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

Вокруг дефектов повышается интенсивность на­пряжений, а вблизи вершины трещины материал находится в более напряженно-деформи­ро­ванном состоянии, чем вдали от нее. В про­цессе роста трещины наибольшую роль играют два явления: разви­тие локальной зоны пластических деформаций вблизи трещины и скачок фронта трещины. Метод АЭ является весьма перспективным методом технической диагностики, так как позволяет накапливать информацию в процессе нагружения и деформирования исследуе­мых объектов, осуществлять обнаружение и регистрацию опасных развивающихся дефектов.

В настоящее время АЭ является единственным методом, позволя­ющим по анализу статистических характеристик сигналов оценивать остаточный ресурс конструкции. Анализ результатов практического использования метода при контроле боковых рам, надрессорных балок, котлов железнодорожных цистерн позволяет отметить, что АЭ оказывает глубокое воздействие на производство и технологию. Внося радикальные изменения в последовательность и содержание технологических операций, он сокращает объемы и трудоемкость НК. С введением интеллектуальных технологий контроля появляется воз­можность принимать решения по изменению процесса нагружения конструкции, режима работы, а также осуществлять оценку остаточного ресурса деталей и срока их службы.

Метод акустической эмиссии (АЭ) обеспечивает выяв­ление развивающихся дефектов посредством регистрации и анализа акустических волн, возникающих в процессе плас­тической деформации и роста трещин в контролируемых объектах. Кроме того, метод АЭ позволяет выявить исте­чение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте. Указанные свойства метода АЭ дают возможность формировать адекватную систему классификации дефектов и критерии оценки тех­нического состояния объекта, основанные на реальном вли­янии дефекта на объект.

Характерные особенности метода АЭ, определяю­щие его возможности, параметры и области применения:

 обеспечение обнаружения и регистрации только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опас­ности;

 позволяет в производственных условиях выявить приращение трещины на десятые доли миллиметра. Предельная чувствительность акустико-эмиссионной аппара­туры по расчетным оценкам составляет порядка 10

---

^-6 мм², что соответствует выявлению скачка трещины протяжен­ностью 1 мкм на величину 1 мкм и указывает на весь­ма высокую чувствительность к растущим дефектам;

 свойство интегральности метода АЭ обеспечивает кон­троль всего объекта с использованием одного или несколь­ких преобразователей АЭ, неподвижно установленных на поверхности объекта;

 позволяет проводить контроль различных технологических процессов и процессов изменения свойств и состояния материалов.

Целью акустико-эмиссионного контроля является об­наружение, определение координат и слежение (монито­ринг) за источниками АЭ, связанными с несплошностями на поверхности или в объеме стенки сосуда, сварного со­единения и изготовленных частей и компонентов. Источ­ники АЭ рекомендуется при наличии технической возмож­ности оценить другими методами неразрушающего контро­ля. Метод АЭ может быть использован также для оценки скорости развития дефекта в целях заблаговременного пре­кращения испытаний и предотвращения разрушения изде­лия. Регистрация АЭ позволяет определить образование свищей, сквозных трещин, протечек в уплотнениях, за­глушках, арматуре и фланцевых соединениях.

Акустико-эмиссионный контроль технического состоя­ния обследуемых объектов проводится только при созда­нии в конструкции напряженного состояния, инициирую­щего в материале объекта работу источников АЭ. Для этого объект подвергается нагружению силой, давлением, темпе­ратурным полем и т. д. Выбор вида нагрузки определяется конструкцией объекта, условиями его работы и характером испытаний.

В настоящее время метод применяется для контроля боковых рам и надрессорных балок грузовых тележек. Схема установки датчиков на боковую раму тележки 18-100 приведена на рис. 44.

Перед установкой датчиков поверхность должна быть очищена (рис. 45).

Зачистка и установка датчика для их поверки проводилась на образце типовой тележки 18-100, установленной в лаборатории «Конструкции вагонов» ДВГУПС. Для проведения контроля разработана и внедрена в ремонтное депо ст. Партизанск программа определения места дефекта (рис. 46). Составные части АЭ-системы приведены на рис. 47. Результаты контроля выводятся на печать (рис. 48).


Рис. 44. Схема установки датчиков на объект

---

Рис. 45. Зачистка поверхности и установка датчика

Рис. 46. Интерфейс программы АЭ-обработчик

Рис. 47. Составные части АЭ-системы


Рис. 48. Результат исследования образца,

выводимый на экран
Исследования проводились на кафедре «Вагоны» ДВГУПС на натурном образце (см. рис. 45) с помощью акустико-эмиссионной системы, перед испытанием проводится подключение и настройка, а также проверка датчиков (рис. 49). На образце были произведены пробные нагружения, на основе чего программа сформировала данные для обработки (табл. 10).

В данной системе используется табличный метод. Весь объект разделен на локации размером 55 см. Для каждой такой локации известна последовательность датчиков, принявших сигнал и временные задержки между ними. После формирования локационной серии из заранее сформированной (калибровочной) таблицы выбирается запись, наиболее подходящая по совокупности параметров.

Рис. 49. Окно программы АЭ-обработчик при испытании

и проверке датчиков АЭ-системы
Таблица 10

Данные для обработки

№ п/п	СН	Время прихода	1старт	2старт	3старт	финиш	Номер датчика	Мощность
1	72830	-58740	60045	60049	60049	61264	1	-1601
2	72831	-58662	60046	60047	0	0	9	-61528
3	72832	-51616	60073	60078	60081	60221	7	-334
4	72833	-51434	60074	60107	0	0	11	-60568
5	72834	-45766	60096	60097	60097	60468	14	-2919
6	72835	-43478	60105	60122	60122	60755	6	-813

---

Окончание табл. 10

№ п/п	СН	Время прихода	1старт	2старт	3старт	финиш	Номер датчика	Мощность
7	72836	-42880	60107	60115	60122	61177	10	-1421
8	72837	-40046	60118	60120	60130	61418	15	-1655
9	72838	-24834	8581	0	0	0	2	-118
10	72839	-21246	8595	8596	0	0	9	-9820
11	72840	-20622	8597	8598	8598	9998	1	-2126
12	72841	-18178	8607	8610	8611	8729	4	-202
13	72842	-13628	8624	8665	0	0	11	-8873
14	72843	-13550	8625	8638	8654	8752	7	-167
15	72844	-07466	8648	8654	8657	10954	14	-2507

---

Целью исследования было измерение параметра акустической эмиссии – энергии принимаемых импульсов (мощности), о данном параметре подробно описано в [31–36]. Основная погрешность определения координат источника сигналов АЭ не более 10 %.

Окно программы АЭ-обработчик при проверке и испытании представляет собой (см. рис. 48) следующее.

1. Блок проверки – отображаются результаты проверки срабатывания датчиков.

2. Схема расположения датчиков.

3. Блок, символизирующий ССД: данный блок символизирует систему сбора данных. На текущий момент в акустической системе реализовано две системы сбора данных и зарезервировано место для третьей.

4. Блок, символизирующий датчик: квадратики с цифрами символизируют датчики, при обнаружении срабатывания датчика в квадратике ставится галочка.

5. Кнопки управления: рассматриваемые кнопки позволяют выполнить процедуру проверки и сбросить результат.
Рекомендуемая литература: [19, 31–32, 35–36].

---