Способы выявления дефектов вагонов

Дефектом называется каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией. Примерами дефектов могут служить выход размера детали за пределы допуска по рабочим чертежам, при ремонте или эксплуатации, трещины, забойные риски и т.д.

По степени влияния на работоспособность изделий дефекты подразделяются на критические, значительные и малозначительные. При наличии критического дефекта изделие не используется. Значительный дефект влияет на использование изделия по его назначению или снижает его долговечность.

По возможности устранения дефекты делят на исправимые и неисправимые. Детали с неисправимыми дефектами выбраковывают, а с исправимыми направляют в специализированные цехи или отделения для ремонта.

По месту расположения различают наружные и внутренние дефекты. Дефекты, появляющиеся в вагонах как в процессе производства, так и при эксплуатации, можно подразделить в зависимости от этапа возникновения на три группы: конструктивные, производственные и эксплутационные. К эксплуатационным относятся такие дефекты деталей, агрегатов и машин в целом, которые возникают в результате действия различных видов изнашивания, явлений усталости, коррозии, старения, деформации и т.д., а также неправильного технического обслуживания и плохого ухода в период эксплуатации.

К основным типовым эксплуатационным дефектам деталей относятся: изменение размеров, формы и расположения поверхностей, риски, царапины, задиры, вмятины, выкрашивание, отслаивание поверхности, трещины и изломы различного происхождения, все разновидности остаточной деформации (изогнутость, скручивание, смятие, коробление и пр.) деталей, изменение механических и физико-химических свойств поверхностей и деталей в целом.

Из всех перечисленных дефектов первостепенное значение имеют дефекты процессов изнашивания и усталостного разрушения деталей, так как эти виды дефектов являются преобладающими в процессе эксплуатации современных машин. Дефекты изнашивания влияют на долговечность деталей, а усталостного разрушения — на их безотказность.

В практике ремонта вагонов в процессе дефектации обычно используют наружный осмотр, контроль размеров разными методами, отклонение формы поперечного и продольных сечений цилиндрических деталей, формы плоских поверхностей и осей, отклонения в соединениях деталей и узлов.

Наружный осмотр. Осуществляют осмотр обычно визуально, невооруженным глазом или с помощью простейших оптических средств — луп с 5-10-кратным увеличением. В редких случаях применяют микроскопы. При этом выявляют видимые погрешности поверхностей: риски, натиры, задиры, следы подплавления, поверхностные раковины коррозионного или кавитационного происхождения, отслаивание и выкрашивание, вмятины, отколы, трещины и т.д. При контроле особое внимание обращают на поверхности, расположенные в зонах высоких тепловых и механических нагрузок, а также в местах концентрации напряжений.

Контроль размеров. Типовыми операциями являются операции измерения отклонений действительных размеров от нормальных. Для упругих элементов контроль размеров может производиться под статической нагрузкой.

Контроль отклонения. При контроле формы цилиндрических поверхностей деталей проверяют нецилиндричность, овальность, конусность, седлообразность, изогнутость и т.д. Отклонения формы поперечного и продольного сечений цилиндрических поверхностей показаны на рис. 2.1.

При контроле отклонений формы плоских поверхностей (см. рис. 2.2) измеряют неплоскостность и непрямолинейность. Элементарным видом неплоскостности и непрямолинейности являются вогнутости, выпуклости и др.

При контроле отклонения поверхностей и осей выявляют: непараллельность плоскости торцового биения, несоосность относительно базовой поверхности, несимметричность, смещение оси от номинального расположения и т.д. Типовые схемы измерения отклонений формы и расположения поверхностей представлены на рис. 2.3.

Контроль отклонения деталей и сборочных единиц без разборки осуществляют путем измерения диаметральных, радиальных и аксиальных зазоров. Кроме того, по результатам обмеров вычисляют действительные зазоры и натяги в соединениях различных сопрягаемых деталей. Отклонения размеров, форм и расположения контролируют методом линейных измерений универсальным и специальным измерительным инструментом.

Контроль сплошности материала детали. Контроль осуществляют наружным осмотром, опрессовкой, капиллярным, магнитопорошковым, феррозондовым, вихретоковым и акустическим методами. Наружным осмотром определяют только макротрещины. Метод опрессовки заключается в следующем: полость детали, агрегата или системы заполняется жидкостью или воздухом под определенным давлением. О наличии дефекта судят по появлению жидкости на поверхности детали, по «потению» поверхности; по выходу воздуха или появлению пузырьков, когда контролируемое изделие опущено в воду. Эффективность контроля повышается при опрессовке изделия жидкостью, нагретой до температуры, при которой оно работает в эксплуатации. Недостатком этого метода является невозможность выявления несквозных трещин, а также плотно забитых отложениями.

Магнитопорошковый метод. Магнитные методы контроля можно использовать только для деталей, изготовленных из ферромагнитных материалов. Они основаны на обнаружении или измерении магнитных полей рассеивания, которые возникают на поверхности намагниченной детали в местах, где имеются нарушения целостности материала или включения с другой магнитной проницаемостью.

На рис. 2.4 показана схема возникновения магнитного поля рассеяния над дефектом.

Данный метод контроля состоит из следующих технологических операций:

подготовка изделия к контролю; намагничивание изделия или его части; нанесение на поверхность изделия ферромагнитного порошка (сухой метод) или суспензии (мокрый метод); исследование поверхности и расшифровка результатов контроля; размагничивание;

подготовка изделий к контролю заключается в его тщательной очистке.

Существует три способа намагничивания: полюсное (продольное), бесполюсное (циркулярное) и комбинированное. При полюсном намагничивании применяются электромагниты и соленоиды. При намагничивании через деталь пропускается большой ток низкого напряжения, а если деталь полая, то используют электродный метод намагничивания. Комбинированный способ представляет собой комбинацию бесполюсного и полюсного способов намагничивания (рис. 2.5). При полюсном намагничивании образуется продольное поле, при котором обнаруживаются поперечные трещины. При бесполюсном намагничивании выявляются продольные дефекты (трещины, волосовины и др.) и радиальные трещины на торцовых поверхностях. При комбинированном намагничивании изделие находится под воздействием одновременно двух взаимно перпендикулярных магнитных полей, что дает возможность обнаружить дефекты любых направлений. Для намагничивания изделий может использоваться переменный, постоянный, а также импульсный ток.

В качестве магнитных порошков применяют магнезит (закись-окись железа Fe304) черного или темно-коричневого цвета для контроля изделий со светлой поверхностью. Окись железа (Fe203) бурокрасного цвета применяют для контроля изделий с темной поверхностью. Лучшими магнитными свойствами обладают опилки из мягкой стали. Для контроля изделий с темной поверхностью применяют также окрашенные порошки. Жидкой основой для смесей (суспензий) служат органические масла. При приготовлении смеси обычно в 1 л жидкости добавляют 125-175 г порошка из окиси железа или 200 г опилок. В зависимости от магнитных свойств материала контроль можно производить по остаточной намагниченности изделия или в приложенном магнитном поле. В первом случае порошок наносят на деталь при выключенном дефектоскопе, а во втором

— при включенном. При наличии дефекта частицы порошка, оседая в зоне краев трещины, обрисовывают ее контур, т.е. показывают ее месторасположение, форму и длину. Детали, обладающие большим остаточным магнетизмом, могут длительное время притягивать к себе продукты истирания, которые могут вызвать повышенный абразивный износ. Поэтому указанные детали обязательно размагничивают. Наибольшее распространение в депо и на заводах нашли магнитные дефектоскопы переменного тока: круглые, неразъемные ДГЭ-М, седлообразные ДГС-М и настольные ДГН-1Б. Все они являются приборами соленоидного типа.

Методы ультразвуковой дефектоскопии. Ультразвуковая дефектоскопия основана на свойстве ультразвуковых колебаний распространяться в твердом или жидком теле и отражаться от границ раздела двух сред (включения — металл, жидкость — газ и т.д.).

Ультразвуковыми волнами называют упругие механические колебания, имеющие частоты более 20 кГц. Этот вид дефектоскопии применяют для обнаружения внутренних пороков деталей независимо от материала, из которого они изготовлены. Ультразвуковая дефектоскопия используется как для контроля отдельных деталей, так и деталей, находящихся в узлах, например, можно выявить дефекты: под-ступичной части оси колесной пары; шеек коленчатого вала; в болтах крепления полюсов электрических машин и т.д.

В вагонных депо и на ремонтных заводах распространен дефектоскоп УЗД-64, работающий по эхоимпульсному методу. Генератор импульсов через определенные промежутки времени включает развертки и электронный блок индикатора расстояния (глубиномера) и одновременно с этим подает на короткое время электрическое напряжение на пьезопластину искателя-излучателя. Под воздействием генератора развертки электронный луч на экране дефектоскопа перемещается с частотой 50 Гц из левой его части в правую. На экране дефектоскопа появляется светящаяся почти прямая линия развертки с отклонением вблизи начальной точки. После каждого электрического удара пьезопластина искателя совершает определенное количество колебаний, посылая УЗК в деталь. Отраженная волна воздействует на пьезопластину искателя-приемника. Искатель преобразует УЗК в электрическое переменное напряжение, частота и длительность которого соответствуют частоте и длительности импульса отраженной волны. В усилителе положительная часть переменного напряжения усиливается и подается на вертикальные пластины электронно-лучевой трубки. В зависимости от того, когда напряжение от усилителя попадает на эти пластины, в том или ином месте линии развертки произойдет отклонение электронного луча.

К капиллярным методам контроля относятся цветная дефектоскопия, люминесцентная и люминесцентно-цветная. Все капиллярные методы основаны на проникновении индикаторной жидкости в нарушенные поверхности деталей. Дефект будет четко виден только в том случае, если между ним и неповрежденным участком поверхности будет значительный оптический (яркостный или цветовой) контраст. Для того чтобы дефекты были хорошо видны невооруженным глазом, применяют контрастные индикаторные жидкости. Технология проведения контроля по существу почти одинакова для всех капиллярных методов и сводится к следующему: деталь промывают ацетоном, растворителем 645 или бензином Б-70; смачивают ее индикаторной жидкостью; удаляют излишки. Наносят на поверхность изделия проявитель (водяные растворители каолина, мела или белую краску).

Если деталь имеет трещину, то проникающая жидкость под действием капиллярных сил заполняет микропоры проявителя, который действует как промокательная бумага. В результате над трещиной появится цветная линия, копирующая форму и размеры дефекта.

Аппаратура для капиллярных методов контроля подразделяется на портативную переносную и стационарную.

Для цветного метода выпускается переносной дефектоскоп ДМК-4. В него входят емкость с жидкостью, кисти, краскораспылитель, эталоны, лупы. Для люминесцентного контроля выпускаются стационарные дефектоскопы ЛД-2, ЛД-4, КД-21Л, переносные КД-31Л, КД-32Л и механизированный крупногабаритный стационарный ЛДА-3. При капиллярных методах контроля необходимо на рабочих местах соблюдать правила противопожарной безопасности. Отдельные рабочие места или специальные помещения должны оборудоваться вытяжной вентиляцией и средствами затемнения.

Источник

Способы выявления неисправностей и методы неразрушающего контроля деталей сборочной единицы вагона

Методы акустического контроля основаны на свойстве упругих волн создавать тесные связи с некоторыми свойствами материалов (анизотропией, плотностью, упругостью и др.) Поскольку акустические свойства твердых веществ и воздуха значительно разнятся, становится возможным выявление с помощью акустических методов неразрушающего контроля малейших дефектов, определение качества шлифовки и толщины поверхностей.

Сфера применения акустических методов довольно широка. Идею, связанную с регистрацией и анализом параметров упругих волн используют ультразвуковые дефектоскопы. Их применение имеет широкую область: все, проводящие акустические волны материалы. Методы контроля делятся на активные и пассивные, в зависимости от характера взаимодействия с контролируемым объектом. В первом случае исследуются волны, которые возникают в самом объекте, в этом случае по шумам работающего устройства можно сказать о его исправности, неисправности и даже определить характер неисправности. К активным методам относятся способы, базирующиеся на измерении интенсивности пропускаемого или отражаемого объектом акустического сигнала.

Акустические методы неразрушающего контроля используются для обнаружения как внутренних, так и поверхностных дефектов (нарушений сплошности, неоднородности структуры, межкристаллитной коррозии, дефектов склейки, пайки, сварки и т.п.). Этот метод дает возможность измерять геометрические параметры, когда доступ к изделию затруднен, а также физико-механические свойства металлов и изделий из них без их разрушения. Методы звукового диапазона (импедансный, свободных колебаний и др.) методы ультразвукового диапазона (эхо-импульсный, резонансный, теневой, эмиссионный, велосиметрический).

Магнитные методы неразрушающего контроля предполагают анализ взаимодействия контролируемого объекта с магнитным полем. Их используют чаще всего для обнаружения внутренних и поверхностных дефектов объектов, выполненных из ферромагнитных материалов.

Основные магнитные методы неразрушающего контроля – магнитопорошковый, феррозондовый, индукционный и магнитографический метод. Самый распространенный из способов неразрушающего контроля – магнитопорошковый. Он основывается на явлении неоднородности магнитного поля над местом дефекта. Чтобы произвести контроль магнитопорошковым методом, готовят сначала поверхность контролируемого объекта, намагничивают ее и обрабатывают магнитной суспензией. Металлические частицы в неоднородном магнитном поле над повреждением притягиваются друг к другу, образуя цепочные структуры, которые сразу выявляются при осмотре деталей.

Магнитно-порошковый метод широко применяется на заводах промышленности, ремонтных предприятиях. Он дает возможность выявить поверхностные трещины, микротрещины, волосовины, флокены и другие дефекты.

Остальные методы имеют схожий принцип, только вместо магнитного порошка в разных случаях для создания и регистрации магнитного поля используется катушка индуктивности (индукционный метод), магнитная лента и датчик с магнитной головкой (магнитографический метод), феррозондовый датчик, который регистрирует поля рассеивания (феррозондовый метод).

Магнитографический метод чаще всего используют для контроля сварных соединений. Он дает возможность выявлять трещины, непровары, шлаковые и газовые включения и другие дефекты в сварных швах. Феррозондовый метод используется для обнаружения тех же дефектов, что и магнитопорошковый метод. Он позволяет также определять дефекты на глубине до 20 мм, с его помощью измеряют толщину листов и стенки сосудов, при наличии двухстороннего доступа.

Вихретоковые методы неразрушающего контроля предполагают исследование взаимодействия электромагнитоного поля вихретокового преобразователя с наводимым в объекте контроля электромагнитным полем вихревых токов с частотой до 1 млн. Гц.

Этот метод служит для контроля объектов, изготовленных из проводников тока. Метод позволяет получить информацию о химическом составе и геометрическом размере изделия, о структуре материала, из которого объект изготовлен, и обнаружить дефекты, залегающие на поверхности или в подповерхностном слое (на глубине 2-3 мм). Наиболее часто используемый прибор этого метода – вихретоковый дефектоскоп.

Принцип контроля – следующий: катушка индуктивности возбуждает в объекте контроля вихревые токи, их регистрирует приемные измеритель, в роли которого выступает та же самая или другая катушка. Интенсивность распределения токов в контролируемом объекте дает возможность судить о размерах изделия, свойствах материала, наличии несполошностей.

Основными методами вихретокового контроля также являются метод рассеянного излучения, который построен на регистрации рассеянных волн или частиц, отраженных от дефекта, и эхо-метод, или метод отраженного излучения, базирующийся на регистрации отраженных от дефекта поля и волны.

На основе метода вихревых токов разработаны и широко применяются приборы для измерения толщины листов и покрытий, диаметра проволоки и прутков. Этот метод применяется для профилактического контроля лопаток турбин газотурбинных двигателей, сварных и литых узлов элементов конструкций и др.

Часовой пояс GMT +3, время: 03:05 .

Рисунок 2 — Контроль внутренней поверхности обода колеса

Рисунок 1 — Контроль наружной поверхности обода колеса

Траектории сканирования