назначению. Разрушающим  испытаниям подвергаются не все изделия (генеральная совокупность), а небольшая  их часть, называемая выборкой. В этом случае показатели качества изделия могут отличаться от соответствующих статистических оценок вследствие ограниченности и случайного состава выборки. Чтобы учесть это возможное отличие, вводится понятие доверительной вероятности. Доверительная вероятность – вероятность того, что истинное значение оцениваемого параметра или числовой характеристики лежит в заданном интервале, называемом доверительным.

   7.3. Испытания:

   на стойкость;

   на прочность –  испытания, проводимые для определения значений воздействующих факторов, вызывающих выход значений характеристик свойств объекта за установленные пределы или его разрушение;

   на устойчивость  – испытания, проводимые для  контроля способности изделия  выполнять свои функции и сохранять  значения параметров в пределах установленных норм во время действия нанего определенных факторов.

   8. По определяемым  характеристикам различают испытания.

   8.1. На  надежность – испытания, проводимые  для определения

или контроля показателей  надежности в заданных условиях. Испытания на надежность могут быть определительными и контрольными, нормальными и форсированными, и т. д.

   8.2. На  безопасность.

   8.3. На  транспортабельность – испытания,  проводимые для

определения или  контроля показателей транспортабельности в заданных условиях.

   8.4. Граничные  испытания – испытания, проводимые  для определения зависимостей  между предельно допустимыми  значениями параметров объекта и режимами эксплуатации.

   8.5. Технологические  испытания – испытания, проводимые  при изготовлении продукции с целью оценки ее технологичности.

   9. По получаемой  информации (по объему выборки).

   9.1. Групповые  – испытания, проводимые групповыми  методами оценки показателей качества. Результаты испытаний относятся к выборке, к партии; поскольку обработка групповых испытаний на

надежность выполняется  методами математической статистики, то для этой цели требуется значительное число образцов. Точность и достоверность результатов возрастает с увеличением количества испытываемых однотипных изделий.

   9.2. Индивидуальные – результаты испытаний относятся к данному конкретному образцу с его индивидуальными особенностями.

   10. По  уровню проведения – государственные,  межведомственные и ведомственные.

   10.1. Государственные  – испытания установленных важнейших видов продукции, проводимые головной организацией по государственным испытаниям, или приемочные испытания, проводимые

государственной комиссией или испытательной  организацией, которой предоставлено  право их проведения.

   10.2. Межведомственные  – испытания продукции, проводимые комиссией из представителей нескольких заинтересованных министерств и/или ведомств, или приемочные испытания установленных

видов продукции  для приемки составных частей объекта, разрабатываемого совместно  несколькими ведомствами.

   10.3. Ведомственные  – испытания, проводимые комиссией  из представителей заинтересованного министерства или ведомства.

 

              1.6. Виды неразрушающего контроля

    Методы  НК основаны на использовании  различных физических полей, излучений и веществ для получения информации о качестве исследуемых материалов и изделий.

    Согласно  ГОСТ 18353–79 методы НК классифицируются в соответствии с физическими процессами взаимодействия физического поля или вещества с объектом контроля (табл. 1.2). Виды НК выделяются

с точки зрения физических явлений, на которых они  основаны. Всего существует девять видов НК: 1) магнитный, 2) электрический, 3) вихретоковый, 4) радиоволновой, 5) тепловой, 6) оптический, 7) радиа

ционный, 8) акустический, 9) проникающими веществами.

    Каждый  из видов контроля подразделяют  на методы по следующим трем  признакам.

    1. Характер  взаимодействия поля или вещества с объектом.

Взаимодействие  должно быть таким, чтобы контролируемый признак объекта вызывал определенные изменения поля или состояния вещества.

   Например, наличие  несплошности (трещины, пористости, инородного включения в объекте) вызывает изменение прошедшего через нее излучения или проникновение в нее пробного вещества.

   В некоторых  случаях используемое для контроля  физическое поле возникает под действием других физических эффектов, связанных с контролируемым признаком.

Таблица 1.2. Классификация методов НК по ГОСТ 18353 79

 

                              Классификация методов НК

 

    Вид         по характеру

                                                           по способу

              взаимодействия       по  первичному

  контроля                                                 получения

             физических полей     информативному

                                                           первичной

             с контролируемым        параметру

                                                          информации

                  объектом

Магнитный  Магнитные             Коэрцитивной       Магнитопорошковый

                                силы              

                                Намагниченности    Индукционный

                                Остаточной         Феррозондовый

                                индукции           Эффект Холла

                                Магнитной          Магнитографически проницамости   

                                Напряженности      Пондеромоторный

                                Эффекта            Магниторезисторный

                                Баркгаузена