Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Выбор метода неразрушающего контроля тягового хомута

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Факультет: ИЗО

Кафедра: «Проектирования и эксплуатации автомобилей»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Неразрушающие методы контроля»

на тему «Выбор метода неразрушающего контроля тягового хомута »

Проверил Выполнил

преподаватель студент гр.08-В-428

Михайлова Н.А. № зач. кн. 08-В-405

Кадетов Е.В.

Екатеринбург

2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 ВЫБОР ОБЪЕКТА………………………………………………………...3

2 ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛА……………………………………………….3

3 ДЕФЕКТЫ ……………………………………………………….................4

4 ВЫБОР МЕТОДА КОНТРОЛЯ И ЕГО ОПИСАНИЕ........................5

4.1 Физика процесса…………………………………………………………6

4.2 Технические средства феррозондового контроля изделий………….8

4.3 Феррозондовые дефектоскопы…………………………………………8

4.4 Феррозондовые преобразователи……………………………………..9

Общие положения метода………………………………………………10

4.6 Средства контроля…………………………………………………….12

5 КОНТРОЛЬ ТЯГОВОГО ХОМУТА...................................................13

5.1 Подготовка установки к работе………………………………………13

5.2 Последовательность контроля тягового хомута……………………14

5.3 Обнаружение дефекта и оценка его параметров……………………...19

6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

7 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технологическая карта феррозондового

контроля………………………………………………22

1 ВЫБОР ОБЪЕКТА

Выбран объект контроля: тяговый хомут (рисунок 1).

Зона контроля: внешних сторон тяговых полос (рисунок 2).

Рисунок 1- Тяговый хомут

Рисунок 2 – Контроль внешних сторон тяговых полос

2 ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛА

Материал:

Тяговый хомут отлит из низколегированной стали, имеющей предел прочности не менее 560 МПа, предел текучести не менее 450 МПа, относительное удлинение не менее 15%, поперечное сужение не менее 30%, ударную вязкость при минус 60°С не менее 25 Дж/м2. Твёрдость детали от 192 до262 НВ.

3 ДЕФЕКТЫ

Тяговые хомуты имеют ряд эксплуатационных и конструктивных недостатков, наибольшее количество тяговых хомутов бракуется по трещинам. В сумме из-за трещин и литейных пороков происходит - около 80% тяговых хомутов. Дефекты разделяются на поверхностные и подповерхностные трещины, литейные раковины.

Данные дефекты встречаются

- в нижней и верхней тяговой полосе;

- в переходах от задней части к тяговым полосам;

- в кромках задней опорной части;

- в переходах от соединительных планок к тяговым полосам;

- в соединительных планках;

- в переходах от ушек для болтов к тяговой полосе;

- в переходах от приливов отверстия для клина к тяговым полосам;

4 ВЫБОР МЕТОДА КОНТРОЛЯ И ЕГО ОПИСАНИЕ

Так как тяговый хомут состоит из металла способного к намагничиванию, будет целесообразно использовать магнитный вид неразрушающего контроля. Он основан на анализе взаимодействия магнитного поля и объекта контроля (ОК). применим лишь к деталям из металлов и сплавов, способных к намагничиванию. Основные задачи магнитного неразрушающего контроля (НК): контроль сплошности – дефектоскопия, измерение размеров – толщинометрия, контроль физико-механических свойств – структуроскопия. В отличие от двух последних на железнодорожном транспорте актуальна магнитная дефектоскопия. С ее помощью выявляют поверхностные и подповерхностные дефекты на свободных или открытых для доступа частях деталей.

4.1 Физика процесса

Феррозондовый метод контроля основан на обнаружении феррозондовым преобразователем (ФП) магнитных полей рассеяния дефектов в предварительно намагниченных деталях и предназначен для выявления подповерхностных дефектов типа нарушений сплошности: волосовин, плен, трещин, ужимов, закатов, раковин и др. Феррозондовый преобразователь реагирует на резкое пространственное изменение напряженности магнитного поля над дефектами и преобразует градиент напряженности поля в электрический сигнал.

Выбор феррозондовых преобразователей в качестве индикаторов магнитного поля рассеяния над дефектами в намагниченной детали обусловлен рядом преимуществ: малой потребляемой мощностью, незначительными габаритами, высокой надежностью работы, высоким КПД и избирательностью к локальным магнитным полям рассеяния.

Чувствительность феррозондового контроля определяется совокупностью физических факторов (магнитными свойствами материала контролируемого изделия, типом дефектов и их ориентацией, шероховатостью контролируемой поверхности, способом контроля и намагничивания деталей, чувствительностью ФП и электронной аппаратуры, способом обработки сигнала ФП).

ГОСТ Р21104-02 устанавливает одиннадцать условных уровней чувствительности.

Чувствительность контролируют на стандартных настроечных образцах, имеющих естественные или искусственные дефекты.

Феррозондовому контролю подвергаются боковые рамы и надрессорные балки тележек грузовых вагонов, балансиры и соединительные балки тележек, рамы тележек ЦМВ, КВЗ И2, КВЗ-ЦНИИ, корпуса автосцепок, тяговые хомуты поглощающих аппаратов и др.

Минимальная длина выявляемого дефекта должна быть равна 2мм.

При феррозондовом методе контроля в зависимости от магнитных свойств материала, размеров и геометрии контролируемых деталей реализуются два способа контроля: способ приложенного поля (СПП), заключающийся в намагничивании деталей и регистрации, магнитных полей рассеяния дефектов при включенном (установленном на деталь) намагничивающем устройстве НУ; способ остаточной намагниченности (СОН), заключающийся в намагничивании изделий и регистрации магнитных полей рассеяния после снятия или выключения намагничивающих устройств (в остаточном магнитном поле).

Контроль СПП рекомендуется применять для изделий из материалов с коэрцитивной силой Н_с < 1280 А/м и остаточной магнитной индукцией В_г < 0,53 Тл. СОН следует применять для контроля изделий из материалов с высокими значениями коэрцитивной силы Н_с > 1280 А/м я В_г > 0,53 Тл.

Следует учитывать ложные срабатывания индикаторов дефектоскопов, не связанные с дефектами (структурная неоднородность материалов, магнитные пятна, шероховатость контролируемой поверхности, неоднородность намагничивающего поля), именуемыми помехами или фоном. Этот недостаток устранен при использовании дефектоскопов с автоматической (зависящей от фона) настройкой порога чувствительности.

4.2 Технические средства феррозондового контроля изделий

К средствам феррозондового контроля относятся: дефектоскопные феррозондовые установки, включающие в себя два дефектоскопа– градиентометра или магнитоизмерительных комбинированных прибора, намагничивающие устройства, стандартные образцы предприятий (СОГГ); дополнительные устройства, в состав которых входят измерители напряженности магнитного поля, зарядная станция, компьютер, преобразователь интерфейса.

4.3 Феррозондовые дефектоскопы

В настоящее время для феррозондового контроля используются дефектоскопы ДФ-201.1, а также магнитоизмерительные приборы — дефектоскопы Ф-205.03, Ф-205.30А, Ф-205.38. Они предназначены для обнаружения дефектов в деталях, измерения напряженности и градиента напряженности магнитного поля.

Дефектоскопы комплектуются феррозондовыми преобразователями с базой 3 или 4 мм, питаются от аккумуляторной батареи. Предусмотрено автоматическое отключение питания при разрядке аккумуляторной батареи ниже допустимого значения.

Основные технические характеристики феррозондового дефектоскопа предоставлены в таблице 1.

Таблица 1 – технические характеристики дефектоскопа ДФ-201.1

Наименование характеристик	Дефектоскоп ДФ-201.1
Уровни чувствительности контроля по ГОСТ 21104	А,Б,Д
Диапазон измерения градиента напряженности магнитного поля, А/м²	1000...200 000
Относительная погрешность измерения градиента, %, не более	10
Напряжение питания, В	8,5...13,0
Потребляемый ток, мА, не более	25
Габаритные размеры электронного блока, мм, не более	155x135x70
Масса электронного блока в чехле, кг, не более	1,4

4.4 Феррозондовые преобразователи

Феррозондовые преобразователи, применяемые при контроле деталей подвижного состава, подразделяются на:

— феррозонды – полемеры, предназначенные для измерения абсолютной величины напряженности магнитного поля и преобразования ее в электрический сигнал;

— феррозонды – градиентометры, используемые для измерения градиента напряженности магнитного поля от одной точки контролируемой поверхности детали к другой.

Для измерения параметров магнитных полей используются также датчики Холла, магниторезисторы, пассивные индуктивные преобразователи (ПИП).

При отсутствии дефектов в намагниченных деталях магнитные силовые линии равномерно расположены вдоль поверхности детали.

Рассмотрим магнитное поле дефекта, представляющего собой бесконечно длинную трещину с ровными краями на детали с плоской поверхностью бесконечных размеров. Деталь намагничена вдоль поверхности перпендикулярно трещине. Так как воздух в трещине имеет большее магнитное сопротивление в сравнении с сопротивлением материала детали, то магнитные силовые линии обтекают трещину как внутри, так и вне детали и формируют магнитное поле рассеяния дефекта.

4.5 Общие положения метода

Феррозондовый метод неразрушающего контроля позволяет обнаруживать дефекты в предварительно намагниченной детали. Дефекты обнаруживаются за счет выявления пространственных искажений магнитного поля над дефектом. Искаженное поле над дефектом именуется полем рассеяния дефекта или полем дефекта. Выявляются поля рассеяния с помощью ФП, преобразующего градиент напряженности магнитного поля в электрический сигнал.

Обнаруживаются поверхностные и подповерхностные (лежащие в толще материала) дефекты типа нарушений сплошности: волосовины, трещины, раковины, закаты, ужимы и т.п. Метод применяют для обнаружения дефектов сварных швов: непроваров, трещин, неметаллических включений, пор и т. п.

В зависимости от размеров выявляемых поверхностных и подповерхностных дефектов, а также глубины их залегания, ГОСТ 21104 устанавливает одиннадцать условных уровней чувствительности метода.

ФП, применяемые при контроле деталей вагонов, подразделяют на:

- ФП-градиентометры, которые преобразуют в электрический сигнал градиент напряженности магнитного поля. Они используются для измерения градиента напряженности магнитного поля и дефектоскопирования;

- ФП-полемеры, которые преобразуют в электрический сигнал напряженность магнитного поля. Они используются для измерения напряженности магнитного поля.

ФП-градиентометры реагируют на пространственную производную (пространственное изменение) магнитного поля. При дефектоскопировании они имеют преимущество перед ФП-полемерами, так как над дефектами наблюдается резкое пространственное изменение поля.

В зависимости от магнитных свойств материала, размеров и геометрии контролируемой детали применяют два способа контроля:

- способ приложенного поля, который заключается в намагничивании изделия и регистрации магнитных полей рассеяния в присутствии намагничивающего поля;

- способ остаточной намагниченности, который заключается в намагничивании изделия и регистрации магнитных полей рассеяния после снятия намагничивающего поля (в остаточном поле).

Структурные неоднородности материала, магнитные пятна, шероховатость контролируемой поверхности и неоднородность намагничивающего поля, не связанная с дефектами, порождают на выходе преобразователя сигналы, именуемые помехами или фоном. Помехи являются причиной ошибок дефектоскопирования — пропусков дефектов и ложных браковок.

На деталях сложной формы уровень фона в разных точках различается значительно. Поэтому первоначальная настройка дефектоскопа с фиксированным порогом гарантирует высокую достоверность контроля лишь на определенном участке детали. При переходе к другому участку дефектоскоп необходимо перестраивать, что усложняет дефектоскопирование. Для того, чтобы его упростить, используются дефектоскопы с автоматической (зависящей от фона) перестройкой порога.

Феррозондовый контроль деталей проводя по операционным картам по ГОСТ 3.1502 или технологическим картам, составленным на основе настоящего РД и утвержденным главным инженером предприятия.

4.6 Средства контроля

К средствам контроля относятся:

- дефектоскопные феррозондовые установки;

- дополнительные устройства.

Феррозондовые установки включают в себя:

- два дефектоскопа;

- намагничивающие устройства;

- стандартные образцы предприятий.

В качестве дефектоскопов применяют дефектоскопы-градиентометры или магнитоизмерительные комбинированные приборы.

Дополнительные устройства:

- измеритель напряженности магнитного поля;

- зарядная станция;

- компьютер;

- преобразователь интерфейса.

Метрологическое обеспечение дефектоскопов-градиенометров, магнитоизмерительных комбинированных приборов и измерителей напряженности магнитного поля осуществляется в соответствии с ПР 50.2.006-94, ПР 50.2.009-94.

5 КОНТРОЛЬ ТЯГОВОГО ХОМУТА

5.1 Подготовка установки к работе

- подготовить дефектоскоп-градиентометр к работе и настроить рабочую чувствительность на отраслевом стандартном образце ОСО-НО-022 выполнив следующие операции;

- включить питание дефектоскопа нажав кнопку "ПИТАНИЕ",

нажать кнопку "ТЕСТ" и проверить напряжение аккумуляторной батареи. Если стрелка измерительного прибора находится вблизи левой границы синего сектора или вне его, то необходимо произвести смену аккумуляторной батареи на полностью заряженную, а разряженную батарею поставить на зарядку;

- настроить рабочую чувствительность дефектоскопа;

- установить преобразователь вертикально на поверхность стандартного образца на любой дефект. При этом продольная ось преобразователя должна быть параллельна силовым линиям намагничивания в стандартном образце;

- кнопками настройки чувствительности установить наименьшую чувствительность на индикаторе при которой стрелка измерительного прибора дефектоскопа еще находится в красном секторе;

- перемещая преобразователь по поверхности стандартного образца, выбрать искусственный дефект, сигнал от которого минимальный;

- на выбранном дефекте найти положение преобразователя, при котором сигнал от дефекта максимальный;

- кнопками настройки чувствительности установить рабочую чувствительность на индикаторе при которой стрелка измерительного прибора дефектоскопа находится на границе зеленого и красного секторов;

- нажать кнопку "ПАМЯТЬ" переведя дефектоскоп в дежурный режим.

Последовательность контроля тягового хомута

Очистить деталь от загрязнений с помощью металлической щетки.

Деталь, подлежащую ремонту, с помощью кран-балки переместить на позицию контроля и закрепить в поворотном устройстве.

Подготовить дефектоскоп-градиентометр к работе согласно п. 4 настоящей инструкции.

Намагничивающее устройство МСН12-01 готово к работе без предварительной подготовки.

Произвести феррозондовый контроль тягового хомута в следующей последовательности:

- установить устройство намагничивающее МСН12-01 в середине внутренних поверхностей тяговых полос (рисунок 3);

Рисунок 3- Установка устройства

- выполнить сканирующие проходы с внешних сторон средних частей тяговых полос с шагом 5-15 мм (рисунок 4);

Рисунок 4- Шаг сканирующих проходов

- выполнить сканирующие проходы по кромкам тяговых полос (рисунок 5);

Рисунок 5- Проходы по кромкам тяговых полос

- снять намагничивающее устройство МСН12-01 с внутренних поверхностей тяговых полос и установить его на внешнюю сторону на ¼ длины полосы в сторону к задней опорной части, причем на одну и ту же тяговую полосу устанавливать тот же магнитный полюс;

- выполнить сканирующий проход по кромкам задней опорной части тягового хомута (рисунок 6);

Рисунок 6- Сканирующий проход по кромкам задней опорной части тягового хомута

- выполнить сканирующие проходы в зоне переходов от тяговых полос к задней опорной части тягового хомута (рисунок 7);

Рисунок 7- Сканирующие проходы в зоне переходов от тяговых полос к задней опорной части тягового хомут

- выполнить сканирующие проходы с внутренних сторон тяговых полос от середины тяговых полос до перехода к задней части опорной части (рисунок 8);

Рисунок 8- Сканирующие проходы с внутренних сторон тяговых полос

- переставить намагничивающее устройство МСН12-01 на ¼ длины полосы в сторону соединительных планок и выполнить сканирующие проходы с внутренних сторон тяговых полос от середины тяговых полос до перехода к соединительным планкам (рисунок 9);

Рисунок 9- Сканирующие проходы с внутренних сторон тяговых полос

- выполнить сканирующий проход вдоль кромок соединительных планок (рисунок 10);

Рисунок 10- Сканирующий проход вдоль кромок соединительных планок

- выполнить сканирующие проходы в зонах перехода от приливов отверстия под клин тягового хомута к тяговым полосам (рисунок 11);

Рисунок 11- Сканирующие проходы в зонах перехода от приливов отверстия под клин тягового хомута к тяговым полосам

- переставить намагничивающее устройство МСН12-01 на внутренние поверхности тяговых полос на ¼ длины полосы в сторону соединительных планок и выполнить по одному проходу в зоне сочленения тяговой полосы с кронштейнами (рисунок 12);

Рисунок 12- Проход в зоне сочленения тяговой полосы с кронштейнами

5.3 Обнаружение дефекта и оценка его параметров

Если при сканировании феррозондовым преобразователем над какой-либо точкой детали сработали звуковой и световой индикаторы дефекта и показания стрелочного индикатора превысили 25% шкалы (стрелка перешла в красный сектор шкалы), следует провести вокруг этой точки очистку и осмотр контролируемой поверхности. Убедиться в том, что срабатывание индикаторов вызвано дефектом, а не стало результатом перекоса, вращения, отрыва от поверхности феррозондового преобразователя и не связано с шероховатостью поверхности контроля.

Если в любой точке контролируемой зоны сработали звуковой и световой индикаторы дефекта и показания стрелочного индикатора превысили 50% шкалы или сигналы любой интенсивности появились в точках, где обычно сигналов не наблюдается, и после осмотра поверхности не найдено видимых трещин или каких-либо поверхностных дефектов, для установления причины появления сигналов провести датчиком повторно по месту появления сигнала, найти точку максимума и отметить ее мелом на поверхности.

Произвести преобразователем несколько параллельных проходов справа и слева от меловой отметки, снова фиксируя мелом места максимумов. Если отметки выстраиваются в линию, она обрисовывает конфигурацию невидимого дефекта и определяет его длину.

Если сигнал наблюдается только в одной точке поверхности, он может быть вызван локальным изменением структуры металла. Такой сигнал из рассмотрения следует исключить.

При обнаружении дефекта произвести измерение его длины (для невидимого дефекта –длины зоны, на которой наблюдается сигнал дефектоскопа) и зафиксировать характер дефекта (поперечный, наклонный, продольный). Место и границы дефекта очертить мелом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы было рассмотрено: тяговый хомут, состав и свойства материала из которого он изготовлен, магнитное поле, его характеристики, анализ неоднородности магнитного поля над дефектом, схемы и методы неразрушающего контроля, его классификация и применение. На основе свойств материала, мест и видов дефектов тягового хомута, неоднородности магнитного поля над дефектом был выбран метод неразрушающего контроля.

Был подробно изучен феррозондовый дефектоскоп-градиентомер, его реализация и принцип работы, настройка браковочной чувствительности с помощью стандартного образца предприятия СОП-НО-021.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Ахмеджанов Р.А. Феррозондовый метод неразрушающего контроля: Конспект лекций / Р.А. Ахмеджанов, С.В. Вебер, Н.В. Макарочкина/ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2004. 80с.
Косарев Л.Н. Феррозондовый метод неразрушающего контроля деталей вагонов: Руководящий документ / Л.Н. Косарев, Г.Г. Газизова, Н.Н. Олефиренко / Министерство путей сообщения РФ. Москва, 2000. 73с.
Криворудченко В.Ф., Ахмеджанов Р.А. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / В.Ф. Криворудченко/ Маршрут. Москва, 2005. 436с.

Выбор метода неразрушающего контроля тягового хомута 📙 Контрольная → 🆔 20187