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

Рис. 41. Принципиальные схемы при резонансном методе: 1 – волновод; 2 – перестраиваемая колебательная система; 3 – индикатор резонанса; 4 – объемный резонатор; 5 – входное устройство; 6 – детектор (полупроводниковый диод); 7 – выходное устройство; 8 – деталь (объект контроля); 9 – дефект

5.6.4. Эхометод

Э

Рис. 42. Прохождение сигнала

при эхометоде
хометод имеет наибольшее распространение. ПЭП объединяет в себе функции источника и приёмника УЗ-коле­баний. В контролируемое изделие излучаются короткие УЗ-колебания (рис. 42).

В промежутках между ними ПЭП принимает отраженные от дефектов и от противоположных стенок деталей УЗ-волны. При использовании ПЭП 0^о на экране ЭЛТ будет виден зондируемый импульс, донное отражение, сигнал от дефекта и сигнал от помех. При использовании наклонного ПЭП на экране ЭЛТ будет виден зондирующий импульс, сигнал от дефекта, сигнал от помех и соизмеримое с ними донное отражение.

Расстояние до отражателя при контроле эхометодом может быть определено с высокой степенью точности.

К преимуществам эхометода относятся:

– односторонний доступ к изделию;

– высокая чувствительность при выявлении внутренних несплошностей в контролируемых объектах;

– высокая точность определения координат дефектов.

5.6.5. Эхоимпульсный метод

Эхоимпульсный метод основан на явлении отражения ультразвуковых волн от поверхности дефекта и регистрации отражённых сигналов. Этим методом контролируют оси колёсных пар, поковки, штамповки, прокат, сварные швы, детали из пластмассы, а также измеряют толщину изделия и оценивают структуру материала.

Для этой цели в контролируемое изделие излучается последовательность коротких ультразвуковых импульсов. Излучаемые ультразвуковые импульсы называют «зондирующими». Признаком дефекта является наличие эхосигнала, отражённого от несплошности. Отражённые ультразвуковые импульсы несут информацию о наличии какого-то отражателя, его удалённости от излучателя и о его размерах. Размеры и местоположение дефекта оценивают по амплитуде и времени задержки (положению на экране) отражённого эхосигнала.

Широкое распространение метода обусловлено простотой его реализации, высокой чувствительностью к выявлению многих типов дефектов и возможностью одностороннего доступа к изделию. К недостатку данного метода можно отнести наличие неконтролируемой «мертвой зоны», расположенной под ПЭП.

---

---

5.7. Средства настройки дефектоскопа

Для настройки дефектоскопа с целью контроля осей колесных пар применяют:

1. 
    для контроля на прозвучиваемость – стандартный образец СО-2;
   
2. 
    для выявления усталостных трещин и внутренних несплошностей – контрольные оси КОРУ-1 и КОРУ-1Ш.
   

Стандартный образец СО-2 служит для настройки дефектоскопа на чувствительность, т. е. чтобы амплитуда от донного отражения достигала средней линии дисплея.

Контрольные оси имеют искусственно созданные дефекты, представляющие собой пропилы шириной 21 мм, расположенные в строго определенных местах и имеющие строго определенную глубину. При настройке дефектоскопа амплитуда эхосигналов от пропилов должна соответствовать средней линии дисплея. Это обеспечивает обнаружение в контролируемых осях дефектов, равных эталонным отражателям или превышающих их.

5.8. Контроль оси на прозвучиваемость (УД2-12)

Контроль оси на прозвучиваемость производится при формировании колесной пары после напрессовки колес.

Технологический процесс дефектоскопии.

1. 
   Установка зондируемого импульса на нулевую вертикальную линию масштабной сетки.
   
2. 
   Установка линии развертки на нулевую горизонтальную линию масштабной сетки.
   
3. 
   Установка ПЭП 0^о на стандартный образец СО-2 и доведение амплитуды донного сигнала до средней линии дисплея с численной записью величины этого сигнала N_СО-2, дБ.
   
4. 
   Нанесение контактной смазки на торец оси (зарезьбовую канавку оси РУ-1).
   
5. 
   Установка ПЭП последовательно в четырёх точках на торец проверяемой оси (зарезьбовую канавку), доведение в каждой точке измерения амплитуд эхосигнала до средней линии дисплея с его численной записью N₀.
   
6. 
   Вычисление величины непрозвучиваемости. Если N_СО-2 – N₀ > 46 дБ – непрозвучиваемая ось.
   

5.9. Контроль осей по зонам

Оси колесных пар контролируются по частям (зонам). Такими зонами являются:

1) средняя дальняя часть оси и дальняя подступичная часть оси, кроме зоны под внешней кромкой ступицы. Контроль производится со стороны снятых и неснятых внутренних колец. ПЭП 0 устраивается на торец оси РУ-1Ш или в зарезьбовую канавку оси РУ-1 в 20–24 точках по окружности. Для подтверждения дефекта, расположенного под внутренним краем ступицы, используется ПЭП 50, который

---

устанавливается на среднюю часть оси;

2) ближайшая шейка или предподступичная часть при надетых и ненадетых (снятых) кольцах подшипников на шейках оси. Используется ПЭП 0, который устанавливается на торец оси или в зарезьбовую канавку в 20–24 точках;

3) ближайшая подступичная часть оси под внешней кромкой ступицы:

а) кольца подшипников надеты. Используется ПЭП 18, который устанавливается на торец оси РУ-1Ш или в зарезьбовую канавку оси РУ-1 в 20–24 точках;

б) кольца подшипников сняты. ПЭП 50, который устанавливается на поверхность шейки.

5.10. Ультразвуковая дефектоскопия колёс

По колёсам производится следующий контроль:

1


Рис. 43. Элемент колеса со сканирующим устройством: 1–3 – гнезда
) контроль поверхности катания ободьев колёс. Дефектоскоп УДС1-22, ПЭП 90. Используются поверхностные волны. ПЭП устанавливается на круг катания;

2) контроль ободьев колес по толщине.
УД2-12, ПЭП 40, устройство сканирования
УСК-3 (рис. 43);

3) контроль гребней колес после наплавки. УД2-12, УСК-3, ПЭП 50 в количестве двух штук (устанавливаются в гнезда 1 и 3 УСК-3);

4) контроль приободной зоны: УД2-12, УСК-3, ПЭП 90^о (устанавливается в гнездо 2);

5) ручной контроль гребней колес после наплавки. УД2-12, ПЭП 0 или 40, 50 или 65.
Рекомендуемая литература: [14, 20–23, 28].

6. АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ

Наличие дефекта в материале детали еще не определяет потерю её несущей способности. Более совершенным является метод дефектоскопии, позволяющий прогнозировать остаточный ресурс эксплуатации детали. Таким методом является акустико-эмиссионный (АЭ) метод. Его сущность заключается в нагружении объекта контроля, приводящем к появлению в нем упругопластических деформаций, что связано с выделением энергии в виде акустических волн, которые регистрируются ПЭП, установленными в определенных местах детали.

Метод позволяет сократить объем и трудоёмкость неразрушающего контроля, накапливать информацию о развитии дефектов в процессе эксплуатации детали, прогнозировать остаточный эксплуатационный ресурс детали, воздействовать на производство и технологию, внося изменения в последовательность и содержание технологических операций.

---

В настоящее время накоплен большой опыт в области использова­ния методов технического диагностирования (ТД) и неразрушающего контроля (НК) при техническом обслуживании и ремонте вагонов.

Техническое диагностирование предназначается для решения следующих задач:

 оценки технического состояния вагона или сборочной единицы в настоящий момент времени (при этом определяется качество изготовления или ремонта вагонов);

 прогнозирования (предсказания) технического состояния, в котором окажется вагон через некоторый период эксплуатации (например, на пунктах технического обслуживания вагонов не только определяется техническое состояние, но и решается вопрос о возможности следования вагонов до следующего ПТО без возникновения отказов);

 установления технического состояния вагонов в прошлом (например, перед аварией, крушением, другими чрезвычайными событиями).

В основе решения диагностических задач лежит прежде всего оптимальный выбор физического явления, дающего информацию о параметре диагностирования. В настоящее время актуальной является задача не только фиксации дефектов, но и исследования других явлений, предшествующих времени перехода материалов и изделий в «дефектное» состояние (например, метод акустической эмиссии).

Железнодорожному транспорту необходимы методы и аппарату­ра, способные решать задачу прогноза остаточного ресурса эксплуа­ти­рую­щихся конструкций. Поэтому для диагностики должны использоваться мето­ды, основанные на определенных характерных признаках, связанных с накоплением повреждений в конструкциях при их эксплуатации.

В настоящее время к наиболее универсальному методу неразрушающего контроля относится акустико-эмиссионный, ос­нованный на излучении упругих волн, возникающих в процессе пе­рестройки внутренней структуры твердых тел. При этом необходимо воздействовать на объект контроля нагрузкой, вызывающей появление упругопластической деформации. При росте трещины или любого другого дефекта выделяется энергия, которая распрос­траняется по конструкции в виде волн напряжений, которые мож­но зарегистрировать пьезоэлектрическими преобразователями.

В данном методе (в отличие от других методов НК) энергия выделяется из материала исследуемой конструкции. Вследствие это­го АЭ более чувствительна к росту дефектов и легче поддается ин­терпретации, чем сигналы, возникающие при возбуждении извне, характерном для таких методов, как ультразвуковая дефектоско­пия и радиография.

---