Ультразвуковой контроль

Испытания колесных пар без  выкатки

Для проведения ускоренных экономичных испытаний без выкатки  моторных колесных пар высокоскоростных поездов DBAG центр TZF совместно с институтом IZFP разработал, изготовил и испытал  полуавтоматическую установку ультразвуковой дефектоскопии с электронной  системой на 48 измерительных каналов. Соответствующее программное обеспечение  также подготовлено в институте IZFP.

В создании этой компактной системы для объемных и поверхностных  испытаний, кроме центра TZF и института IZFP, приняли участие проектно-технологическая  группа TEG (механические компоненты блоков испытательных головок), Федеральное  бюро исследований и испытаний материалов ВАМ (технология испытания моторных колесных пар поездов ICE без выкатки) и компания Windhoff (подъемное устройство).

В состав установки входят следующие компоненты:

· ультразвуковые датчики  и соответствующие электронные  устройства для обработки данных, программное обеспечение для  испытания колес моторных осей, средства документирования и архивирования  полученных данных;

· система подъема с  устройством вращения колесных пар;

· узел включения и позиционирования блока ультразвуковых датчиков на поверхностях катания и торцовой части колес;

· матрица для соединения датчиков.

В своей работе я рассмотрела  современный дефектоскоп УД4-Т.

Дефектоскоп состоит из следующих  основных составных частей

* блок электронный;

* сетевой адаптер;

* головные телефоны;

* комплект инструмента  и принадлежностей.

Необходимые для нормального  функционирования ручные пьезоэлектрические преобразователи ПЭП, кабели для  подключения ПЭП, дискета с программный  обеспечением (ПО) для ПЭВМ и др. входят в комплект инструмента и принадлежностей.

БЭ предназначен для генерации импульсных УЗК необходимой частоты, приема и усиления отраженных сигналов, их временной и амплитудной селекции и отображения на ЖКД, а также для измерения характеристик дефектов, управления АСД и сохранения/вызова информации в/из памяти дефектоскопа.

В качестве АСД (порогового индикатора) используется световой индикатор  дефекта, встроенный в БЭ звуковой индикатор  и (или) головные телефоны, которые подключены к соответствующему разъему БЭ. Типовой  интерфейс RS232 предназначен для подключения  персонального компьютера с принтером.

Автоматическая регулировка  чувствительности. Временная регулировка  чувствительности. Изменение чувствительности дефектоскопа осуществляется за счет изменения усиления приемного тракта. Значение усиления индицируется в верхней  части экрана ЖКД правее символа" ^ ". При этом большему значению " ^ " соответствует большее усиление и наоборот. Для наиболее распространенного  эхо-метода большей чувствительности соответствует большее значение усиления " г" и наоборот. Для ЗТМ и теневого метода имеет место обратная зависимость.

Методика настройки чувствительности дефектоскопа основана на том, что значение требуемой чувствительности задано относительно опорного сигнала (сигнала  от эталонного отражателя).

В зависимости от конкретного  случая контроля значение требуемой  чувствительности может быть:

* равным нулю (в этом  случае чувствительность определяется  положением вершины опорного  сигнала на пороге АСД);

* отрицательным (в этом  случае для настройки чувствительности  необходимо дополнительно увеличить  усиление на заданную величину; при этом, чем более отрицательное знамение требуемой чувствительности, тем выше чувствительность дефектоскопа и наоборот).

Настройку чувствительности можно осуществлять двумя способами:

* "классическим" - подводя  вершину опорного сигнала к  порогу АСД;

* "автоматическим" способом. В этом случае опорный сигнал  может иметь любую амплитуду  в пределах от 1,5 до 7,5 делений.  Для него выполняется операция "СТОП-КАДР" (сигнал запоминается  дефектоскопом), далее устанавливается  (при необходимости) значение  требуемой чувствительности и  дается команда на выполнение  настройки.

В дефектоскопе предусмотрено:

* индикация фактического  значения установленной в данный  момент чувствительности. При использовании  "автоматического" способа  в момент окончания настройки  значения требуемой и фактической  чувствительностей совпадают. Если  после этого изменялось усиление, то синхронно будет изменяться  и значение фактической чувствительности. По разности значений требуемой  и фактической чувствительности  можно определить, на сколько  изменена чувствительность;

* быстрое увеличение усиления  на заданную величину (параметр "ДОП.  УСИЛ.", равный от 0 до 12 дБ), что  для эхо-метода соответствует переходу от браковочной чувствительности к поисковой;

Устройство ВРЧ предназначено  для подавления шумов ПЭП (в зоне действия зондирующего импульса) с  целью обеспечения требуемой  мертвой зоны. Кроме того, ВРЧ  применяется для выравнивания чувствительности по глубине контролируемой детали (с  целью компенсации затухания  и рассеяния УЗК), а также подавления сигналов от конструктивных отражателей (например, колец подшипников).

Температура окружающего  воздуха должна находиться в пределах:

* от минус 10 до +50° С (для стандартного исполнения дефектоскопа);

* от минус 30 до +50° С (для исполнения дефектоскопа с расширенным температурным диапазоном).

Глава 3.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

В своей работе я рассмотрела  принцип действия дефектоскопа УД4-Т  «Томографик».

УЗК колесных пар должен проводиться в соответствии с  настоящим руководством по комплексному ультразвуковому контролю колесных пар вагонов РД 07.09-97. Технологический  контроль должны определять последовательности технологических операций при проведении УЗК детали с учетом характеристик  объекта, средств и условий контроля. Он утверждается руководителем (главным  инженером) предприятия по представлению  руководителя подразделения НК или  работника, выполняющего его функции.

Ультразвуковой контроль ближней подступичной части оси  колесной пары проводят при полном освидетельствовании колесных пар  грузовых и пассажирских вагонов.

Выполняют путем сканирования наклонным ПЭП (частота -2,5 МГц, угол ввода - 50°) по цилиндрической поверхности  шейки оси.

Браковочная чувствительность соответствует выявлению эталонного отражателя в КО - поперечного пропила глубиной 1,5 мм выполненного на расстоянии 280-330 мм от торца оси.

Для проведения данного метода контроля была выбрана ось РУ1 с напрессованными и со снятыми внутренними кольцами. Ось изготовлена из стали ОсВ, ее шероховатость: Rz 20,твердость HВ 200.

Рисунок 9 - Ось РУ1

3.1 Подготовка детали к  проведению контроля

Перед проведением УЗК  участки поверхности контролируемой оси РУ1, в которые вводится ультразвук, должны быть подготовлены. Для этого следует:

чистить их от загрязнений;

устранить зачисткой возможные  грубые риски, выступающие заусенцы от клейм;

крашенные поверхности не должны иметь отслоений или наплывов краски.

Толщина слоя краски не должна быть более 100 мкм, в противном случае она должна быть устранена.

для создания акустического  контакта ПЭП с проверяемым изделием используют жидкие среды повышенной вязкости, обеспечивающие эффективное  смачивание поверхности изделия  и не содержащие механических примесей, (было выбрано машинное масло).

3.2 Подготовка аппаратуры  к проведению контроля

Перед проведением УЗК  фиксируют рабочие режимы дефектоскопа и ультразвукового преобразователя. Важнейшими рабочими режимами дефектоскопа являются его браковочный уровень  чувствительности ("ослабление"), масштаб развертки, а также соответствующие  установленному масштабу развертки  границы зоны контроля. При подготовке и настройке аппаратуры проводятся следующие операции:

установка органов управления электронного блока дефектоскопа в  исходные положения;

подключение соответствующего преобразователя;

установка масштаба развертки;

определение браковочных  режимов чувствительности.

Подготовка дефектоскопа к работе.

.1. Предварительная подготовка  дефектоскопа к контролю.

· Электропитание дефектоскопа может осуществляться от встроенной АБ или непосредственно от сети переменного  тока (220 В, 50 Гц) через источник питания. Время непрерывной работы от полностью заряженной встроенной АБ составляет не менее 8 часов. Разряженное состояние АБ индицируется светодиодом «Разряд» на передней панели прибора.

· Загорание светодиода «Разряд» сигнализирует об автоматическом отключении дефектоскопа через 15-20 минут работы.

· Для обеспечения максимальной продолжительности работы встроенной АБ необходимо ежедневно перед началом  работы осуществлять подзарядку до момента  погасания

· светодиодного индикатора «Заряд». Для обеспечения электропитания дефектоскопа от сети переменного тока необходимо подключить его к сети через источник питания. Дефектоскоп при этом остается работоспособным, а подзарядка встроенной АБ осуществляется автоматически.

· Включить дефектоскоп тумблером  «Вкл.-откл.» на верхней (коммутационной) панели. При этом раздается звуковой сигнал, и на экране появляется таблица (меню) «Режим работы».

· Частоту ультразвука  устанавливают 2,5 МГц.

· Для вызова требуемого типового варианта выполнить следующие  операции кнопками или выделить темным фоном строку «Вызов настройки» (меню «Режим работы»);

· набрать номер требуемого типового варианта (согласно таблице  настроек для ближней подступичной части № 131, 134 ) с помощью кнопок или нажатием кнопки F с последующим набором номера настройки оцифрованными кнопками (после чего повторно нажать кнопку F );

· нажатием кнопки вывести  на экран дефектоскопа соответствующую  вызванному типовому варианту А-развертку (дефектограмму);

· нажатием кнопки ? вызвать  на экран таблицу «Настройка»  и установить значение браковочной  чувствительности контроля контролируемой зоны оси . Для установки чувствительности используются пропилы (модели дефектов), выполненные в СОП 07.09.01 оси РУ1:

а) установить ПЭП в точку  ввода ультразвука в соответствии с акустической схемой контроля проверяемой  зоны на СОП 07.09.01 оси РУ1

б) перемещая ПЭП, найти  такое его положение (точку "наилучшей  видимости дефекта"), при котором  амплитуда эхо-сигнала от модели дефекта, расположенной в соответствующей  зоне СОП 07.09.01 оси РУ1, имеет максимальное значение

· Подключить к гнезду на верхней панели дефектоскопа напрямую или через переходной кабель требуемый  ПЭП. и установить его на смазанную  контактной жидкостью поверхность  КО .

Контроль ближней подступичной части оси.

. УЗК ближней подступичной  части оси в зоне под внешней  кромкой ступицы.

Выполняют наклонным или  комбинированным ПЭП (частота - 2,5 МГц, угол ввода - 18) по зарезьбовой канавке (оси РУ1).

Браковочная чувствительность соответствует выявлению эталонного отражателя в КО - поперечного пропила глубиной 3 мм на расстоянии 280-330 мм от поверхности сканирования.

В соответствии с ГОСТ 4491-86 п. 1.13, металл колесных центров должен обладать прозвучиваемостью. Такой  контроль производится следующим образом: ультразвуковой преобразователь устанавливается  на ободе образца (фрагмента) колесного  центра с удовлетворительной микроструктурой. На экране дефектоскопа выставляется величина донного эхо-сигнала на уровне контрольного уровня (рис. 10)

Рис. 10. Настройка ультразвукового  эхо-импульсного дефектоскопа на стандартном образце

Схема ультразвукового контроля колесного центра на прозвучиваемость представлена на рис. 11. Если величина зерна контролируемой отливки превышает  допустимую, то затухание ультразвуковой волны будет больше и высота эхо-сигнала  на экране дефектоскопа ниже контрольного уровня. Такой колесный центр будет забракован и отправлен на повторную термическую обработку.

Рис. 11. Вид эхо-сигнала  на экране дефектоскопа при контроле неудовлетворительной микроструктуры

3.3 Оценка результатов  контроля

Оценку качества (состояния) деталей и элемент колесных пар  по результатам НК производит дефектоскопист с привлечением, при необходимости, руководителя подразделения НК или  работника, выполняющего его функции, а также контрольного мастера или начальника отдела технического контроля, инспектора МПС. Решение о браковке принимают, если в зоне контроля виден хотя бы один эхо-сигнал с амплитудой, достигающей (или превышающей) половину вертикальной шкалы (символ «») при браковочном уровне чувствительности или же если отсутствует донный эхо-сигнал .

Детали колесной пары подлежат браковке в соответствии с нормами  браковки, указанными в соответствующей ТИ (ТК) на контроль.

Дефектоскоп УД4-Т «Томографик»

УД4-Т «Томографик» - ультразвуковой дефектоскоп, один из серии широко применяемых дефектоскопов-томографов, позволяющий качественно осуществлять неразрушающий контроль с помощью ультразвуковой дефектоскопии. Прибор имеет такие особенности, как автоматическая настройка - ВРЧ, видимость расположения дефекта в толще металла или сварном соединении, прямое измерение эквивалентной площади дефекта, оценка его конфигурации и размеров, возможность измерения акустических свойств материалов без использования дополнительного оборудования, фактических параметров применяемых ПЭП. В дефектоскопе УД4-Т применяются цифровые технологии, что позволило объединить набор различных ультразвуковых устройств, которые удовлетворят требования любого пользователя. Выбор и активация программного обеспечения происходит при помощи пользовательского «меню».