Файл: И. И. Лаптева, М. А. Колесников неразрушающий контроль деталей вагонов рекомендовано Методическим советом двгупс в качестве учебного пособия Хабаровск Издательство двгупс 2012.docx

магнитным диполем.

Если взять два диполя, то их связь сведется к взаимодействию обращенных друг к другу «точечных» полюсов, которое подчиняется тому же закону Кулона, что и взаимодействие точечных электрических зарядов с силой

, (1)

где q_m1 и q_m2 – точечные магнитные массы;  – магнитная проницаемость (коэффициент, учитывающий роль среды, для вакуума ₀ = 4 ·10^–7 Гн/м – магнитная постоянная); r – кратчайшее расстояние между q_m1 и q_m2, м.

При проведении аналогии между явлениями магнитостатики и электростатики следует помнить об отсутствии раздельного существования положительного и отрицательного магнетизма.

Для того чтобы перейти к характеристикам магнитного поля, создаваемого магнитным зарядом, например зарядом 1 (с вышеизложенным пониманием выражения «магнитный заряд»), необходимо, представив другой заряд пробным, сократить выражение (1) на единицу пробной магнитной массы (в данном случае – на q_m2). Результатом преобразования будет характеристика магнитного поля, именуемая напряженностью:

. (2)

В выражении (2) и далее не ставится цифровой индекс пробной магнитной массы, так как потенциально ее выбор не принципиален. Таким образом, напряженность поля точечной магнитной массы

. (3)

Наряду с напряженностью магнитного поля вводится понятие
магнитной индукции:

. (4)

При отсутствии сильных внешних источников магнитного поля напряженность магнитного поля Земли на некотором уровне относительно ее поверхности должна быть достаточно стабильной.

Интерес представляет измерение значения и определение направления вектора напряженности магнитного поля в пространстве, имеющем в своем объеме возмущающие источники магнитного поля в виде объектов железнодорожного транспорта, подвергаемых феррозондовому контролю (боковые рамы и надрессорные балки, корпус автосцепки и др.). Детали намагничиваются стационарными магнитами, и контроль проводится в режиме остаточной намагниченности, при котором напряженность на поверхности детали достигает 1000 А/м. Результат этого

---

взаимодействия и является предметом исследования, так как по технологии проведения феррозондового контроля вышеперечисленные объекты размагничиванию не подлежат (ни в лаборатории магнитного контроля или на участке контроля в депо, ни в эксплуатации).

Искаженное магнитное поле над дефектом называется полем рассеивания. Дефекты в материале детали могут быть поверхностными и подповерхностными (на некоторой глубине). Магнитное поле рассеивания, вызванное поверхностным дефектом, может быть представлено схемой (рис. 3).

В зоне трещины абсолютные значения Н_z и Н_х имеют примерно одинаковую величину. Такие же значения появляются при влиянии подповерхностных дефектов.

Рис. 3. Схема магнитного поля рассеивания: 1, 2, 3, 4 – направления вектора напряженности магнитного поля на линии измерения; Нz и Нх – нормальная (перпендикулярная поверхности детали) и тангенциальная (параллельная поверхности детали) составляющие вектора напряженности магнитного поля

Из анализа изменения H_z в точках х₁ и х₂ следует выражение (5) для градиента магнитного поля:

. (5)

Непосредственно в зоне центра трещины градиент равен нулю.

Феррозондовый метод контроля основан на измерении феррозондовым прибором градиента напряженности магнитного поля рассеивания, созданного дефектом в намагниченном изделии. Этот градиент во много раз больше значений напряженности магнитного поля над подповерхностными дефектами и изменением Н_х в зоне трещины.

В феррозондовой дефектоскопии применяются феррозондовые преобразователи ФП-4 (с базой 4 мм). ФП имеет два параллельно расположенных сердечника на расстоянии ∆х. Сердечники выполнены из магнитомягкого сплава. Эти стержни имеют одинаковые обмотки, соединенные последовательно. При прохождении тока создается переменное магнитное поле, совпадающее по величине и направлению. При перемещении ФП над дефектом происходит сложение напряжений магнитного поля катушек с напряжением магнитного поля рассеивания от дефекта, что меняет величину магнитной индукции катушек.

---

Область применения метода:

 тележка 18-100 (рама тележки в сборе – намагничивающее устройство МСН-10, способ СОН; МСН-14, способ СПП; боковая рама отдельно; надрессорная балка отдельно);

 тележка КВ3-И2 (рама и надрессорная балка);

 тележки КВ3-5 и все модели КВ3-ЦНИИ и ТВЗ-ЦНИИ (рама и надрессорная балка);

 автосцепное устройство (тяговый хомут).

Технологический процесс:

1. 
   Подготовка дефектоскопа, его настройка с помощью стандартного образца на определенный уровень чувствительности.
   
2. 
   Подготовка детали:
   

• 
  очистка от загрязнений;
  
• 
  осмотр детали;
  
• 
  отбраковка негодных деталей по внешним признакам.
  

3. 
   Намагничивание детали способом СОН или СПП.
   
4. 
   Обнаружение дефекта. ФП устанавливается перпендикулярно поверхности, его продольная ось должна быть направлена вдоль линии сканирования, расстояние между линиями сканирования находится в пределах от 3 до 15 мм и определяется инструкцией по дефектоскопии. Скорость сканирования не более 8 см/с. При выявлении дефекта место дефекта должно проверяться более тщательно.
   

---

2.2. Технология контроля деталей рамы тележки
грузового вагона модели 18-100 (18-493)

Для контроля деталей тележки модели 18-100 используют дефектоскопные феррозондовые установки 8-ДФ-103, 8-ДФ-105, 8-ДФ-201,
8-ДФ-205, а модели 18-493 – 7-ДФ-201, 7-ДФ-205 (для контроля тележки в сборе), 91-ДФ-201, 91-ДФ-205 (боковой рамы) и 51-ДФ-201, 51-ДФ-205 (надрессорной балки подетально). Состав феррозондовых установок и описание работы их составных частей приведены в [11].

Контроль боковых рам и надрессорных балок в сборе выполняют способом остаточной намагниченности (СОН), а подетально – способом приложенного поля (СПП) [11]. Из-за относительно малых значений индукции (по сравнению с индукцией приложенного поля) чувствительность СОН меньше, чем чувствительность СПП, однако исключается мешающее влияние намагничивающего поля, объект контроля можно устанавливать в любое положение, удобное для осмотра с достаточным освещением, и проводить контроль в условиях отсутствия источников питания электромагнитов, что улучшает условия безопасности труда.

Детали, подлежащие феррозондовому контролю, помещают на позицию контроля и при необходимости закрепляют.

Если детали ремонтируют сваркой, то феррозондовый контроль следует проводить до сварки. Если возникает необходимость контроля после сварки, то объект контроля необходимо охладить до температуры ниже 40 С и вновь намагнитить его перед проведением контроля.

Контролируемые детали после проведения контроля размагничиванию не подлежат.

Феррозондовые дефектоскопные установки, используемые для контроля боковой рамы, предполагают намагничивание тележки модели
18-100 с помощью стационарного намагничивающего устройства МСН 10, а модели 18-493 – МСН 10-03.

Дефектоскопирование доступных зон контроля боковых рам и надрессорных балок тележки производится способом остаточной намагниченности в замкнутой цепи.

Д


Рис. 4. Зоны контроля опорной

поверхности и буксового проема БР


Рис. 5. Зона контроля пояса

над буксовым проемом

---

ефектоскопирование зон боковой рамы (БР) выполняется ска­нированием феррозондовым преобразователем всей опорной поверхности, зон наружного и внутреннего углов буксового проема, каждая из которых распр­о­страняется с одной стороны до литейного прилива, с другой – на 50–60 мм боковой поверхности, прилегающей к соответствующему углу (рис. 4).

Шаг сканирования принимают 5–8 мм; кромок, полок верхнего пояса и ребер усиления над буксовым проемом с обеих сторон боковой рамы (рис. 5) 5–8 мм, при этом продольная ось ФП должна быть параллельна кромкам ребер усиления; наклонного пояса с обеих сторон боковой рамы с шагом 5–8 мм (рис. 6); кромок технологического окна на расстоянии 5–10 мм; от края с обеих сторон БР (рис. 7), а также кромок внутри технологического окна (рис. 8); оставшихся буксовых проемов, поясов над буксо­выми проемами и наклонных, а также технологических окон сна­ружи и внутри боковых рам тележки.

С


Рис. 6. Зона контроля наклонного пояса
ледует учитывать ложные сра­­батывания индикаторов дефек­­тоскопов, не связанные с дефекта­ми – помехами или фоном (струк­турная неоднородность материала боковины, магнитные пятна, шеро­ховатость поверхности, неоднородность намагничивающего поля).

Рис. 7. Линия сканирования кромки технологического окна

Рис. 8. Линия сканирования кромок внутри технологического окна

2.3. Феррозондовый контроль
надрессорной балки тележки в сборе

Контроль надрессорной балки (НБ) осуществляется сканированием феррозондовым преобразователем следующих зон контроля:

–

Рис. 9. Зона контроля верхнего пояса НБ
верхнего пояса надрессорной балки на длине 800–1000 мм (рис. 9) с шагом 5–15 мм;

– нижнего пояса надрессорной балки на длине 800–1000 мм (рис. 10) с шагом 5–8 мм;

– кромок технологических отверстий в нижнем и верхнем поясах надрессорной балки на расстоянии 5–10 мм от края кромок (рис. 11); в радиальном направлении (рис. 12), а также по кругу опорной поверхности подпятника (рис. 13) с шагом 5 – 8 мм; переходов от верхнего пояса балки к опорам скользунов (рис. 14); кромок наружного и внутреннего буртов подпятника; галтельного перехода от наружного бурта подпятника к верхнему поясу надрессорной балки в радиальном направлении зигзагообразно и по кругу.

Рис. 10. Зона контроля нижнего пояса НБ		а б Рис. 11. Линии сканирования кромок технологических отверстий: а – в верхнем поясе; б – в нижнем
Рис. 12. Радиальные линии сканирования опорной поверхности подпятника	Рис. 13. Круговые линии сканирования опорной поверхности подпятника

Рис. 14. Зона контроля перехода

от верхнего пояса балки к скользунам

Дефектоскопирование недоступных до разборки тележки зон контроля боковых рам и надрессорной балки тележки производится способом остаточной намагниченности. Т
а
ележка снимается с позиции намагничи­вания, устанавливается на позицию разборки и разбирается на составные части.

Д


Рис. 15. Схема измерения напряженности магнитного поля на поверхности боковой рамы
ля повышения достоверности феррозондового контроля проводят контроль намагниченности ОК. Гарантия необходимого уровня намагниченности может быть подтверждена измерением напряженности магнитного поля в определенных точках на поверхности детали. Подтверждение необходимого уровня намагниченности на поверхности боковой рамы осуществляется измерением напряженности магнитного поля (рис. 15) измерителем напряженности магнитного поля или прибором магнитоизмерительным феррозондовым комбинированным с подключением ФП-полемера [29] в замкну­той магнитной цепи при подведенных к челюстям боковых рам замыкателях магнитного потока.

Напряженность магнитного поля на поверхности боковой рамы измеряется в следующих точках:

– на поверхности наружного угла буксового проема;

– поверхности внутреннего угла буксового проема;

– наклонном поясе.

Измеренное значение напряженности магнитного поля на поверхности боковой рамы должно составлять (рис. 15) в точках 1 не менее 80 А/м; 2 – не менее 60 А/м; 3 – не менее 40 А/м.

Подтверждение необходимого уровня намагниченности на поверхности надрессорной балки осуществляется измерением напряженности магнитного поля (рис. 16) измерителем напряженности магнитного поля или прибором магнитоизмерительным феррозондовым комбинированным с подключением ФП-полемера [29] на обеих боковых стенках в точках, указанных на рис. 16.

Измеренное значение напряженности магнитного поля на поверхности боковых стенок надрессорной балки тележек модели 18-100 и 18-493 в указанных точках (рис. 16) должно быть не менее 40 А/м.

Чувствительность контролируют на стандартных настроечных образцах, имеющих естественные или искусственные дефекты.

Рис. 16. Схема измерения напряженности магнитного поля

на поверхности надрессорной балки

---