Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Учебное пособие по дефектоскопии - файл ПОСОБИЕ_ МК.DOC


Учебное пособие по дефектоскопии
скачать (996.8 kb.)

Доступные файлы (1):

ПОСОБИЕ_ МК.DOC2249kb.15.05.2007 13:57скачать

содержание
Загрузка...

ПОСОБИЕ_ МК.DOC

  1   2
Реклама MarketGid:
Загрузка...


Учебное пособие
для подготовки дефектоскопистов


1 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. ОСНОВЫ ФЕРРОЗОНДОВОГО КОНТРОЛЯ

1.1 Силовые линии магнитного поля

Мы живем в магнитном поле Земли. Проявлением магнитного поля является то, что стрелка магнитного компаса постоянно показывает направление на север. Тот же результат можно получить, располагая стрелку магнитного компаса между полюсами постоянного магнита (рисунок 1.1).



Рисунок 1.1 — Ориентация магнитной стрелки около полюсов магнита

Обычно один из полюсов магнита (южный) обозначают буквой S, другой — (северный) — буквой N. На рисунке 1.1 изображены два положения магнитной стрелки. В каждом положении разноименные полюса стрелки и магнита притягиваются. Поэтому направление стрелки компаса изменилось, как только мы ее сдвинули из положения 1 в положение 2. Причиной притяжения к магниту и поворота стрелки является магнитное поле. Поворот стрелки при ее смещении вверх и вправо показывает, что направление магнитного поля в разных точках пространства не остается неизменным.

На рисунке 1.2 показан результат опыта с магнитным порошком, насыпанным на лист плотной бумаги, который расположен над полюсами магнита. Видно, что частицы порошка образуют линии.



Рисунок 1.2 — Расположение частиц магнитного порошка на листе бумаги, расположенном над полюсами магнита

Частицы порошка, попадая в магнитное поле, намагничиваются. У каждой частицы появляются северный и южный полюсы. Расположенные рядом частицы порошка не только поворачиваются в поле магнита, но и прилипают друг к другу, выстраиваясь в линии. Эти линии принято называть силовыми линиями магнитного поля.

Помещая магнитную стрелку вблизи такой линии, можно заметить, что стрелка располагается по касательной. Цифрами 1, 2, 3 на рисунке 1.2 показана ориентация магнитной стрелки в соответствующих точках. Вблизи полюсов плотность магнитного порошка больше, чем в других точках листа. Это означает, что величина магнитного поля там имеет максимальное значение. Таким образом, магнитное поле в каждой точке определяется значением величины, характеризующей магнитное поле, и ее направлением. Такие величины принято называть векторами.

Расположим стальную деталь между полюсами магнита (рисунок 1.3). Направление силовых линий в детали показано стрелками. В детали также возникнут силовые линии магнитного поля, только их будет намного больше, чем в воздухе.



Рисунок 1.3 — Намагничивание детали простой формы.

Дело в том, что стальная деталь содержит железо, состоящее из микромагнитов, которые называются доменами. Приложение к детали намагничивающего поля приводит к тому, что они начинают ориентироваться в направлении этого поля и усиливают его во много раз. Видно, что силовые линии в детали параллельны друг другу, при этом магнитное поле постоянно. Магнитное поле, которое характеризуется прямыми параллельными силовыми линиями, проведенными с одинаковой плотностью, называется однородным.

^ 1.2 Магнитные величины

Важнейшей физической величиной, характеризующей магнитное поле, является вектор магнитной индукции, который принято обозначать В. Для каждой физической величины принято указывать ее размерность. Так, единицей силы тока является Ампер (А), единицей магнитной индукции — Тесла (Тл). Магнитная индукция в намагниченных деталях обычно лежит в интервале от 0,1 до 2,0 Тл.

Магнитная стрелка, помещенная в однородное магнитное поле, будет поворачиваться. Момент сил, поворачивающий ее вокруг оси, пропорционален магнитной индукции. Магнитная индукция характеризует также степень намагниченности материала. Силовые линии, показанные на рисунках 1.1, 1.2, характеризуют изменение магнитной индукции в воздухе и материале (детали).

Магнитная индукция определяет магнитное поле в каждой точке пространства. Для того, чтобы характеризовать магнитное поле на какой–то поверхности (например, в плоскости поперечного сечения детали), используется еще одна физическая величина, которая называется магнитным потоком и обозначается Φ.

Пусть однородно намагниченная деталь (рисунок 1.3) характеризуется значением магнитной индукции В, площадь поперечного сечения детали равна S, тогда магнитный поток определяется по формуле:

Φ = BS. (1.1)

Единица магнитного потока — Вебер (Вб).

Рассмотрим пример. Магнитная индукция в детали равна 0,2 Тл, площадь поперечного сечения — 0,01 м2. Тогда магнитный поток равен 0,002 Вб.

Поместим длинный цилиндрический железный стержень в однородное магнитное поле. Пусть ось симметрии стержня совпадает с направлением силовых линий. Тогда стержень будет почти везде намагничен однородно. Магнитная индукция в стержне будет много больше, чем в воздухе. Отношение магнитной индукции в материале Bм к магнитной индукции в воздухе Вв называется магнитной проницаемостью:

μ=Bм / Bв. (1.2)

Магнитная проницаемость является безразмерной величиной. Для различных марок стали магнитная проницаемость лежит в интервале от 200 до 5 000.

Магнитная индукция зависит от свойств материала, что затрудняет технические расчеты магнитных процессов. Поэтому была введена вспомогательная величина, которая не зависит от магнитных свойств материала. Она называется вектором напряженности магнитного поля и обозначается H. Единица напряженности магнитного поля — Ампер/метр (А/м). При неразрушающем магнитном контроле деталей напряженность магнитного поля изменяется от 100 до 100 000 А/м.

Между магнитной индукцией В в и напряженностью магнитного поля Н в воздухе существует простая зависимость:

В в0H, (1.3)

где μ0 = 4π 10 –7 Генри/метр — магнитная постоянная.

Напряженность магнитного поля и магнитная индукция в материале связаны между собой соотношением:

B=μμ0H (1.4)

Напряженность магнитного поля Н — вектор. При феррозондовом контроле требуется определять составляющие этого вектора на поверхности детали. Эти составляющие можно определить, пользуясь рисунком 1.4. Здесь поверхность детали принята за плоскость xy, ось z перпендикулярна этой плоскости.

На рисунке 1.4 из вершины вектора H опущен перпендикуляр на плоскость x,y. В точку пересечения перпендикуляра и плоскости из начала координат проведен вектор Hкоторый называется тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля вектора H. Опустив перпендикуляры из вершины вектора Hна оси x и y, определим проекции Hx и Hy вектора H. Проекция H на ось z называется нормальной составляющей напряженности магнитного поля Hn. При магнитном контроле чаще всего измеряют тангенциальную и нормальную составляющие напряженности магнитного поля.



Рисунок 1.4 — Вектор напряженности магнитного поля и его проекции на поверхности детали

^ 1.3 Кривая намагничивания и петля гистерезиса

Рассмотрим изменение магнитной индукции первоначально размагниченного ферромагнитного материала при постепенном возрастании напряженности внешнего магнитного поля. График, отражающий эту зависимость, показан на рисунке 1.5 и называется кривой начального намагничивания. В области слабых магнитных полей наклон этой кривой сравнительно невелик, а затем он начинает возрастать, достигая максимального значения. При еще больших значениях напряженности магнитного поля наклон уменьшается так, что изменение магнитной индукции с ростом поля становится незначительным — происходит магнитное насыщение, которое характеризуется величиной BS. На рисунке 1.6 показана зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля. Для этой зависимости характерны две величины: начальная μн и максимальная μм магнитная проницаемость. В области сильных магнитных полей проницаемость падает с ростом поля. При дальнейшем увеличении внешнего магнитного поля намагниченность образца практически не изменяется, а магнитная индукция растёт только за счёт внешнего поля.



Рисунок 1.5 — Кривая первоначального намагничивания



Рисунок 1.6 — Зависимость проницаемости от напряженности магнитного поля

Магнитная индукция насыщения BS зависит в основном от химического состава материала и для конструкционных и электротехнических сталей составляет 1,6—2,1 Тл. Магнитная проницаемость зависит не только от химического состава, но и от термической и механической обработки.

.

Рисунок 1.7 — Предельная (1) и частная (2) петли гистерезиса

По величине коэрцитивной силы магнитные материалы разделяют на магнитомягкие (Hc  < 5 000 А/м) и магнитотвердые (H> 5 000 А/м).

Для магнитомягких материалов требуются сравнительно малые поля для получения насыщения. Магнитотвердые материалы трудно намагнитить и перемагнитить.

Большинство конструкционных сталей являются магнитомягкими материалами. Для электротехнической стали и специальных сплавов коэрцитивная сила составляет 1—100 А/м, для конструкционных сталей — не более 5 000 А/м. В приставных устройствах с постоянными магнитами используются магнитотвердые материалы.

При перемагничивании материал вновь насыщается, но значение индукции имеет другой знак (–BS), соответствующий отрицательной напряженности магнитного поля. При последующем увеличении напряженности магнитного поля в сторону положительных значений индукция будет изменяться по другой кривой, называемой восходящей ветвью петли. Обе ветви: нисходящая и восходящая, образуют замкнутую кривую, называемую предельной петлей магнитного гистерезиса. Предельная петля имеет симметричную форму и соответствует максимальному значению магнитной индукции равному BS. При симметричном изменении напряженности магнитного поля в меньших пределах индукция будет изменяться по новой петле. Эта петля полностью располагается внутри предельной и называется симметричной частной петлей (рисунок 1.7).

Параметры предельной петли магнитного гистерезиса играют важную роль при феррозондовом контроле. При высоких значениях остаточной индукции и коэрцитивной силы возможно проведение контроля путем предварительного намагничивания материала детали до насыщения с последующим отключением источника поля. Намагниченность детали будет достаточной для выявления дефектов.

Вместе с тем явление гистерезиса приводит к необходимости контроля магнитного состояния. При отсутствии размагничивания материал детали может оказаться в состоянии, соответствующем индукции –Br. Тогда, включив магнитное поле положительной полярности, например, равное Hc, можно даже размагнитить деталь, хотя предполагается, что мы ее намагничиваем.

Важное значение имеет также магнитная проницаемость. Чем больше μ, тем меньше требуемое значение напряженности магнитного поля для намагничивания детали. Поэтому технические параметры намагничивающего устройства должны быть согласованы с магнитными параметрами объекта контроля.

^ 1.4 Магнитное поле рассеяния дефектов

Магнитное поле дефектной детали имеет свои особенности. Возьмем намагниченное стальное кольцо (деталь) с узкой щелью. Эту щель можно рассматривать как дефект детали. Если накрыть кольцо листом бумаги с насыпанным магнитным порошком, можно увидеть картину, сходную с приведенной на рисунке 1.2. Лист бумаги расположен вне кольца, а между тем частицы порошка выстраиваются вдоль определенных линий. Таким образом, силовые линии магнитного поля частично проходят вне детали, обтекая дефект. Эта часть магнитного поля называется полем рассеяния дефекта.

На рисунке 1.8 показана длинная трещина в детали, расположенная перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, и картина силовых линий вблизи дефекта.



Рисунок 1.8 — Обтекание силовыми линиями поверхностной трещины

Видно, что силовые линии магнитного поля обтекают трещину внутри детали и вне ее.

Формирование магнитного поля рассеяния подповерхностным дефектом можно пояснить с помощью рисунка 1.9, где изображен участок намагниченной детали. Силовые линии магнитной индукции относятся к одному из трех участков поперечного сечения: над дефектом, в зоне дефекта и под дефектом. Произведение магнитной индукции на площадь поперечного сечения определяет магнитный поток. Составляющие полного магнитного потока на этих участках обозначены как Φ1,.., Φ3.



Рисунок 1.9 — Поле рассеяния подповерхностного дефекта

Часть магнитного потока Ф2, будет перетекать выше и ниже сечения S2. Поэтому магнитные потоки в сечениях S1 и S3 будут больше, чем у бездефектной детали. То же самое можно сказать и о магнитной индукции. Другой важной особенностью силовых линий магнитной индукции является их искривление над и под дефектом. В результате часть силовых линий выходит из детали, создавая магнитное поле рассеяния дефекта.

Количественно магнитное поле рассеяния можно оценить по магнитному потоку, выходящему из детали, который называют потоком рассеяния. Магнитный поток рассеяния тем больше, чем больше магнитный поток Φ2 в сечении S2. Площадь поперечного сечения S2 пропорциональна косинусу угла , показанному на рисунке 1.9. При  = 90° эта площадь равна нулю, при =0° она имеет наибольшее значение.

Таким образом, для выявления дефектов необходимо, чтобы силовые линии магнитной индукции в зоне контроля детали были бы перпендикулярны плоскости предполагаемого дефекта.

Распределение магнитного потока по сечению дефектной детали аналогично распределению потока воды в русле с преградой. Высота волны в зоне полностью погруженной преграды будет тем больше, чем ближе гребень преграды к поверхности воды. Аналогично этому подповерхностный дефект детали тем легче обнаружить, чем меньше глубина его залегания.

^ 1.5 Обнаружение дефектов

Для обнаружения дефектов требуется прибор, позволяющий определить характеристики поля рассеяния дефекта. Это магнитное поле можно определить по составляющим Нх, Ну , Нz.

Однако поля рассеяния могут быть вызваны не только дефектом, но и другими факторами: структурной неоднородностью металла, резким изменением сечения (в деталях сложной формы), механической обработкой, ударами, шероховатостью поверхности и т. д. Поэтому анализ зависимости даже одной проекции (например, Hz) от пространственной координаты (x или y) может оказаться непростой задачей.

Рассмотрим магнитное поле рассеяния вблизи дефекта (рисунок 1.10). Здесь показана идеализированная бесконечно длинная трещина с ровными краями. Она вытянута вдоль оси y, которая направлена на рисунке к нам. Цифрами 1, 2, 3, 4 показано как меняется величина и направление вектора напряженности магнитного поля при приближении к трещине слева.



Рисунок 1.10 –– Магнитное поле рассеяния вблизи дефекта

Измерение магнитного поля происходит на некотором расстоянии от поверхности детали. Траектория, по которой проводятся измерения, изображена пунктиром. Величины и направления векторов справа от трещины можно построить аналогичным образом (или воспользоваться симметрией рисунка). Правее картины поля рассеяния показан пример пространственного положения вектора H и двух его составляющих Hx и Hz. Графики зависимостей проекций Hx и Hz поля рассеяния от координаты x показаны ниже.

Казалось бы, отыскивая экстремум Hx или ноль Hz, можно найти дефект. Но как уже отмечалось выше, поля рассеяния образуются не только от дефектов, но и от структурных неоднородностей металла, от следов механических воздействий и т. д.

Рассмотрим упрощенную картину формирования полей рассеяния на простой детали (рисунок 1.11) похожей на ту, что была изображена на рисунке 1.8, и графики зависимостей проекций Hz, Hx от координаты x (дефект вытянут вдоль оси y).

По графикам зависимостей Hx и Hz от x обнаружить дефект очень непросто, так как величины экстремумов Hx и Hz над дефектом и над неоднородностями соизмеримы.

Выход был найден, когда обнаружили, что в области дефекта максимальная скорость изменения (крутизна) напряженности магнитного поля какой-то координаты больше, чем другие максимумы.

Рисунок 1.11 показывает, что максимальная крутизна графика Hz(x) между точками x1 и x2 (т.е. в зоне расположения дефекта) гораздо больше, чем в других местах.



Рисунок 1.11 — Силовые линии магнитного поля дефекта и неоднородностей металла детали.

Таким образом, прибор должен измерять не проекцию напряженности поля, а «скорость» ее изменения, т.е. отношение разности проекций в двух соседних точках над поверхностью детали к расстоянию между этими точками:



где Hz(x1), Hz(x2) — значения проекции вектора H на ось z в точках x1, x2 (левее и правее дефекта), Gz(x) принято называть градиентом напряженности магнитного поля.

Зависимость Gz(x) показана на рисунке 1.11. Расстояние x = x2 x1 между точками, в которых измеряются проекции вектора H на ось z, выбирается с учетом размеров поля рассеяния дефекта.

Как следует из рисунка 1.11, и это хорошо согласуется с практикой, значение градиента над дефектом существенно больше его значения над неоднородностями металла детали. Именно это позволяет достоверно регистрировать дефект по превышению градиентом порогового значения (рисунок 1.11).

Выбирая необходимое значение порога, можно свести ошибки контроля к минимальным значениям.

^ 1.6 Феррозондовый метод

Феррозондовый метод основан на измерении феррозондовым прибором градиента напряженности магнитного поля рассеяния, созданного дефектом в намагниченном изделии, и сравнении результата измерения с порогом.

Вне контролируемой детали существует определенное магнитное поле, которое создается для ее намагничивания. Применение дефектоскопа — градиентометра обеспечивает выделение сигнала, вызванного дефектом, на фоне довольно большой медленно изменяющейся в пространстве составляющей напряженности магнитного поля.

В феррозондовом дефектоскопе используется преобразователь, реагирующий на составляющую градиента нормальной составляющей напряженности магнитного поля на поверхности детали. Преобразователь дефектоскопа содержит два параллельно расположенных стержня из специального магнитомягкого сплава. При контроле стержни перпендикулярны поверхности детали, т.е. параллельны нормальной составляющей напряженности магнитного поля. Стержни имеют одинаковые обмотки, по которым протекает переменный ток. Эти обмотки соединены последовательно. Переменный ток создает в стержнях переменные составляющие напряженности магнитного поля. Эти составляющие совпадают по величине и направлению. Кроме того, имеется постоянная составляющая напряженности магнитного поля детали в месте размещения каждого стержня. Величина Δx, которая входит в формулу (1.5), равна расстоянию между осями стержней и называется базой преобразователя. Выходное напряжение преобразователя определяется разностью переменных напряжений на обмотках.

Разместим преобразователь дефектоскопа на участке детали без дефекта, где значения напряженности магнитного поля в точках х1; х2 (см. формулу (1.5)) одинаковы. Это означает, что градиент напряженности магнитного поля равен нулю. Тогда на каждый стержень преобразователя будут действовать одинаковые постоянная и переменная составляющие напряженности магнитного поля. Эти составляющие будут одинаково перемагничивать стержни, поэтому напряжения на обмотках равны между собой. Разность напряжений, определяющая выходной сигнал, равна нулю. Таким образом, преобразователь дефектоскопа не реагирует на магнитное поле, если нет градиента.

Если градиент напряженности магнитного поля не равен нулю, то стержни будут находиться в одинаковом переменном магнитном поле, но постоянные составляющие будут разными. Каждый стержень перемагничивается переменным током обмотки от состояния с магнитной индукцией –ВS до + ВS Согласно закону электромагнитной индукции напряжение на обмотке может появиться только тогда, когда изменяется магнитная индукция. Поэтому период колебаний переменного тока может быть разбит на интервалы, когда стержень находится в насыщении и, следовательно, напряжение на обмотке равно нулю, и на промежутки времени, когда насыщения нет, а, значит, напряжение отличается от нуля. В те промежутки времени, когда оба стержня не намагничены до насыщения, на обмотках появляются одинаковые напряжения. В это время выходной сигнал равен нулю. То же самое будет при одновременном насыщении обоих стержней, когда напряжение на обмотках отсутствует. Выходное напряжение появляется тогда, когда один сердечник находится в насыщенном состоянии, а другой — в ненасыщенном.

Одновременное воздействие постоянной и переменной составляющей напряженности магнитного поля приводит к тому, что каждый сердечник находится в одном насыщенном состоянии более длительное время, чем в другом. Более длительному насыщению соответствует сложение постоянной и переменной составляющих напряженности магнитного поля, более короткому – вычитание. Разность между интервалами времени, которые соответствуют значениям магнитной индукции +ВS и –ВS, зависит от напряженности постоянного магнитного поля. Рассмотрим состояние с магнитной индукцией +ВS у двух стержней преобразователя. Неодинаковым значениям напряженности магнитного поля в точках х1 и х2 будет соответствовать разная длительность интервалов магнитного насыщения стержней. Чем больше разность между этими значениями напряженности магнитного поля, тем больше различаются временные интервалы. В те промежутки времени, когда один стержень насыщен, а другой — ненасыщен, возникает выходное напряжение преобразователя. Это напряжение зависит от градиента напряженности магнитного поля.

^ 2 НАМАГНИЧИВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ

Поверхностный дефект характеризуется длиной, шириной (раскрытием) и глубиной. Подповерхностный — еще и глубиной залегания. В подавляющем большинстве случаев у дефектов типа нарушения сплошности (трещины и др.) один из размеров (длина) существенно больше двух остальных. Выявляемость таких дефектов оказывается наилучшей, если направление силовых линий магнитного поля перпендикулярно этому размеру. Так как дефекты ориентируются в деталях произвольным образом, то для их выявления приходится намагничивать детали в различных направлениях.

Для феррозондового контроля деталей подвижного состава используется полюсный метод намагничивания, суть которого заключается в использовании устройств, полюса которых располагаются на поверхности детали таким образом, чтобы получить нужное направление силовых линий магнитного поля. Для намагничивания используются как стационарные намагничивающие устройства с электромагнитами, так и приставные с постоянными магнитами. Для других деталей в соответствии с нормативно-технической документацией (НТД) применяются также циркулярное и комбинированное намагничивание.

Детали и узлы большого размера (например, тележки грузового или пассажирского вагона) намагничивают согласно НТД стационарными намагничивающими устройствами с использованием электромагнитов.

Приставные намагничивающие устройства и системы используются для намагничивания сравнительно небольших деталей сложной формы (например, автосцепки), когда разработка стационарных намагничивающих устройств экономически нецелесообразна или для намагничивания участков деталей в тех направлениях, в которых намагнитить стационарными установками не удается.

В зависимости от магнитных свойств материала деталей, шероховатости их поверхности контроль выполняют:

— способом приложенного поля (СПП);

— способом остаточной намагниченности (СОН).

Детали тележек 18-100 (литье) контролируют способом остаточной намагниченности, например, с помощью устройства МСН 10. Устройства МСН 21, МСН 22 применяют при контроле деталей тележек КВЗ-ЦНИИ, ЦМВ, КВЗ-5 (прокат) способом приложенного поля.

В качестве примера на рисунке 2.1 показано намагничивающее устройство МСН 10 с установленной на него рамой тележки модели 18-100. Линиями со стрелками показано направление силовых линий магнитного поля в боковой раме и в надрессорной балке, а также расположение нескольких типичных дефектов. Обратите внимание на то, что силовые линии магнитного поля практически перпендикулярны показанным на рисунке 2.1 дефектам.



а) устройство намагничивания боковой рамы; б) устройство намагничивания надрессорной балки

1 — фундамент; 2 — электромагниты для намагничивания боковых рам;
3 — электромагнит для намагничивания надрессорной балки; 4 — полюс-опоры; 5 — подвижные замыкатели магнитного потока; 6 — ловители, базирующие тележку в продольном направлении; 7 — ловители, базирующие тележку в поперечном направлении; 8 — пневмоцилиндры; 9 — концевой выключатель; 10 — стойки-полюса.

Рисунок 2.1 Устройство электромагнитное намагничивающее МСН 10

В качестве второго примера на рисунке 2.2 показана положение приставного намагничивающего устройства МСН 14 при контроле кромки ближнего к буксовому проему угла технологического отверстия боковой рамы тележки модели 18-100 (пример из РД 07.17-99).



Рисунок 2.2 — Положение МСН 14 при контроле кромки угла технологического отверстия

Следует обратить внимание на расположение дефекта кромки технологического отверстия. Силовые линии магнитного поля, сформированные устройством МСН 10 (рисунок 2.1), проходят параллельно плоскости, в которой располагается дефект, поэтому при контроле он не выявляется. Были найдены такие места установки полюсных наконечников приставного устройства МСН 14, при которых силовые линии магнитного поля формируются перпендикулярно к плоскости дефекта (рисунок 2.2).

Перечень намагничивающих устройств и систем, их внешний вид приведены в приложении Б, примеры использования для намагничивания деталей подвижного состава даны в разделе «Технология феррозондового контроля».
^ 3 Приборы феррозондового контроля

Феррозондовый метод неразрушающего контроля основан на определении градиента напряженности магнитного поля с помощью феррозондовых преобразователей. Простейший феррозондовый дефектоскоп имеет один преобразователь, который преобразует градиент в сигнал постоянного тока. Сигнал сравнивается с опорным напряжением (порогом). Решение о выявлении дефекта принимается, если сигнал превысил порог.

Приборы, используемые для феррозондового контроля, состоят из двух основных частей: феррозондового преобразователя и электронного блока.

^ 3.1 Феррозондовые преобразователи

Феррозондовый преобразователь — чувствительное к воздействию внешних магнитных полей устройство, которое содержит ферромагнитные сердечники и охватывающие их обмотки. В обмотки подается возбуждающий переменный ток. По наведенной в обмотках э.д.с. судят об измеряемом значении поля.

Положение феррозондового преобразователя (ФП) на поверхности контролируемой детали показано на рисунке 3.1. Координатные оси x, y, z «привязаны» к ФП. Отметим в качестве основных две оси ФП:

— нормальная ось проходит через центр основания ФП, перпендикулярна основанию и направлена внутрь ФП (на рисунке 3.1 совпадает с осью z);

— продольная ось проходит также через центр основания параллельно его большей стороне (на рисунке 3.1 совпадает с осью x). Метка на корпусе ФП показывает направление продольной оси.

^ 3.2 Приборы феррозондового контроля

Приборы, используемые для феррозондового контроля, можно разделить на три группы:

— дефектоскопы-градиентметры ДФ-103, ДФ-105, ДФ-201.1. Прибор ДФ 201.1 позволяет автоматизировать форму отчетности дефектоскописта;

— приборы магнитоизмерительные феррозондовые комбинированные Ф 205.03, Ф-205.30 (совмещают функции дефектоскопов и измерителей);

— приборы для измерения напряженности магнитного поля (МФ 107, МФ 109) или градиента напряженности поля (ГФ 105).

Дефектоскопы-градиентметры ДФ-103, ДФ-105, ДФ-201.1 работают с фиксированным значением порога, что позволяет контролировать детали сравнительно простой формы.

Приборы магнитоизмерительные феррозондовые комбинированные
Ф-205.03, Ф-205.30 позволяют работать как с фиксированным значением порога, так и со следящим порогом, что уменьшает вероятности пропусков дефектов и ложных срабатываний на деталях сложной формы.

Приборы для измерения напряженности поля МФ-107, МФ-109 или градиента напряженности поля ГФ-105 служат для периодических проверок намагниченности деталей намагничивающими устройствами и для проверки значений градиента над дефектами отраслевых стандартных образцов.


H — вектор напряженности магнитного поля; x, y, z — декартовы координаты; Hx, Hy, Hz — проекции вектора H на оси x, y, z соответственно; H — проекция вектора H на плоскость x, y.

Рисунок 3.1 – Положение ФП на поверхности контролируемой детали

Характеристики приборов феррозондового контроля и их внешний вид приведены в приложении В.

Напомним, что с помощью ФП-градиентометра измеряют градиент G(x),
который равен отношению разности проекций Hz магнитного поля Hz(x) = Hz(x2)–Hz(x1) в точках x1, x2 к расстоянию x между ними. Интервал x называется базой ФП. Преобразователь МДФ-9405.30 имеет базу 3 мм, преобразователь МДФ-9405.130 — 4 мм.

С помощью ФП-полемеров измеряют проекции поля: продольную Hx или нормальную Hz. Параметры ФП приведены в приложении В.

Взгляните еще раз на рисунок 3.1. Установив основание ФП в конкретную точку на поверхности детали, мы «привязали» начало координат к этой точке. Теперь мы измеряем градиент Gz(x) или, например, проекцию Hx(x) именно в этой точке поверхности детали.


4 Технология феррозондового контроля

^ 4.1 Подготовка оборудования

Для контроля деталей подвижного состава используют дефектоскопные феррозондовые установки ДФ-103, ДФ-105, ДФ-201, ДФ-205 (см. приложение Д), в состав которых входят различные намагничивающие устройства, дефектоскопы-градиентометры, отраслевые стандартные образцы и зарядные станции.

^ 4.1.1 Подготовка намагничивающих устройств и систем

В начале смены проводят внешний осмотр и проверку на работоспособность электромагнитных и приставных намагничивающих устройств и систем:

— при осмотре приставных намагничивающих устройств и систем проверяют отсутствие коррозии, надежность крепления гибкого магнитопровода, цанговых зажимов, целостность кожаных чехлов.

— при осмотре стационарных электромагнитных намагничивающих устройств проверяют наличие и качество заземления, целостность кабеля, соединяющего устройство с блоком питания, элементы пневмосистемы.

— при проверке работоспособности электромагнитных намагничивающих устройств включают источник питания и проверяют по встроенному амперметру соответствие тока электромагнитов паспортному значению. Если ток не соответствует норме, намагничивающее устройство неработоспособно.

Не реже одного раза в три месяца проводят измерение напряженности магнитного поля, создаваемого намагничивающим устройством на поверхности контролируемых деталей.

^ 4.1.2 Подготовка дефектоскопа и отраслевого стандартного образца

При подготовке выполняют следующие операции:

— проводят внешний осмотр стандартного образца;

— включают питание дефектоскопа;

— проверяют напряжение аккумуляторной батареи дефектоскопа;

— устанавливают состояние дефектоскопа обнаружение дефектов и измерение градиента (при необходимости);

— располагают ФП-градиентометр над дефектом стандартного образца, так чтобы его нормальная ось была перпендикулярна поверхности образца, а продольная — параллельна силовым линиям магнитного поля. На рисунке 4.1 ФП показан в стороне от дефекта, его еще нужно переместить в направлении оси x, так чтобы центр основания расположился точно над дефектом. Устанавливают минимальную чувствительность (максимальный порог) дефектоскопа. Индикаторы дефектов не должны срабатывать. Устанавливают максимальную чувствительность (минимальный порог) дефектоскопа. Индикаторы дефектов должны срабатывать. Если это не так, дефектоскоп неработоспособен;



Рисунок 4.1 — Ориентация осей ФП на поверхности стандартного образца


— перемещая ФП над дефектом, фиксируют его в положении, при котором наблюдается максимальное значение градиента. Это значение не должно отличаться более, чем на 15 % от того, что записано в паспорте на стандартный образец. Если отличие больше, необходимо воспользоваться резервным дефектоскопом;

— повторяют операции по измерению с резервным дефектоскопом, как описано выше. Измеренное значение не должно отличаться более, чем на 15 % от того, что записано в паспорте на стандартный образец. Если отличие больше, оба дефектоскопа или стандартный образец неработоспособны.

При настройке дефектоскопов ДФ-103, ДФ-105, ДФ-201.1:

— включают питание дефектоскопа;

— перемещая ФП над дефектом стандартного образца, фиксируют его в положении, при котором наблюдается максимальное значение градиента;

— изменяя чувствительность дефектоскопа от минимальной к максимальной (или порог от максимального к минимальному), устанавливают значение чувствительности (порога), при котором начинают срабатывать индикаторы дефектов.

Приборы Ф-205.03, Ф-205.30 можно настроить вручную или автоматически по сигналу дефекта.

При настройке порога вручную

— включают питание прибора;

— устанавливают состояние ФИКС.;

— перемещая ФП над дефектом стандартного образца, фиксируют его в положении, при котором наблюдается максимальное значение градиента;

— изменяя порог от максимального к минимальному, устанавливают значение порога, при котором начинают срабатывать индикаторы дефектов.

При настройке порога по сигналу дефекта:

— устанавливают одно из состояний ^ ФИКС., обнаружение дефектов и измерение градиента или УПР.;

— устанавливают ФП на поверхность стандартного образца в стороне от дефекта, как это показано на рисунке 4.1;

— нажимают кнопку КАЛИБР. и проводят два — три раза ФП по поверхности образца над дефектом и снова нажимают кнопку КАЛИБР..

Особенности настройки и работы с прибором Ф-205.03 показаны в приложении В.

^ 4.2 Подготовка деталей к контролю

Подготовку деталей к контролю рассмотрим на примере тележки модели 18 100.

Поступившую в ремонт тележку проверяют на соответствие сроков службы деталей и при положительном результате разбирают на раму тележки и колесные пары. Колесные пары направляют в вагоноколесные мастерские на ремонт в соответствии с действующей нормативно-технологической документацией. Перед визуальным осмотром контролируемых деталей рама тележки проходит операцию мойки и очистки от загрязнений. Визуальному осмотру подвергаются все поверхности боковой рамы и надрессорной балки. С помощью шаблонов проверяют нормированные геометрические размеры. Выявленные повреждения отмечают мелом. Детали, имеющие повреждения не подлежащие ремонту, бракуют. Прочие детали поступают на электромагнитное намагничивающее устройство дефектоскопной феррозондовой установки.

В зависимости от применяемой технологии намагничивание может осуществляться в составе рамы тележки или подетально.

После намагничивания боковых рам и надрессорной балки в составе рамы тележки все доступные зоны контроля дефектоскопируют непосредственно на электромагнитном намагничивающем устройстве в замкнутой магнитной цепи, а недоступные зоны — после разборки тележки на отдельные детали, без их дополнительного намагничивания. Отдельные детали контролируют на любой ремонтной позиции.

Если тележка перед контролем разбирается полностью, то намагничивание и контроль производят подетально: на намагничивающем устройстве боковой рамы МСН 32 и на намагничивающем устройстве надрессорной балки МСН 31 в замкнутой магнитной цепи.

Боковая рама намагничивается двумя электромагнитами (см. рисунок 2.1а). Каждый из электромагнитов намагничивает буксовый проем, вертикальный пояс рессорного проема с прилегающими углами, наклонный пояс и зону технологического отверстия. Надрессорная балка намагничивается одним электромагнитом (см. рисунок 2.1б). Распределение магнитного потока в надрессорной балке представлено на рисунке 2.1б.

Феррозондовый контроль выполняют только в отдельных зонах деталей, где чаще всего образуются дефекты.

Конструкция намагничивающих устройств разработана таким образом, чтобы все зоны, подлежащие феррозондовому контролю, намагничивались до необходимого уровня, а силовые линии магнитного поля в зонах контроля должны быть перпендикулярны плоскости вероятного развития эксплуатационных дефектов.

^ 4.3 Сканирование и обнаружение дефектов

Феррозондовый преобразователь устанавливают на поверхность детали в зоне контроля и плавно перемещают так, чтобы его нормальная ось была перпендикулярна контролируемой поверхности, а продольная — параллельна силовым линиям магнитного поля. Сканирование осуществляют без перекосов, наклонов и отрывов преобразователя от поверхности детали. Шаг сканирования 5—15 мм. Скорость сканирования не должна превышать 8 см/с.

При срабатывании индикаторов дефекта дефектоскопа выполняют следующие операции:

— проводят преобразователем по месту появления сигнала;

— находят точку поверхности, соответствующую максимуму показаний стрелочного или цифрового индикатора, и отмечают ее мелом;

— выполняют преобразователем параллельные перемещения с шагом 5 мм слева и справа (выше и ниже) от отметки, фиксируя мелом точки поверхности, соответствующие максимумам показаний индикатора. Параллельные перемещения проводят до прекращения срабатывания индикаторов дефекта.

Если отметки образуют линию, осматривают отмеченный участок, чтобы убедиться в наличии трещины. Если трещина визуально не обнаруживается, выполняют следующие операции:

— зачищают отмеченный участок металлической щеткой;

— осматривают зачищенный участок с помощью лупы и переносной лампы.

Если после зачистки щеткой трещина не обнаруживается, выполняют следующие операции:

— зачищают отмеченный участок ручной шлифовальной машинкой до удаления литейных неровностей;

— сканируют зачищенный участок феррозондовым преобразователем.

При исчезновении сигнала индикаторов дефект исключают из рассмотрения.

Если индикаторы дефектоскопа продолжают срабатывать, оценивают направление и протяженность обнаруженного дефекта, чтобы сравнить с критериями браковки детали.

Следует исключать из рассмотрения сигналы индикаторов дефектоскопа:

— не подтверждающиеся при параллельных проходах ФП;

— вызванные неоднородностью магнитного поля, обусловленной конструкцией детали (острые кромки, выступы, ступенчатое сечение и т.д.);

— в зоне магнитного пятна (на участках размещения полюсов магнитов);

— появляющиеся при пересечении границы зоны наклепа («выработки»).

Кратко сформулируем основные правила, выполнение которых повышает достоверность контроля:

— при сканировании продольная ось ФП должна быть параллельна силовым линиям магнитного поля, а нормальная — перпендикулярна контролируемой поверхности детали;

— шаг сканирования (расстояние между линиями, по которым перемещают ФП) определяется протяженностью возможного дефекта и размерами основания ФП. Обычно шаг выбирается в пределах 5—15 мм;

— дефект (трещина) имеет протяженность, поэтому при параллельных проходах по срабатыванию индикаторов дефекта можно оценить направление развития и длину трещины. Если при параллельных проходах срабатываний индикаторов не происходит, трещина отсутствует;

— вблизи полюсов магнитов возникают неконтролируемые зоны протяженностью 100—150 мм;

— феррозондовый контроль следует выполнять до ремонта деталей сваркой (наплавкой). Если возникает необходимость контроля после сварки (наплавки), деталь следует охладить и вновь намагнитить перед контролем.

^ 4.4 Контроль боковой рамы

Контроль боковой рамы заключается в сканировании с помощью ФП следующих зон:

— наружного и внутреннего угла буксового проема (шаг 5—8 мм);

— кромки, полки и ребра усиления верхнего пояса над буксовыми проемами;

— наклонного пояса с обеих сторон боковой рамы (шаг 5—8 мм);

— кромок технологических отверстий.

С помощью рисунка 4.2 рассмотрим, какие из возможных эксплуатационных дефектов мы сможем выявить?



Рисунок 4.2 — Направление силовых линий и расположение эксплуатационных дефектов боковой рамы

Боковая рама намагничена с помощью устройства МСН 10 так, что силовые линии магнитного поля проходят перпендикулярно плоскостям, в которых расположены дефекты с номерами 1, 3, 4, 6, 7, 8. Обратите внимание, силовые линии проходят и по ребру усиления перпендикулярно дефекту с номером 2. Поэтому при контроле ребра усиления продольная ось ФП должна быть параллельна граням кромки ребра.

Дефект с номером 5 может быть расположен так, что силовые линии его не пересекают. Именно поэтому, после разборки тележки на отдельные детали, боковую раму намагничивают вновь с помощью приставного намагничивающего устройства МСН 14, как это было показано на рисунке 2.2, и контролируют кромки ближнего к буксовому проему угла технологического отверстия (пример из РД 07.17-99).

Участки боковой рамы, недоступные для контроля в составе рамы тележки, контролируют после разборки тележки (в открытой магнитной цепи):

— верхние и нижние углы рессорного проема (шаг 5—15 мм);

— кромки ребер усиления рессорного проема.

Следует заметить, что иногда намагниченность в зоне наружного угла буксового проема боковой рамы слишком велика и контроль затруднен из-за наличия ложных сигналов индикаторов дефектоскопа. Это объясняется тем, что при движении поезда на электровозной тяге происходит спонтанное (самопроизвольное) намагничивание деталей тележки и автосцепного устройства. В режиме тяговых токов и при рекуперативном торможении часть тока замыкается на рельсы не через колёса электровоза, а через колёса ближайших к локомотиву вагонов. Ток проходит через детали автосцепного устройства и тележки вагонов и намагничивает их. Но при движении поезда возникают вибрации узлов и деталей подвижного состава, что приводит к размагничиванию деталей. Процессы намагничивания и размагничивания при движении поезда происходят непрерывно, поэтому величина намагниченности деталей подвижного состава, поступающих на ремонт, непредсказуемая.

В случае появления ложных сигналов индикаторов в наружном углу буксового проема рекомендуется с помощью соответствующего тумблера блока питания намагничивающего устройства МСН 10 отвести полюсные замыкатели на 15—20 сек. и вновь подвести их (замкнуть магнитную цепь). Повторить сканирование наружного угла буксового проёма.

^ 4.5 Контроль надрессорной балки

При контроле надрессорных балок в составе рамы тележки выполняют сканирование следующих зон:

— верхнего пояса (шаг 5—15 мм);

— кромок технологических отверстий;

— опорной поверхности подпятника: радиально и по окружностям (шаг 5—8 мм);

— кромок наружного и внутреннего буртов подпятника;

— галтельного перехода от наружного бурта подпятника к верхнему поясу: радиально (шаг 5—8 мм) и по окружности;

— переходов от верхнего пояса балки к опорам скользунов;

— боковых стенок (шаг 5—15 мм);

— нижнего пояса (шаг 5—8 мм);

На рисунке 4.3 изображены силовые линии магнитного поля и эксплуатационные дефекты надрессорной балки. Дефекты с номерами 110 надежно выявляются при контроле в составе рамы тележки. Дефекты 11 на наклонных плоскостях следует выявлять после разборки тележки.

Дефектоскопирование нижнего пояса надрессорной балки рекомендуется проводить в замкнутой магнитной цепи на намагничивающем устройстве МСН 10. Если доступ к нижнему поясу балки затруднен, допускается контролировать эту зону на любой технологической позиции ремонта, в том числе и на кантователе, после намагничивания и разборки тележки, т.е. в открытой магнитной цепи.



Рисунок 4.3 — Направление силовых линий и расположение эксплуатационных дефектов надрессорной балки

^ 4.6 Контроль деталей автосцепного устройства

Автосцепное устройство состоит из деталей сложной формы. Для выявления возможных дефектов детали приходится намагничивать по различным направлениям с помощью приставных намагничивающих устройств и систем.

^ 4.6.1 Контроль корпуса автосцепки

С помощью намагничивающих систем МСН 11-01 (рисунок 4.4) контролируют следующие зоны корпуса автосцепки:

— кромку отверстия для клина тягового хомута;

— перемычку хвостовика автосцепки;

— четыре плоскости хвостовика;

— переходы от головки корпуса к плоскостям хвостовика (с увеличенной чувствительностью дефектоскопа).



Рисунок 4.4 — Положение МСН 11-01 на корпусе автосцепки и направление силовых линий магнитного поля

Контроль выполняют после удаления систем МСН 11-01.

С помощью намагничивающего устройства МСН 12-01 контролируют следующие зоны:

— кромки отверстия для замка и замкодержателя;

— переход от ударной поверхности к боковой стенке большого зуба;

— переход от боковой стенки к тяговой поверхности большого зуба;

— кромки контура большого зуба.

Перечисленные зоны контролируют дефектоскопом с увеличенной по отношению к настроенной на стандартном образце чувствительностью. Положение МСН 12-01 на поверхности зева корпуса автосцепки показано на рисунках 4.5 и 4.6. Там же показаны силовые линии магнитного поля и некоторые линии сканирования. Контроль выполняют способом приложенного поля.

Эксплуатационные дефекты корпуса автосцепки показаны на рисунке 4.7. Легко убедиться, что направление силовых линий (см. рисунки 4.5, 4.6,) и плоскости расположения дефектов практически всегда перпендикулярны.



Рисунок 4.5 — Положение МСН 12 01 и направление силовых линий при контроле кромки контура большого зуба (линия сканирования показана пунктиром)



Рисунок 4.6 — Направление силовых линий при контроле кромок отверстия для замка и замкодержателя



Рисунок 4.7 — Эксплуатационные дефекты корпуса автосцепки

^ 4.5.2 Контроль тягового хомута автосцепного устройства

С помощью намагничивающего устройства МСН 12-01 контролируют следующие зоны хомута автосцепного устройства (шаг сканирования 5—8 мм):

— тяговые полосы;

— кромки задней опорной части;

— переходы тяговых полос к задней опорной части;

— кромки соединительных планок;

— переходы от приливов отверстий для клина к тяговым полосам;

  • сочленения тяговой полосы с кронштейнами.

В качестве тренировки попробуйте самостоятельно изобразить направления силовых линий магнитного поля при положениях МСН 12-01, показанных на рисунках 4.8, 4.10—4.12 и оценить под какими углами силовые линии пересекают эксплуатационные дефекты (рисунок 4.13).



Рисунок 4.8 — Положение МСН 12-01 при контроле внешних сторон и кромок тяговых полос



Рисунок 4.9 — Контроль внешних сторон тяговых полос



Рисунок 4.10 — Контроль задней опорной части и внутренних сторон тяговых полос






Рисунок 4.11 — Контроль соединительных планок, переходов от приливов отверстий для клина и внутренних сторон
тяговых полос



Рисунок 4.12 — Контроль сочленения тяговой полосы
с кронштейнами





Рисунок 4.13 — Эксплуатационные
дефекты тягового хомута

При контроле деталей автосцепного устройства следует учитывать следующие особенности:

— при намагничивании с помощью систем МСН 11- 01 и устройства МСН 12-01 в месте установки каждого полюсного наконечника образуется магнитное «пятно» протяженностью 100—150 мм. Зона контроля заключается между полюсными наконечниками, исключая магнитные пятна.

— при предшествующем феррозондовому контролю визуальном осмотре следует отмечать участки поверхности деталей, имеющие повреждения (допускаемые литейные пороки, ремонтные сварные швы), способствующие зарождению и развитию усталостных трещин. Путем регулирования межполюсного расстояния намагничивающих устройств необходимо добиваться, чтобы указанные участки были включены в зоны контроля.

— при контроле тяговых хомутов необходимо переставлять полюсные наконечники таким образом, чтобы на одну и ту же тяговую полосу устанавливался один и тот же полюсный наконечник.

^ 4.7 Контроль дисков колес

Феррозондовый контроль дисков колес осуществляют с помощью двух приставных намагничивающих устройств МСН 14 способом приложенного поля.

Предварительно очищают колесо от загрязнений и отслаивающейся окалины. Осматривают колесо, чтобы убедиться в отсутствии недопускаемых дефектов. Дефектные колеса бракуют.

На колесе отмечают мелом места установки полюсов намагничивающих устройств МСН 14 (рисунок 4.14). Если на диске колеса имеются водильные отверстия, разметку производят таким образом, чтобы водильные отверстия находились между местами установки полюсных наконечников.



Рисунок 4.14 — Разметка колеса

Намагничивающие устройства МСН 14 устанавливают на внутреннюю грань обода колеса, как показано на рисунке 4.15. Обратите внимание на порядок чередования полюсов намагничивающих устройств. Такой порядок необходим для того, чтобы намагнитить как можно больше элементов колеса. При этом, направление силовых линий магнитного поля практически перпендикулярно плоскости эксплуатационных дефектов.



Рисунок 4.15 — Положение намагничивающих устройств на внутренней грани обода колеса

Наружную грань обода колеса контролируют, как показано на рисунке 4.16. Количество проходов определяется толщиной обода и может изменяться от 2 до 10 при шаге сканирования 3—5 мм.



Рисунок 4.16 — Контроль наружной грани обода колеса (пунктиром показаны линии сканирования)

Галтельный переход от обода к наружной поверхности диска колеса контролируют в соответствии с рисунком 4.17.



Рисунок 4.17 — Контроль галтельного перехода от обода к диску колеса

При наличии водильных отверстий контролируют кромки водильных отверстий, как показано на рисунке 4.18.



Рисунок 4.18 — Контроль кромок водильных отверстий

При срабатывании индикаторов дефекта дефектоскопа над какой-либо точкой контролируемой поверхности выполняют ­следующие опера­ции:

— проводят преобразователем по месту появления ­сиг­нала;

— находят точку максимума по показаниям цифрового индикатора и отмечают ее мелом;

— выполняют преобразователем параллельные проходы с шагом 5 мм слева и справа (выше и ниже) от отметки, фиксируя мелом точки максиму­мов.

Параллельные проходы производят до прекращения срабатывания индикаторов дефекта. Если отметки образуют линию, колесо бракуют.

Если отметки не образуют линию, выполняют следующие операции:

— устанавливают один полюс намагничивающего устройства на внутреннюю поверхность обода вблизи отметки, а второй полюс — на среднюю часть оси около ступицы в соответствии с рисунком 4.19;



Рисунок 4.19 — Положение МСН 14 при контроле вблизи отметки предполагаемого дефекта

— выполняют преобразователем параллельные проходы с шагом 5 мм слева и справа (выше и ниже) от отметки в зоне шириной не менее 200 мм, фиксируя мелом точки максиму­мов (рисунок 4.20).

Параллельные проходы производят до прекращения срабатывания индикаторов дефекта. Если отмеченные точки образуют линию, колесо бракуют.



Рисунок 4.20 — Зоны контроля колеса вблизи отметок

Отслаивающаяся окалина на диске колеса может давать ложные сигналы. Такой участок необходимо зачистить до удаления окалины и проконтролировать вновь.

Допускается контролировать поверхность катания колеса прибором Ф 205.30 с обязательной записью магнитных характеристик над контролируемой поверхностью и последующей их визуализацией на персональном компьютере.

При контроле поверхности катания выполняют сканирующие проходы по поверхности катания с шагом 3—5 мм в соответствии с рисунком 4.21.



Рисунок 4.21 — Контроль поверхности катания колеса



^ Приложение А
Условные уровни чувствительности феррозондового метода


В зависимости от размеров выявляемых поверхностных и подповерхностных дефектов, а также глубины их залегания ГОСТ 21104 «Контроль неразрушающий. Феррозондовый метод» предусматривает пять условных уровней чувствительности метода, указанных в таблице А.1.

Таблица А.1 — Размеры выявляемых дефектов: ширина (раскрытие) и глубина, мм

^ Условные
уровни чувствительности метода


Минимальные размеры
выявляемых дефектов


Максимальная глубина залегания дефекта

Ширина
(раскрытие)


Глубина

Поверхностные

А

0,1

0,2



Б

Свыше 0,1 до 0,5

Свыше 0,2 до 1,0



Подповерхностные

В

0,3

0,5

10,0

Г

0,3

Свыше 0,5 до 1,0

10,0

Д

Свыше 0,3 до 0,5

Свыше 0,5 до 1,0

5,0

При контроле дефектоскопист перемещает ФП по поверхности детали. Для увеличения производительности контроля желательно перемещать ФП с максимальной скоростью. Однако при очень большой скорости возможен пропуск дефектов. Поэтому стандарт нормирует протяженность участка, на протяжении которого сигнал, вызванный дефектом, составляет не менее 50 % от максимального. Длина этого участка в стандарте называется зоной чувствительности, причем скорость перемещения ФП устанавливается в НТД по проведению феррозондового контроля.


^ Приложение Б
Намагничивающие устройства
и системы


Намагничивающие устройства являются составной частью феррозондовых дефектоскопных установок и предназначены для создания магнитного потока в контролируемом объекте или в его отдельных участках. Намагничивающие устройства подразделяются на стационарные электромагнитные и приставные, содержащие постоянные магниты. Область применения каждого устройства определяется Руководящим документом РД 07.17-99 «Феррозондовый метод неразрушающего контроля узлов и деталей подвижного состава».

Электромагнитные стационарные намагничивающие устройства предназначены:

— МСН 10 для намагничивания боковых рам и надрессорных балок тележек модели 18-100 и составных частей тележек модели 18-101 грузовых вагонов;

— МСН 10-03 для намагничивания боковых рам и надрессорных балок тележек модели 18-493 грузовых вагонов;

— МСН 21 для намагничивания боковых рам и надрессорных балок тележек моделей КВЗ-ЦНИИ и КВЗ-5 пассажирских вагонов;

— МСН 22 для намагничивания боковых рам и надрессорных балок тележек модели ЦМВ пассажирского и рефрижераторного вагонов;

— МСН 31 для намагничивания надрессорных балок тележек моделей 18-100 и 18-493 грузовых вагонов;

— МСН 32 для намагничивания боковых рам тележек моделей 18 100 и 18 493 грузовых вагонов.

Для намагничивания некоторых участков деталей в направлениях, которые не могут быть созданы стационарными устройствами, используют приставные устройства и системы с постоянными магнитами:

— МСН 11, МСН 11-02, МСН 11-03 для намагничивания деталей тележки модели 18-102 и соединительной балки тележки модели 18-101;

— МСН 11-01 для намагничивания корпуса автосцепки;

— МСН 12-01 для намагничивания тягового хомута автосцепного устройства и зева корпуса автосцепки;

— МСН 14 для намагничивания участков боковой рамы тележек моделей 18 100 и 18 493;

— МСН 18 для намагничивания участков литых надрессорных балок тележек модели ЦМВ пассажирского и рефрижераторного вагонов;

^ Электромагнитные устройства

Электромагнитные устройства применяются для намагничивания деталей тележек грузовых, пассажирских и рефрижераторных вагонов. Устройства поставляются совместно с блоками питания.

В настоящее время выпускаются электромагнитные устройства следующих типов: МСН 10 (МСН 10.03), МСН 21, МСН 22, МСН 31 и МСН 32. Электромагнитное устройство МСН 10 вместе с установленной на него рамой тележки модели 18-100 грузового вагона показано на рисунке Б.1.



а) устройство намагничивания боковой рамы МСН 10.01; б) устройство намагничивания надрессорной балки МСН 10.02; в) устройство намагничивания надрессорной балки МСН 10.07;

1 — фундамент; 2 — электромагниты для намагничивания боковых рам;
3 — электромагнит для намагничивания надрессорной балки; 4 — полюс-опоры; 5 — подвижные замыкатели магнитного потока; 6 — ловители, базирующие тележку в продольном направлении; 7 — ловители, базирующие тележку в поперечном направлении; 8 — пневмоцилиндры; 9 — концевой выключатель; 10 — стойки-полюса.

Рисунок Б.1 — Устройство электромагнитное намагничивающее МСН 10

Устройство МСН 10 предназначено для контроля деталей тележек грузовых вагонов способом остаточной намагниченности. При контроле детали способом остаточного намагничивания по обмотке электромагнитов ток заданного значения протекает в течение требуемого времени, а затем автоматически выключается. Блок питания МБП 9617, используемый с электромагнитным устройством МСН 10, имеет устройство контроля замыкания магнитной цепи. При недопустимо больших воздушных зазорах загорается красным светом индикатор ^ ЗАМЫКАТЕЛИ МАГНИТНОГО ПОТОКА блока питания. После этого расположение детали должно быть изменено таким образом, чтобы магнитный контакт между ней и полюсами электромагнитов был бы приемлемым.

Устройства электромагнитные намагничивающие МСН 21, МСН 22 (рисунки Б.2, Б.3) предназначены для контроля деталей в приложенном поле, а МСН 31 (рисунок Б.4) и МСН 32 — в остаточном поле.



а) устройство намагничивания рамы; б) устройство намагничивания надрессорной балки;

1 — рама; 2 — стойки-полюса; 3 — электромагниты для намагничивания рамы; 4 — фундамент; 5 — ловитель-опора для рамы; 6 — надрессорная балка; 7 — дополнительная опора; 8 — электромагнит для намагничивания надрессорной балки; 9 — ловитель-опора для надрессорной балки

Рисунок Б.2 — Устройство электромагнитное намагничивающее МСН 21


а) устройство намагничивания рамы; б) устройство намагничивания надрессорной балки;

1 — рама; 2 — стойки-полюса; 3 — электромагниты для намагничивания рамы; 4 — фундамент; 5 — ловитель-опора для рамы; 6 — надрессорная балка; 7 — электромагнит для намагничивания надрессорной балки;
8 — ловитель-опора для надрессорной балки

Рисунок Б.3 — Устройство электромагнитное намагничивающее МСН 22



1 — полюсный наконечник; 2 — ловитель; 3 — надрессорная балка;
4 — стойка магнитопровода; 5 — основание; 6 — полоз; 7 — электромагнит.

Рисунок Б.4 — Устройство электромагнитное намагничивающее МСН 31

^ Приставные устройства с постоянными магнитами

Приставные устройства выполняются в переносном исполнении, что позволяет контролировать отдельные зоны, не перемещая деталь.

Расстояние между полюсами можно изменять, используя особенности конструкции устройства. Устройства с постоянными магнитами приведены на рисунках Б.5—Б.9.


1 — кассета с постоянными магнитами; 2 — полюсный наконечник; 3 — тре­угольный магнитопровод; 4 — штанга; 5 — цанговый зажим; 6 — ограничительная гайка.

Рисунок Б.5 — Намагничивающая система МСН 11

В намагничивающих системах МСН 11, МСН 11-01 кассеты с постоянными магнитами можно перемещать, используя штангу и цанговые зажимы. В приставных намагничивающих устройствах МСН 12-01, МСН 14 и МСН 18 смещение полюсов возможно благодаря применению гибкого магнитопровода.



1 — ограничительная гайка; 2 — цанговый зажим; 3 — штанга -магнитопровод; 4, 6 — кассеты с постоянными магнитами; 5 — треугольный магнитопровод; 7, 8 — полюсные наконечники.

Рисунок Б.6 — Намагничивающая система МСН 11-01



1 — полюсные наконечники; 2 — держатели; 3 — гибкий магнито­провод.

Рисунок Б.7 — Устройство приставное намагничивающее МСН 12-01



1 — полюсные наконечники; 2 — держатели; 3 — гибкий магнитопровод.

Рисунок Б.8 — Устройство приставное намагничивающее МСН 14



1 — сменные кассеты с магнитами; 2 — полюсные наконечники; 3 — треугольные магнитопроводы; 4 — гибкий магнитопровод; 5 — цанговые
зажимы.

Рисунок Б.9 — Намагничивающая система МСН 18

^ Приложение В
феррозондовые приборы


В.1 Феррозондовые преобразователи

Феррозондовые преобразователи, используемые при контроле и измерениях параметров магнитного поля, приведены в таблице В.1.

Таблица В.1

Обозначение

Наименование по конструкторской документации

^ Измеряемая величина

База, мм

МДФ-9405.30

Преобразователь феррозондовый Р2/3 Нг

Градиент Gz(x)

3

МДФ-9405.130

Преобразователь феррозондовый Р2/4 Нг

Градиент Gz(x)

4

МДФ-9405.30-02

Преобразователь феррозондовый Р2/3 Тп

Поле Hx
до 3 000 А/м

3

МДФ-9405.130-01

Преобразователь феррозондовый Р2/4 Нп

Поле Hz

до 3 000 А/м

4

МПФ 205

Преобразователь феррозондовый Р2/5 Тп

Поле Hx

до 25 000 А/м

5

МПФ 206

Преобразователь феррозондовый Р2/5 Нп

Поле Hz

до 25 000 А/м

5

МПФ 207

Преобразователь феррозондовый Р2/7

Градиент Gz(z)

7

ФП МДФ-9405.30 (имеет фаски на основании — база 3 мм), служит для контроля деталей сложной геометрической формы с малыми радиусами закруглений, такими как корпус автосцепки.

ФП МДФ-9405.130 (без фасок на основании — база 4 мм) служит для контроля деталей с протяженными поверхностями, такими как надрессорная балка, боковая рама.

ФП МПФ 207 измеряет градиент проекции поля на ось z по этой же оси.

ФП МДФ-9405.30-02 и МПФ 205 служат для измерения проекции поля Hx(x).

ФП МДФ-9405.130-01 и МПФ 206 служат для измерения проекции поля Hz(x).

В.2 Феррозондовые дефектоскопы-градиентометры

В настоящее время предприятием «Микроакустика» выпускается три типа феррозондовых дефектоскопов-градиентометров ДФ 103, ДФ 105, ДФ 201.1. Все они предназначены для выявления дефектов (усталостных трещин, недопускаемых литейных пороков, дефектов сварных швов) и измерения градиента напряженности магнитных полей рассеяния.

Конструктивно дефектоскопы-градиентометры состоят из электронного блока и феррозондового преобразователя (ФП). ФП соединен с электронным блоком гибким кабелем через разъем. Дефектоскоп может быть укомплектован одним из двух типов ФП с базой 3 мм или 4 мм.

Передняя панель дефектоскопов ДФ 103, ДФ 105, ДФ 201.1 защищена от загрязнений и влаги специальной прозрачной пленкой. Все дефектоскопы проходят первичную и периодическую поверку, а прибор ДФ 103 — градуировку на всех пределах измерения.

^ Дефектоскоп-градиентометр ДФ-103

Первым представителем семейства дефектоскопов, разработанных предприятием «Микроакустика», является дефектоскоп-градиентометр ДФ 103 (рисунок В.1). Это наиболее простой по схемотехническим решениям и функциональным возможностям прибор. Основное назначение ДФ 103 — выявление дефектов (поверхностных и подповерхностных трещин) в ферромагнитных деталях.



1 — кнопка включения питания; 2 — световой индикатор питания; 3 — световой индикатор дефектов; 4 — решетка звукового индикатора дефектов;
5 — стрелочный прибор; 6 — аккумуляторная батарея; 7 — регулятор чувствительности (точно); 8 — регулятор чувствительности (грубо); 9 — феррозондовый преобразователь; 10 — кнопка проверки аккумуляторной батареи.

Рисунок В.1 — Внешний вид дефектоскопа ДФ 103А

Регистрация дефектов осуществляется по звуковому и световому сигналам.

Технические характеристики дефектоскопа ДФ 103 приведены в таблице В.2.

Дефектоскоп-градиентометр ДФ 103А позволяет выявлять дефекты, соответствующие условным уровням чувствительности А, Б, Д по ГОСТ 21104.

Таблица В.2

Характеристика

Значение

Диапазон измерения градиента напряженности магнитного поля, А/м2

800—50 000

Относительная погрешность измерения градиента, %

10

Продолжительность непрерывной работы измерителя от аккумуляторной батареи, емкостью 0,55 А ч, входящей в комплект поставки, ч, не менее

8

Габариты, мм, не более

17012558

Масса в чехле, кг, не более

0,82
  1   2



Скачать файл (996.8 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации