Επιθεώρηση εσωτερικής διάμετρου κεφαλής κυλίνδρου: καθίσματα βαλβίδων, λαδόπλευρα διόδια και το πρόβλημα της ανάλυσης 0,01 mm

Επισκόπηση

Ένα κεφάλι κυλίνδρου εξετάζεται από το εξωτερικό κάθε μέρα, αλλά παρόλα αυτά αποτυγχάνει από το εσωτερικό. Οι επιφάνειες που καθορίζουν εάν ένας κινητήρας λειτουργεί καθαρά είναι εκείνες που κανείς δεν βλέπει: οι διαμετρικές επιφάνειες των καθισμάτων των βαλβίδων, οι διαμετρικές επιφάνειες των οδηγών, οι διατρήσεις των λιπαντικών αγωγών και η μετάβαση όπου μια διαμπερής διάτρηση συναντά τον κύριο αγωγό.

Η Big Bird Industrial (πρώην Shimada Big Bird Industrial) κατασκευάζει συστήματα καθαρισμού και εξέτασης για κεφάλια κυλίνδρων από τις αρχές του 2000, και το επαναλαμβανόμενο μάθημα είναι το ίδιο σε κάθε έργο: εάν η διάτρηση δεν εξετάζεται, η διαδικασία καθαρισμού δεν έχει ανατροφοδότηση. Αυτό το άρθρο καλύπτει τι πρέπει να εξεταστεί εσωτερικά σε ένα κεφάλι, γιατί ένας ενδοσκόπιος δεν μπορεί να ανταποκριθεί στον όγκο παραγωγής, ποια οπτική διάταξη ταιριάζει σε ποια διάτρηση και πώς να διατυπωθεί ένα κριτήριο αποδοχής που έχει πραγματική σημασία.

1. Τι Πρέπει Να Εξεταστεί Εσωτερικά Σε Ένα Κεφάλι Κυλίνδρου

Το πεδίο εσωτερικής εξέτασης είναι στενότερο από το εξεταζόμενο εξάρτημα και πολύ πιο δύσκολο από την εξωτερική εξέταση. Τέσσερις χαρακτηριστικές λεπτομέρειες ενέχουν το μεγαλύτερο κίνδυνο.

Οι διαύλους των καθισμάτων βαλβίδων και η στένωση κάτω από αυτούς συγκεντρώνουν υλικό από την κατεργασία και το μείγμα λείανσης κατά την κατεργασία των καθισμάτων. Ένα κομμάτι υλικού που εγκλωβίζεται στην επιφάνεια του καθίσματος προκαλεί διαρροή υπό συμπίεση, η οποία εμφανίζεται μόνο κατά τον θερμό έλεγχο. Οι διαύλους των οδηγών είναι βαθείς, μικροί και συνήθως ελέγχονται με την αφή αντί για μετρήσεις. Οι διανοήσεις των σωληνώσεων λιπάνσεως μεταφέρουν υπολείμματα από την κατεργασία και από τη διαδικασία αφαίρεσης ακμών· μία μόνο φραγμένη διάνοιξη στερεί το έδρανο του εκκεντροφόρου από λίπανση. Οι τομές διασταυρούμενων διανοήσεων αποτελούν τη χειρότερη περίπτωση: οι ακμές σχηματίζονται στο απέναντι τοίχωμα, όπου κανένα εργαλείο δεν φτάνει, και η γεωμετρία τις κρύβει από κάθε ορθή οπτική γωνία.

Αυτά τα τέσσερα χαρακτηριστικά έχουν διαφορετικές διαμέτρους, διαφορετικά βάθη και διαφορετικές προτεραιότητες για ελέγχους ελαττωμάτων, γι’ αυτό και ένας μόνος φακός σε έναν μόνο βραχίονα σπάνια καλύπτει ολόκληρη την κεφαλή.

2. Γιατί ένας βοροσκόπος δεν μπορεί να ανταποκριθεί στον όγκο παραγωγής

Ο βοροσκόπος είναι ένα εξαιρετικό μηχανολογικό εργαλείο, αλλά ένα κακό εργαλείο παραγωγής. Υπάρχουν τρεις λόγοι.

Το πρώτο είναι η κάλυψη. Ένας χειριστής αποφασίζει πού θα κοιτάξει. Δύο χειριστές στο ίδιο κεφάλι δεν ελέγχουν το ίδιο σύνολο επιφανειών, και κανένας από τους δύο δεν μπορεί αργότερα να αποδείξει τι ακριβώς κάλυψε.

Το δεύτερο είναι η κρίση. Μια γρατσουνιά, μια τρύπα από άμμο και μια λεκές υπολείμματος μοιάζουν παρόμοια σε μια μικρή οθόνη. Χωρίς ένα πρότυπο αναφοράς και ένα εκπαιδευμένο μάτι, η απόφαση είναι υποκειμενική, και το καταγεγραμμένο αποτέλεσμα είναι μια λέξη αντί για μια εικόνα.

Το τρίτο είναι η παραγωγικότητα. Η χειροκίνητη εισαγωγή, η εστίαση και η περιστροφή απαιτούν δεκάδες δευτερόλεπτα ανά οπή, ενώ ένα κεφάλι έχει πολλές οπές. Η δειγματοληψία γίνεται η μόνη οικονομικά εφικτή στρατηγική, αλλά η δειγματοληψία δεν μπορεί να εντοπίσει μια μετατόπιση διαδικασίας που επηρεάζει ένα κεφάλι σε πενήντα.

3. Τρεις οπτικές διαμορφώσεις και η εφαρμογή καθεμιάς

Η εντός-γραμμής επιθεώρηση οπών είναι μια οικογένεια οπτικών συστημάτων, όχι ένα μόνο προϊόν. Η επιλογή εξαρτάται από τη διάμετρο της οπής, το βάθος της και το μέγεθος των ελαττωμάτων που πρέπει να ανιχνευθούν.

Ο λόγος βάθους προς διάμετρο είναι ο αριθμός που καθορίζει την εφικτότητα. Ένα πρόβε που πρέπει να φτάσει σε βάθος ίσο με τη διάμετρό του είναι διαφορετικό όργανο από ένα που πρέπει να φτάσει σε βάθος τρεις φορές τη διάμετρό του. Στην πράξη, ο λόγος —όχι η διάμετρος— είναι αυτός που περιορίζει το μέγιστο βάθος εξέτασης μιας γκαλερί λαδιού.

Η φωτιστική διάταξη έχει την ίδια σημασία με το φακό. Ο τοίχος μιας μηχανοκατεργασμένης οπής είναι καθρεπτικός· ο τοίχος μιας γκαλερί από χυτό υλικό είναι διάχυτος. Ο πρώτος απαιτεί ελεγχόμενο φωτισμό που δεν προκαλεί υπερφόρτωση, ενώ ο δεύτερος απαιτεί επαρκή φωτισμό για να αποκαλύψει την υφή. Ένα λέιζερ πρόβε είναι ελκυστική επιλογή για την πρώτη περίπτωση, καθώς είναι κυρίως ανεξάρτητη από το φως περιβάλλοντος και από παρεμβολές LED· γι’ αυτόν τον λόγο χρησιμοποιείται στην εξέταση γκαλερί, όπου μια ισχυρή ανάκλαση θα κρύβει διαφορετικά ένα ελάττωμα.

4. Κατηγορίες ελαττωμάτων και οι αντίστοιχες κατωφλιακές επιπτώσεις

Οι ελαττώματα που έχουν σημασία εντός μιας κεφαλής είναι λίγα και συγκεκριμένα, και δεν έχουν κοινό αριθμό αποδοχής, επειδή οι συνέπειές τους διαφέρουν. Η αντιμετώπισή τους ως μίας κλάσης είναι η πιο συνηθισμένη αιτία για την οποία μια προδιαγραφή επιθεώρησης καταλήγει είτε υπερβολικά αυστηρή για να εφαρμοστεί, είτε υπερβολικά χαλαρή για να εντοπίσει οτιδήποτε.

Τρύπες και ξένα αντικείμενα

Το πιο συχνό εύρημα και το ευκολότερο στην κατανόηση. Μια τρύπα στην επιφάνεια καθίσματος βαλβίδας προκαλεί διαρροή συμπίεσης που εμφανίζεται μόνο κατά τη θερμή δοκιμή· μια τρύπα σε μια γαλερί εμποδίζει τη ροή και στερεί τροφοδοσίας ένα έδρανο. Το όριο ανίχνευσης είναι συνήθως μια διάσταση περιγράμματος στην περιοχή 0,25 έως 0,5 χιλιοστόμετρων, και το υλικό είναι συχνά του ίδιου χρώματος με το τοίχωμα, γι’ αυτό το σχεδιασμό του φωτισμού τονίζεται περισσότερο από τη μεγέθυνση.

Ακμές σε διασταυρώσεις διαπεραστικών τρυπανισμάτων

Οι ακμές σχηματίζονται στο απέναντι τοίχωμα μιας διασταύρωσης, όπου κανένα εργαλείο δεν φτάνει και καμία ορθή οπτική γραμμή δεν τις βλέπει. Αποτελούν ελάττωμα κατασκευής, όχι ελάττωμα καθαρισμού· συνεπώς, η βελτίωση του πλυντηρίου δεν θα τα αφαιρέσει. Εάν η διαδικασία αφαίρεσης ακμών δεν είναι υπό έλεγχο, το σύστημα επιθεώρησης θα αναφέρει απλώς το ίδιο εύρημα σε κάθε κεφαλή, μέχρι να αλλάξει η προηγούμενη διαδικασία.

Γρατζουνιές και γραμμές στα τοιχώματα των οπών

Αυτές υποδεικνύουν ζημιά κατά τη χειριστική επεξεργασία ή πρόβλημα εργαλείου, και η σημασία τους εξαρτάται από τη θέση. Μια γρατζουνιά που διασχίζει μια επιφάνεια εδράνου αποτελεί λειτουργικό ελάττωμα· η ίδια γρατζουνιά σε ένα μη λειτουργικό τοίχωμα διόδου μπορεί να είναι μόνο αισθητική. Η ταξινόμηση με επίγνωση της θέσης είναι επομένως τόσο σημαντική όσο και η ανίχνευση.

Οπές άμμου και πορώδες

Ένα πρόβλημα χύτευσης που εκτίθεται κατά τη μηχανική κατεργασία. Καμία αλλαγή στον καθαρισμό ή στην αφαίρεση ακμών δεν θα το διορθώσει, και η απόφαση για απόρριψη εξαρτάται από το πάχος του τοιχώματος και από το εάν το ελάττωμα τέμνει μια διαδρομή πίεσης ή λαδιού.

Αυτό είναι το επιχείρημα υπέρ της ταξινόμησης των ελαττωμάτων, αντί να περιοριστούμε απλώς στην ανίχνευσή τους. Ένα σύστημα που αναφέρει ξεχωριστά το ξένο αντικείμενο, την ακμή, τη γρατζουνιά, την ενσορρήκωση και την πορώδη δομή παρέχει στον μηχανικό διαδικασίας κάτι συγκεκριμένο για να δράσει. Ένα σύστημα που αναφέρει απλώς «πέρασε» ή «απέτυχε» του παρέχει μόνο ένα ποσοστό απόρριψης και ένα επιχείρημα.

5. Η επιθεώρηση λειτουργεί μόνο όταν ο καθαρισμός είναι ελεγχόμενος

Η εξέταση από το πλευρό του άξονα ανακαλύπτει ό,τι απομένει μετά τον καθαρισμό, γι’ αυτό και οι δύο διαδικασίες πρέπει να σχεδιάζονται από κοινού. Ένα κεφάλι που καθαρίζεται μέχρι ένα όριο υπολειμμάτων λίγων χιλιοστών γραμμαρίων και στη συνέχεια εξετάζεται θα εμφανίσει ένα σταθερό μοτίβο ελαττωμάτων. Ένα κεφάλι που καθαρίζεται χωρίς να ληφθεί υπόψη η διαδρομή του λαδιού θα παρουσιάσει έναν αιφνίδιο αριθμό ευρημάτων κατά την πρώτη εξέταση και στη συνέχεια θα φαίνεται αποδεκτό, επειδή η διαδρομή του λαδιού έχει ήδη απελευθερώσει τα θραύσματά της στο λουτρό.

Η πλευρά του καθαρισμού του ίδιου προβλήματος είναι καλά κατανοητή: ο καθαρισμός με φραγμένη στεγανοποίηση εξαναγκάζει τη ροή να διέρχεται μέσω των διαδρομών αντί να περνάει γύρω τους, ενώ ο καθαρισμός υψηλής πίεσης με εστιασμένη δράση φτάνει στο απέναντι τοίχωμα μιας διαπερατής τρύπας. Όταν ο καθαρισμός και η εξέταση βρίσκονται στην ίδια γραμμή, το αποτέλεσμα της εξέτασης αποτελεί το αρχείο καταγραφής της διαδικασίας καθαρισμού, και μια απόκλιση στο υπόλοιπο υλικό εμφανίζεται ως αλλαγή στα ευρήματα, αντί να εκδηλωθεί ως παράπονο πελάτη.

6. Διατύπωση των Κριτηρίων Αποδοχής

Μια προδιαγραφή επιθεώρησης για ένα κεφαλόσκελο κυλίνδρου πρέπει να απαντά σε τέσσερα ερωτήματα: τι επιθεωρείται, με ποια ανάλυση, με ποιο ποσοστό παράλειψης και σε πόσο χρόνο. Οτιδήποτε λιγότερο σημαίνει ότι το σύστημα δεν μπορεί να εγκριθεί ή να απορριφθεί αντικειμενικά.

Ένα ρεαλιστικό στόχο ανάλυσης για τοιχώματα γκαλερί είναι ένα περίγραμμα ελαττώματος στην περιοχή 0,25 έως 0,5 χιλιοστού, με οπτική ανάλυση ενός τάξεως μεγέθους λεπτότερη, ώστε η ταξινόμηση να έχει κάτι με το οποίο να εργαστεί. Ποσοστά αποτυχίας κάτω του ενός δέκατου του τοις εκατό είναι εφικτά για ένα καθορισμένο σύνολο ελαττωμάτων, αλλά το σύνολο πρέπει να συμφωνηθεί πριν από το δοκιμαστικό αποδοχής, όχι μετά από αυτό.

Συχνές Ερωτήσεις

Μπορεί ένας αισθητήρας να ελέγχει τόσο τις εδράσεις βαλβίδων όσο και τις γαλερί λιπάνσεως;

Σπάνια. Οι διαμέτρους των εδράσεων είναι σύντομες και πλατιές, ενώ οι γαλερί λιπάνσεως είναι μακρές και στενές, και ο απαιτούμενος λόγος βάθους προς διάμετρο διαφέρει. Τα περισσότερα κεφαλάκια εξυπηρετούνται από δύο διαμορφώσεις σε μία πλατφόρμα, με αλλαγή εργαλείου μεταξύ τους.

Είναι η ακτινογραφία ή η αξονική τομογραφία (CT) αντικατάστατη;

Απαντούν σε διαφορετικό ερώτημα. Η CT εντοπίζει εσωτερική πορώδη δομή και κενά στο υλικό· η οπτική επιθεώρηση εσωτερικών επιφανειών εντοπίζει συνθήκες επιφάνειας και χαλαρά υλικά εντός των διαδρόμων. Για τον κίνδυνο συναρμολόγησης, η άποψη της επιφάνειας είναι συνήθως η άμεση.

Πώς διαχειρίζεται το σύστημα μια φραγμένη διόδιο;

Μια φραγμένη διόδιο δεν έχει ορατό τοίχωμα για επιθεώρηση, οπότε συνήθως ανιχνεύεται με δοκιμή ροής ή πίεσης, αντί για οπτική επιθεώρηση. Η συνδυασμένη εφαρμογή δοκιμής ροής και οπτικής επιθεώρησης καλύπτει τόσο την περίπτωση φραγμού όσο και την περίπτωση υπολειμμάτων.

Τι συμβαίνει με τις εικόνες;

Αποθηκεύονται σε σχέση με τον σειριακό αριθμό του εξαρτήματος, ώστε μια παρατήρηση να μπορεί να επανεξεταστεί αργότερα. Αυτή είναι η πρακτική διαφορά μεταξύ ενσωματωμένης οπτικής επιθεώρησης και βοροσκοπίου: το στοιχείο απόδειξης υπάρχει ακόμα και μετά τη λήξη της βάρδιας.

Συμπέρασμα

Η ποιότητα της κεφαλής κυλίνδρου καθορίζεται στις περιοχές που είναι δυσκολότερο να δούνε. Οι διόδοι των καθισμάτων βαλβίδων, οι διόδοι των οδηγών και οι λιπαντικές διόδιοι περιέχουν τα υπολείμματα που προκαλούν διαρροές συμπίεσης, έλλειψη λιπάνσεως και φθορά των εδράνων του εκκεντροφόρου, και είναι ακριβώς οι επιφάνειες που η χειροκίνητη επιθεώρηση καλύπτει λιγότερο αξιόπιστα.

Η πρακτική σειρά είναι να οριστούν οι διαμέτρους των οπών, να επιλεγούν τα οπτικά συστήματα που τις καλύπτουν, να συμφωνηθεί το σύνολο των ελαττωμάτων και ο ρυθμός αποτυχίας πριν από την εγκατάσταση, και να τοποθετηθεί το σύστημα μετά από μια διαδικασία καθαρισμού που βρίσκεται ίδια υπό έλεγχο. Όταν γίνεται με αυτήν τη σειρά, η επιθεώρηση των οπών σταματά να είναι ένα «φράγμα ποιότητας» και γίνεται ανατροφοδότηση της διαδικασίας.