Инспекция на цилиндровата глава: седла на клапаните, маслени канали и проблемът с резолюцията от 0,01 мм

Общ преглед

Главата на цилиндъра се инспектира отвън всеки ден, но все пак се поврежда отвътре. Повърхностите, които определят дали един двигател работи чисто, са онези, които никой не вижда: отворите за седлата на клапаните, отворите за водачите на клапаните, пробивките за маслените канали и преходът, където напречният пробив влиза в основния канал.

Big Bird Industrial (по-рано Shimada Big Bird Industrial) изгражда системи за почистване и инспекция на цилиндрови глави от началото на 2000-те години, а повтарящият се урок е един и същ за всеки проект: ако цилиндричната повърхност не се инспектира, процесът на почистване няма обратна връзка. Тази статия разглежда какво трябва да се инспектира вътре в цилиндрова глава, защо бороскопът не може да издържи производствения обем, коя оптична конфигурация подхожда за кой цилиндър и как да се формулира критерий за приемане, който има смисъл.

1. Какво трябва да се инспектира вътре в цилиндрова глава

Обхватът на вътрешната инспекция е по-ограничен от детайла и много по-труден от външния. Четири характеристики носят повечето рискове.

Отворите за седлата на клапаните и гърлото под тях събират стружка и лапиращ компаунд по време на обработката на седлата. Стружката, натисната в лицето на седлото, предизвиква теч от компресия, която се проявява едва при горещото изпитание. Отворите за водачите са дълбоки, малки и обикновено се проверяват чрез усещане, а не чрез измерване. Сверловките за маслените канали пренасят отпадъци от машинната обработка и от операцията по отстраняване на заострените ръбове; само една запушена сверловка може да лиши камовият лагер от масло. Пресичанията на напречни сверловки са най-критичният случай: заострените ръбове се образуват върху далечната стена, където никой инструмент не достига, а геометрията ги скрива от всякакъв директен поглед.

Тези четири характеристики имат различни диаметри, различни дълбочини и различни приоритети за дефекти, поради което един-единствен видеоскоп, монтиран на една ръка, рядко покрива цялата глава.

2. Защо видеоскопът не може да осигури производствения обем

Видеоскопът е отличен инженерен инструмент, но слаб производствен инструмент. Три причини.

Първото е обхващането. Операторът решава къде да погледне. Двама оператори с един и същ главен елемент няма да инспектират едни и същи повърхности, а никой от тях не може да докаже по-късно какво е било обхванато.

Второто е преценката. Една драскотина, една пясъчна дупка и едно петно от остатък изглеждат подобни на малък екран. Без референтен образец и обучено око решението е субективно, а записаният резултат е дума, а не изображение.

Третото е производителността. Ръчното вмъкване, фокусирането и завъртането отнемат десетки секунди за всеки отвор, а един главен елемент има много отвори. Изборът на проби става единствената икономически възможна стратегия, но изборът на проби не може да засече отклонение в процеса, което засяга един главен елемент от всеки петдесет.

3. Три оптични конфигурации и приложенията им

Инспекцията на отвори в линия е семейство от оптични системи, а не един продукт. Изборът зависи от диаметъра и дълбочината на отвора, както и от размера на дефекта, който трябва да се засече.

Съотношението дълбочина към диаметър е числото, което определя осъществимостта. Датчик, който трябва да достигне дълбочина, равна на неговия диаметър, е различен инструмент от такъв, който трябва да достигне три пъти своя диаметър. На практика именно съотношението, а не диаметърът, ограничава до каква дълбочина може да се извърши инспекция на маслената галерия.

Осветлението има същото значение като обектива. Стената на машиниран отвор е зеркален отражател; стената на литова галерия е разсеян отражател. Първата изисква контролирано осветление, което не предизвиква прекомерно изпъкване, втората изисква достатъчно светлина, за да се разкрие текстурата. Лазерният датчик е привлекателен за първия случай, тъй като е почти независим от околна светлина и интерференция от LED-светлини, което е причината да се използва при инспекция на галерии, където силно отражение би скрило дефект.

4. Класове дефекти и техните последващи разходи

Недостатъците, които имат значение вътре в главата, са малко и специфични, и нямат обща стойност за приемане, тъй като последствията им се различават. Тяхното третиране като един клас е най-честата причина спецификацията за инспекция да се окаже или твърде строга за изпълнение, или твърде слаба, за да засече нещо.

Чипове и чужди предмети

Най-често срещаното откритие и най-лесното за разбиране. Чип на повърхността на седлото на клапана води до загуба на компресия, която се проявява само при гореща проверка; чип в галерия блокира потока и лишава лагера от смазка. Прагът за откриване обикновено е контурен размер в диапазона 0,25–0,5 мм, а материала често е със същия цвят като стената, поради което дизайна на осветлението има по-голямо значение от увеличението.

Заострени ръбове на пресечните точки на напречни свределни отвори

Зърнестите образувания се появяват върху далечната стена на пресичане, където нито един инструмент не достига и откъде няма директен визуален достъп. Те представляват производствен дефект, а не дефект, свързан с почистването; следователно подобряването на мийката няма да ги отстрани. Ако процесът на заравняне не е под контрол, системата за инспекция просто ще регистрира едно и също наблюдение за всеки детайл, докато не бъде променен предходният процес.

Драскотини и белези по стените на отворите

Те сочат увреждане при обработката или проблем с инструмента, като значимостта им зависи от позицията. Драскотина, която пресича повърхността на лагер, е функционален дефект; същата драскотина по неподвижна стена на канал може да е само козметична. Затова класификацията, която взема предвид позицията, е толкова важна, колкото и самото откриване.

Пясъчни дупки и порестост

Проблема с отливката, разкрита по време на машинна обработка. Нито една промяна в почистването или заострянето няма да я поправи, а решението за бракуване зависи от дебелината на стената и от това дали дефектът пресича пътя на налягането или на маслото. Отделянето на тези случаи от свободните остатъци позволява разговорът с литейната да започне с данни, а не с проби.

Това е аргументът за класифициране на дефектите, а не само за тяхното откриване. Система, която докладва отделно чужди тела, заострени ръбове, драскотини, вдлъбнатини и порозност, дава на инженера по процеса нещо, върху което да действа. Система, която докладва само „добре“ или „зле“, му дава само процент на брака и повод за спор.

5. Инспекцията работи само когато почистването е контролирано

Инспекцията на отворите открива това, което почистването оставя след себе си, затова двете процеса трябва да се проектират заедно. Главата, която е почистена до гранична стойност на остатъците от няколко милиграма, а след това инспектирана, ще покаже стабилен модел на дефекти. Главата, която е почистена без внимание към маслените канали, ще доведе до възникване на голям брой нередности при първата инспекция, а после ще изглежда приемлива, тъй като каналите вече са изсипали отпадъците си в банята.

От другата страна, проблемът с почистването е добре разбран: запушването на отворите принуждава потока да минава през каналите, а не около тях, а целенасоченото почистване под високо налягане достига далечната стена на напречното пробиване. Когато почистването и инспекцията са разположени на една и съща линия, резултатът от инспекцията става запис на процеса на почистване, а промяната в остатъците се проявява като промяна в откритите нередности, а не като оплакване от страна на клиента.

6. Формулиране на критериите за приемане

Спецификацията за инспекция на цилиндрична глава трябва да отговори на четири въпроса: какво се инспектира, с каква резолюция, с каква честота на пропускане и за колко време. Всичко по-малко не позволява обективно приемане или отхвърляне на системата.

Реалистична цел за разрешение при инспекция на галерии е контур на дефект в диапазона от 0,25 до 0,5 мм, като оптичното разрешение е с един ред по-високо, за да има класификацията достатъчно данни за работа. Степен на пропускане под една десета процент е постижима за дефиниран набор от дефекти, но този набор трябва да бъде уговорен преди приемствения тест, а не след него.

Често задавани въпроси

Може ли един зонд да инспектира както седлата на клапаните, така и маслените галерии?

Рядко. Отворите за седлата са къси и широки, галериите — дълги и тесни, а необходимото съотношение дълбочина-диаметър се различава. Повечето глави се обслужват от две конфигурации на една платформа със смяна на инструмента между тях.

Дали рентгеновата или КТ инспекция са заместители?

Те отговарят на различен въпрос. КТ открива вътрешни пори и празнини в материала; оптичната инспекция на отвори установява състоянието на повърхността и свободни отломки в канали. За риска при сглобяване обикновено по-пряк е погледът към повърхността.

Как системата обработва блокирана галерия?

Блокираното течение няма видима стена за инспекция, затова обикновено се открива чрез проверка на потока или на налягането, а не чрез оптически методи. Комбинирането на проверка на потока с оптична инспекция охваща както случая с блокиране, така и този с остатъчни примеси.

Какво става с изображенията?

Те се съхраняват свързани с серийния номер на детайла, така че откритото може да бъде прегледано по-късно. Това е практическият разликата между вградената визуална инспекция и бороскопа: доказателството съществува и след края на сместа.

Заключение

Качеството на цилиндровата глава се определя в местата, които са най-трудни за виждане. Отворите за клапанните седла, отворите за водачите и маслените галерии задържат замърсяванията, които предизвикват загуба на компресия, липса на смазване и износване на камовите лагери, а именно тези повърхности се проверяват най-малко надеждно при ръчна инспекция.

Практичната последователност е да се дефинират отворите, да се изберат оптичните компоненти, които ги обхващат, да се уговори наборът от дефекти и процентът на пропуснати дефекти преди инсталацията и да се постави системата след процес на почистване, който сам по себе си е под контрол. Ако това се извърши в посочения ред, инспекцията на отворите престава да бъде контролен етап за качество и се превръща в обратна връзка за процеса.