Тормозные суппорты: два контроля за один бесконтактный проход

Обзор

Отверстие тормозного суппорта представляет собой гидравлический цилиндр, который должен обеспечивать герметичность относительно поршня, перемещающегося внутри него, зачастую под давлением и всегда при нагреве. Его поверхность служит уплотняющей поверхностью, а любые остатки, остающиеся в ней после механической обработки, либо образуют путь для утечки жидкости, либо представляют собой частицу, которая будет многократно (тысячи раз) скользить по стенке в процессе эксплуатации.

Таким образом, инспекция преследует две цели вместо одной: выявление дефектов на стенке отверстия и обнаружение ослабленного материала, оставшегося внутри отверстия после очистки. Эти две задачи связаны между собой, но не являются тождественными, и станция, проверяющая лишь одну из них, оставляет вторую для выявления на этапе испытания тормозной системы.

Оба параметра можно проверить бесконтактным способом за один проход, что особенно важно, поскольку отверстие в суппорте представляет собой глухой или полуглухой цилиндр, в который оператор не может заглянуть, а щуп не может проникнуть без контакта с измеряемой поверхностью. Компания Big Bird Industrial (ранее Shimada Big Bird Industrial) производит системы очистки и зачистки компонентов автомобильных силовых агрегатов с 2001 года, а описываемая здесь функция контроля основана на системах внутреннего контроля отверстий, применяемых на производственных линиях.

1. Почему отверстие в суппорте является поверхностью, критичной для безопасности

Суппорт преобразует гидравлическое давление в силу зажима, а отверстие — это область, в которой это давление удерживается.

Уплотнение перемещается по стенке

Уплотнение поршня скользит по стенке отверстия, а именно качество обработки этой стенки обеспечивает герметичность. Продольная царапина на участке движения уплотнения создаёт путь для утечки, а вмятина локально изменяет зазор, вызывая неравномерный износ и в конечном итоге заклинивание поршня.

Загрязнения приводят к постепенному отказу

Чип или осколок заусенца, оставшийся в отверстии, обычно не вызывает немедленного отказа. Он плавает в жидкости, перемещается к уплотнению и со временем повреждает стенку или уплотнение. Тормоз, который выходит из строя таким образом, как правило, отказывает после того, как транспортное средство уже эксплуатируется, поэтому проверка должна проводиться до сборки, а не в конце линии.

2. Две цели, требующие разных оптических решений

Дефект и свободная частица выглядят схоже на фотографии, но по-разному реагируют на освещение — это и есть основа их разделения.

Дефекты находятся на поверхности

Царапина, риска, пора или коррозионная ямка являются частью стенки. Их внешний вид изменяется в зависимости от направления света так, что эта зависимость жёстко привязана к поверхности: тень падает последовательно относительно стенки даже при вращении детали.

Посторонние частицы лежат на ней

Чип или осколок заусенца находится над поверхностью и отбрасывает тень, направление которой изменяется вместе с источником света, а не с деталью. Именно это различие используется при двухэкспозиционной или двухугловых проверках: если тень перемещается — элемент свободно лежит, если тень остаётся неподвижной — элемент является частью стенки.

3. Введение в глухое отверстие

Доступ является ограничивающим фактором при выборе оптики, поскольку отверстие имеет только одно отверстие и закрытый конец.

Апертура определяет зонд

Системы для внутреннего контроля отверстий работают с диаметром от 1,5 мм и более, обеспечивая разрешение на стенке порядка сотой доли миллиметра и глубину проникновения до нескольких сотен миллиметров в специальных конфигурациях. Щуп-нутромер легко помещается в эти пределы, что означает: главная инженерная задача — освещение, а не доступ.

Освещение цилиндра с одного конца

Свет, подаваемый вдоль оси отверстия, освещает дальнюю стенку и оставляет ближнюю стенку в тени; кольцевой источник на наконечнике создаёт яркую полосу, положение которой зависит от рабочего расстояния. Оба эффекта можно контролировать, если зонд устанавливается на строго определённом расстоянии от поверхности, а деталь вращается — поэтому инспекция отверстий, как правило, выполняется при вращении, а не при однократной экспозиции.

4. Работа с деталью до и после инспекции

Штангенциркуль мал по размеру и лёгок по сравнению с деталями на линии силовых агрегатов, что изменяет концепцию обращения с ним таким образом, что облегчает проведение инспекции.

Ориентация относительно силы тяжести

Проведение инспекции при направленном вниз отверстии позволяет свободным частицам пыли и грязи падать вниз, away от поверхности, подлежащей визуализации, что устраняет один из типов ложных срабатываний. Проведение инспекции при направленном вверх отверстии удерживает загрязнения на месте и вызывает противоположную проблему. Поэтому станция должна подавать деталь в строго определённой ориентации, а не принимать её в произвольной ориентации, заданной оператором.

Подача воздуха

Краткий импульс сжатого воздуха перед второй экспозицией — самый дешёвый способ определить, является ли частица свободной или прикреплённой: чип смещается, дефект — нет. Кроме того, этот импульс удаляет остатки жидкости, которые иначе вызвали бы отражение, интерпретируемое как дефект.

5. Цикл, верификация и пределы

Станция измерения штангенциркулем обычно проверяет несколько отверстий на детали, а продолжительность цикла зависит от количества отверстий, а не от размеров детали. Поскольку каждое отверстие требует поворота и как минимум двух экспозиций, деталь с двумя отверстиями занимает примерно вдвое больше времени, чем деталь с одним отверстием; эту арифметику необходимо заложить в расчёт такта до проектирования станции.

Верификация выполняется с использованием деталей, имеющих известные дефекты и специально введённые загрязнения: механически обработанный чип, помещённый в заданную позицию; тонкая стружка, оставленная на краю отверстия; царапина известной длины и ориентации. Каждый из этих элементов должен быть классифицирован корректно, а испытание должно включать также соответствующие требованиям детали для определения частоты ложных срабатываний.

Ограничение метода — закрытый конец. Отверстие, заканчивающееся в углу, создаёт поверхность, которую зонд может видеть только косвенно, а частица, застрявшая в этом углу, является самой трудной для обнаружения на детали. Именно в этом углу также скапливаются стружка и опилки, поэтому в технических требованиях к приёмке следует явно указать этот участок, а не полагаться на то, что зонд его охватит.

6. Почему здесь важен бесконтактный метод

Контактный метод измерения внутри отверстия штангенциркуля рискует повредить измеряемую поверхность, а на уплотнительной поверхности такой риск недопустим.

Измерительный нутромер или зонд, касающийся стенки отверстия, может оставить царапину на хонингованной или полированной поверхности, а любое повреждение на пути уплотнения считается дефектом, внесённым самим процессом контроля. Оптическое измерение полностью исключает такую опасность — это и есть практическое обоснование его применения для данной детали помимо скорости измерения.

7. Почему контроль должен выполняться до сборки

Суппорт, в отверстие которого уже установлен чип, невозможно повторно проверить без его разборки; а суппорт, подвергшийся разборке и последующей сборке, вызывает вопросы относительно состояния уплотнения — вопросы, на которые никто не хочет отвечать в отношении детали, критичной для безопасности.

Сравнение затрат

До сборки забракованный суппорт повторно очищают и повторно проверяют в течение нескольких минут. После сборки тот же дефект выявляется при тормозном испытании, что означает необходимость разборки, установки нового комплекта уплотнений и повторного испытания. В эксплуатации это превращается в гарантийное требование с привязкой к конкретному транспортному средству. Стоимость работы станции контроля одинакова во всех трёх случаях; последствия — нет.

Вот почему проверку целесообразно проводить сразу после очистки, а не в конце линии; именно поэтому также важно обеспечить простую и удобную маршрутизацию бракованных изделий. Если на станции контроля отбракованные детали некуда направить, операторы со временем начнут их «пропускать».

Часто задаваемые вопросы

Можно ли выполнить обе проверки за одну экспозицию?

Дефекты можно обнаружить при одной экспозиции. Надёжное отделение посторонних частиц от дефекта требует либо второй экспозиции с другим освещением, либо воздушного импульса, поскольку различие носит поведенческий, а не визуальный характер.

Какой минимальный размер частицы можно обнаружить?

Предел обнаружения зависит от контраста, который создаёт частица относительно стенки; этот контраст, в свою очередь, определяется материалом и ориентацией частицы. Светлый осколок на тёмной стенке обнаружить проще, чем тёмный осколок на светлой стенке; поэтому освещение подбирают индивидуально для каждой детали, а не устанавливают универсально.

Нужно ли предварительно очищать деталь?

Деталь должна быть сухой и свободной от плёнки жидкости. Влажная внутренняя поверхность вызывает блики, которые интерпретируются как признаки дефектов, а заполненная жидкостью полость скрывает всё, что находится под ней.

Что происходит с бракованной скобой?

Она направляется в зону повторной проверки, где выявленный дефект подтверждается, после чего деталь либо повторно очищается, либо списывается. Если брак не удаётся подтвердить, это ложное срабатывание; отслеживание частоты таких случаев обеспечивает доверие к станции.

Заключение

В отверстии суппорта присутствуют два различных риска в одном цилиндре: дефект стенки, приводящий к утечке, и свободная частица, вызывающая постепенный отказ. Оба дефекта можно обнаружить бесконтактным способом; различить их можно по поведенческим, а не визуальным признакам.

В техническом задании должны быть указаны: само отверстие, уплотнительная поверхность, минимальный размер обнаруживаемой частицы и ориентация при контроле. Станция, контролирующая отверстие без обеспечения заданной ориентации, оставляет без внимания как самые очевидные ложные срабатывания, так и самые труднообнаружимые пропуски.