Вихретоковый метод неразрушающего контроля
advertisement
ООО МИКРОАКУСТИКА ВИХРЕТОКОВЫЙ КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ ЕКАТЕРИНБУРГ 2000 1 Содержание 1 Принцип действия вихретоковых дефектоскопов ................................................................... 3 1.1Состав вихретокового дефектоскопа .................................................................................. 3 1.2 Взаимодействие вихретокового преобразователя с объектом контроля ........................ 4 1.3 Влияние параметров дефекта на выходной сигнал преобразователя ............................. 7 1.4 Изменение сигнала при движении преобразователя ........................................................ 9 2 Классификация и применение вихретоковых преобразователей ......................................... 10 2.1 Виды ВП.............................................................................................................................. 10 2.2 Параметры дефектоскопа .................................................................................................. 12 3 Технологии контроля деталей подвижного состава железных дорог методом вихревых токов .............................................................................................................................................. 13 3.1 Узлы и детали, контролируемые вихретоковым методом ............................................. 13 3.2 Операции контроля ............................................................................................................ 16 3.3 Подготовка деталей к контролю ....................................................................................... 17 3.4 Подготовка дефектоскопа к контролю ............................................................................ 17 3.5 Обнаружение дефектов с помощью дефектоскопа ВД-113. .......................................... 18 3.6 Контроль цельнокатанных колес ...................................................................................... 19 3.7 Контроль деталей автосцепного устройства ................................................................... 22 3.8 Контроль деталей тележек ................................................................................................ 25 ПРИЛОЖЕНИЕ А Термины и Определения............................................................................. 30 ПРИЛОЖЕНИ Б Магнитное поле .............................................................................................. 31 Б.1 Силовые линии магнитного поля ..................................................................................... 31 Б.2 Напряженность магнитного поля ..................................................................................... 33 Б.3 Магнитные величины, характеризующие поведение вещества в магнитном поле .... 34 ПРИЛОЖЕНИЕ В Аппаратура неразрушающего контроля деталей подвижного состава железных дорог методом вихревых токов ................................................................................. 38 В.1 Дефектоскоп ВД 211.7 ...................................................................................................... 38 В.2 Установка вихретоковая автоматизированная МВУ-211.5 .......................................... 54 В.3 Дефектоскоп ВД-113 ......................................................................................................... 71 В.4 Технологические насадки для вихретокового преобразователя дефектоскопа ВД-113. .................................................................................................................................................... 78 В.5 Понятие о годографе ВП .................................................................................................. 79 В.6 Формирование кольца вихревых токов ........................................................................... 81 2 1 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДЕФЕКТОСКОПОВ ВИХРЕТОКОВЫХ Принцип действия вихретокового дефектоскопа можно пояснить с помощью простейшей схемы: Рисунок 1.1 — Упрощенная схема вихретокового дефектоскопа Здесь, левее зажимов, условно изображен генератор синусоидального сигнала Е с внутренним сопротивлением RГ. Генератор подключен к катушке индуктивности. На катушке от протекания тока I выделяется напряжение U. Зададимся вопросом: можно ли наблюдая за величинами тока протекающего через катушку и напряжения выделяющегося на ней обнаружить присутствие около катушки металлических проводящих объектов? На такой вопрос успешно отвечают саперы при поиске мин с помощью миноискателя. Схема миноискателя лишь деталями отличается от предложенной схемы дефектоскопа. Усложним задачу. Если перемещать катушку по поверхности проводящего объекта, не удастся ли обнаружить по показаниям приборов дефекты поверхности: трещины, раковины? (дефекты поверхности деталей во многих случаях могут привести к авариям — изломам). Оказывается это возможно. Как это происходит попытаемся объяснить в следующих разделах пособия. 1.1Состав вихретокового дефектоскопа 1.1.1 Конструктивно вихретоковый дефектоскоп содержит обычно два основных узла: вихретоковый преобразователь (ВП) и электронный блок (ЭБ) (рисунок 1.2). Рисунок 1.2 — Структурная схема вихретокового дефектоскопа 1.1.2 В вихретоковом преобразователе формируется сигнал, отражающий состояние поверхности (в том числе наличие дефектов) контролируемой детали. 1.1.3 В электронном блоке сигнал обрабатывается и принимается решение о наличии или отсутствии дефекта. 3 1.2 Взаимодействие вихретокового преобразователя с объектом контроля 1.2.1 В простейшем случае ВП представляет собой катушку (рисунок 1.3) цилиндрической формы с обмоткой, по которой протекает переменный ток. Торец катушки располагается вблизи поверхности контролируемого объекта (детали) из проводящего материала. Рисунок 1.3 — Вихретоковый преобразователь Протекание переменного тока по обмотке катушки приводит к появлению переменного магнитного поля. Картины силовых линий переменного и постоянного магнитного поля обычно сходны (см. приложение Б рисунок Б.3). 1.2.2 Переменный ток, протекающий по катушке ВП, представляет собой периодический процесс. Каждый периодический процесс характеризуется рядом параметров, среди которых наибольшее значение имеют амплитуда и частота. Наиболее распространенный периодический процесс описывается кривой, показанной на рисунке 1.4. Эта кривая называется синусоидой. Рисунок 1.4 — График синусоиды По горизонтальной оси отложено время, по вертикальной — мгновенное значение силы тока. Амплитуда колебаний Iмакс равна наибольшему значению этой величины. Процесс имеет периодический характер: спустя определенное время Т (которое называют периодом колебаний) эта величина приобретает прежнее значение. Частотой колебаний называется величина, обратная периоду: 4 f = 1/T (1.1) Частота определяет количество периодов колебаний в единицу времени (обычно за одну секунду). Единица частоты – 1 Герц (1 период в секунду). У вихретоковых дефектоскопов частота переменного тока лежит в пределах от 200 Гц до 5 МГц. Амплитуда переменного тока в преобразователе дефектоскопа находится в интервале от 1 до 500 мА. 1.2.3 Для того чтобы пояснить работу ВП, рассмотрим виток 1, через который протекает ток I1 и металлическое кольцо 2, расположенные соосно (рисунок 1.5). Предположим, что амплитуда (I1=const) тока неизменна. Такой режим в схеме, изображенной на рисунке 1, получается, если увеличивать сопротивление генератора RГ до бесконечности (реально RГ должно быть много больше сопротивления катушки переменному току). 1 — виток, 2 — кольцо, В1 — силовая линия магнитной индукции, обусловленная током I1 витка, В2 — силовая линия магнитной индукции, обусловленная током I2 кольца. Рисунок 1.5 — Виток с током и металлическое кольцо Переменный ток I1, протекающий по витку, создает переменную магнитную индукцию В1, одна из силовых линий которой показана на рисунке. Так как амплитуда тока, протекающего по витку неизменна, величина магнитной индукции В1 также не зависит от внешних воздействий. Эти силовые линии пересекают плоскость кольца, в результате чего в нем наводится переменная электродвижущая сила (ЭДС). Переменная ЭДС, наведенная в проводящем кольце, создает в нем ток I2. Ток I2, протекающий по кольцу, создает свою переменную магнитную индукцию В2, которая направлена встречно по отношению к магнитной индукции В1 витка. Поэтому общее магнитное поле в области, расположенной ниже кольца, уменьшается. Кроме того, индукция В2 наводит ЭДС в витке, направленную встречно по отношению к напряжению от протекания тока I1. Таким образом, наличие кольца вблизи ВП (витка) вызывает уменьшение (приращение) напряжения на нем. 1.2.4 Сходная картина наблюдается при работе ВП, расположенного вблизи поверхности детали из проводящего материала. Протекание переменного тока по обмотке преобразователя (на рисунке 1.6 обмотка показана в виде одного витка) приводит к возникновению переменного магнитного поля, которое про5 никает в металл. Переменное магнитное поле создает в металле ток аналогично тому, как это было у кольца (рисунок 1.5). Ток в металле протекает по замкнутому контуру, имеющему форму кольца (рисунок 1.6), и называется вихревым током. Диаметр этого кольца приблизительно равен диаметру катушки. Появление вихревого тока в металле при приближении ВП к нему вызывает также уменьшение напряжения на ВП. Рисунок 1.6 — Формирование кольца вихревых токов на поверхности детали 1.2.5 Кольцо вихревых токов охвачено силовыми линиями магнитного поля (рисунок 1.7). Эти силовые линии не могут проникнуть вглубь детали из-за ослабления магнитного поля за кольцом вихревых токов. Рисунок 1.7 — Изменение силовых линий магнитного поля в металле Поэтому кольцо вихревых токов располагается вблизи поверхности детали. Переменное магнитное поле быстро убывает по мере удаления от поверхности в глубь металла Вытеснение переменного магнитного поля и электрического тока к поверхности проводящего материала называется поверхностным эффектом, который характеризуется глубиной проникновения магнитного поля (или вихревых токов). 6 Глубина проникновения характеризует расстояние, на котором напряженность магнитного поля ослабляется в е раз (е ≈ 2,7), и зависит от удельной электропроводности и магнитной проницаемости материала детали, а также от частоты колебаний напряженности магнитного поля. Так, для меди при частоте колебаний магнитного потока 20 кГц глубина проникновения составляет около 0,8 мм. При увеличении расстояния между поверхностью детали и преобразователем магнитное поле, проникающее в металл, уменьшается и одновременно падает сила тока в кольце. Из-за этого эффекта вихретоковые дефектоскопы позволяют обнаруживать по преимуществу поверхностные трещины. 1.2.6 Таким образом, переменный ток, протекающий по катушкам ВП, создает магнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Магнитное поле вихревых токов воздействует на катушку ВП, наводя в ней электродвижущую силу (ЭДС). Регистрируя приращение напряжения на зажимах катушки, получают информацию о свойствах объекта (в том числе — о дефектах). Метод вихревых токов применяется для обнаружения дефектов, типа нарушения сплошности, на поверхности или на небольшой глубине под поверхностью детали. Следует заметить, что в общем случае (RГ ) в качестве регистрируемого параметра используют не только приращение ЭДС, но и приращение тока или изменение полного сопротивления ВП. 1.3 Влияние параметров дефекта на выходной сигнал преобразователя 1.3.1 Будем считать, что в схеме измерений дефектоскопа (внутри ЭБ) сигнал ВП, установленного на бездефектую часть детали скомпенсирован. В этом случае, выходным сигналом схемы измерений будет приращение сигнала ВП, вызванное дефектом (трещиной). В дальнейшем это приращение будем называть сигналом дефектоскопа. 1.3.2 Рассмотрим изменение вихретокового кольца и сигнала дефектоскопа при размещении преобразователя над протяженным глубоким дефектом (рисунок 1.8). 1 — металл, 2, 3 — контуры вихревых токов Рисунок 1.8 – Изменение формы кольца вихревого тока дефектом 7 Воздушный зазор в трещине не проводит электрический ток, поэтому глубокий дефект рассекает тонкое вихретоковое кольцо. По мере продвижения ВП и вихретокового кольца в направлении дефекта (рисунок 1.7, а) вихретоковое кольцо меняет свою форму и, наконец, вихретоковое кольцо разрывается (рисунок 1.8, б) на два кольца тока, которые разделены дефектом. Магнитное поле проникает на глубину в ту часть металла, которая прилегает к поверхности дефекта (рисунок 1.9). Конфигурация проникающего поля зависит, прежде всего, от глубины дефекта (рисунки 1.9, а, б, в). а) — бездефектная деталь; б) — деталь с неглубокой трещиной; в) — деталь с глубокой трещиной. Рисунок 1.9 – Зоны проникновения (выделены серым цветом) магнитного поля в металл вблизи дефекта. В результате изменяется амплитуда ЭДС, наводимой в обмотку ВП по сравнению с теми значениями, которые соответствовали бездефектному участку поверхности детали. Эти приращения параметров электрических сигналов используются для выявления дефектов. Рассмотрим как связаны приращения сигналов (относительно бездефектной детали) с параметрами дефекта: 1.3.2 Длина дефекта. Влияние протяженности дефекта на приращение сигнала дефектоскопа проявляется в том, что из-за трещины деформируется вихретоковое кольцо и, кроме того, появляются дополнительные вихревые токи, протекающие под трещиной из-за проникновения магнитного поля в металл вблизи дефекта. При этом для дефектов малой (по сравнению с диаметром катушки) протяженности длина контура вихревых токов изменяется. Максимальное удлинение приблизительно равно удвоенной длине трещины. Это изменение тем более заметно, чем меньше диаметр катушки, а значит, и кольца вихревых токов. Поэтому приращение сигнала при увеличении протяжённости дефекта, тем больше, чем меньше диаметр катушки. С целью повышения чувствительности катушка иногда наматывается на тонкий ферритовый стержень, который к тому же обеспечивает больший магнитный поток, а значит, и увеличение сигнала дефектоскопа. При длине дефекта существенно большей диаметра преобразователя образуется два вихретоковых контура (рисунок 1.8, б), что приводит к изменению наводимой ЭДС в обмотке. По мере увеличения протяженности дефекта это 8 изменение продолжает нарастать, как показывают измерения, вплоть до длины трещины приблизительно в 2,5 раза превосходящей диаметр преобразователя. Дальнейшее увеличение протяженности дефекта не вызывает дополнительного приращения сигнала дефектоскопа, т.к. форма и размеры контура вихревых токов более не изменяются. 1.3.3 Ширина дефекта. Будем считать, что длина дефекта много больше диаметра катушки ВП. Т.к. воздух можно считать изолятором, то достаточно даже небольшого раскрытия дефекта, чтобы образовались два вихретоковых контура (рисунок 1.8, б), а также дополнительные вихревые токи, обусловленные проникновением магнитного поля внутрь щели. Однако из-за шероховатости поверхностей дефекта при очень малом раскрытии возможны электрические контакты между ними, что затрудняет образование двух контуров и уменьшает проникновение магнитного поля. Поэтому у дефектоскопа существует ограничение чувствительности по ширине дефекта. Современные дефектоскопы в состоянии выявлять дефекты шириной 2-5 мкм при длине 3-5 мм и глубине около 0,1 мм. Предположим, что глубина дефекта больше глубины проникновения магнитного поля. Казалось бы, что после образования двух вихретоковых контуров с ростом ширины дефекта чувствительность не должна существенно изменяться. Однако опыт показывает, что это неверно. По мере увеличения ширины дефекта магнитное поле начинает все более проникать внутрь щели (рисунок 1.9, б). В результате увеличивается область проникновения магнитного поля и, соответственно, вихревых токов, что приводит к возрастанию сигнала дефектоскопа. 1.3.4 Глубина дефекта. По мере увеличения глубины дефекта постепенно увеличивается толщина двух контуров (рисунок 1.9, в), что приводит к возрастанию сигнала дефектоскопа. Это справедливо пока глубина дефекта меньше, чем глубина проникновения вихревых токов. 1.4 Изменение сигнала при движении преобразователя Рассмотрим изменение сигнала дефектоскопа при перемещении ВП вдоль оси, совпадающей с наибольшим размером дефекта (рисунок 1.10). а) –— длина дефекта меньше диаметра вихретокового кольца, б) — длина дефекта больше диаметра вихретокового кольца Рисунок 1.10 — Изменение выходного сигнала ВП 9 1.4.1 Изменение сигнала дефектоскопа происходит тогда, когда вихретоковое кольцо начинает пересекать дефект. В это время край дефекта находится на расстоянии радиуса от центра катушки, что следует учитывать при уточнении положения и протяженности дефекта. Для дефекта малой (по сравнению с диаметром ВП) протяженности зависимость показаний от положения ВП имеет вид (рисунок 1.10, а). Вначале приближение ВП к дефекту приводит к возрастанию сигнала. Однако, когда трещина располагается целиком внутри контура вихревых токов, сигнал дефектоскопа уменьшается. При последующем пересечении трещиной кольца сигнал дефектоскопа вначале растет, а затем уменьшается. Этот вывод остается в силе и при других вариантах движения ВП (например, перпендикулярно плоскости дефекта). 1.4.2 Для дефекта большой (по сравнению с диаметром ВП) протяженности зависимость сигнала дефектоскопа от положения ВП имеет вид (рисунок 1.10, б). Вначале приближение ВП к дефекту приводит к возрастанию сигнала также как и для дефекта малой протяжённости. При последующем движении ВП участок вихретокового контура вблизи дефекта все более вытягивается, а затем (после пересечения трещиной противоположной «стороны» вихретокового контура) происходит образование двух контуров. Дальнейшее перемещение ВП не изменяет существенно форму и размеры контуров, до тех пор, пока ВП не приблизится к другому концу дефекта. После этого картина изменяется в обратном порядке: из двух контуров получается один, который постепенно приобретает форму правильного кольца. Эта картина характерна для дефекта, который имеет длину, превышающую диаметр ВП. 1.4.3 На рисунке 1.10, б показано положение зоны максимального сигнала дефектоскопа. За начало отсчета взято положение ВП, при котором он касается края дефекта. Видно, что наибольший сигнал дефектоскопа приблизительно соответствует такому положению ВП, при котором он полностью расположен над дефектом. Поэтому длина дефекта не равна протяженности зоны максимального сигнала дефектоскопа, а больше ее приблизительно на величину равную диаметру ВП. 2 КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ВИХРЕТОКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 2.1 Виды ВП Кроме простейшей конструкции ВП с одной обмоткой известны более сложные варианты с несколькими обмотками. Среди них наиболее часто встречаются ВП с двумя обмотками. По первой (она называется возбуждающей) протекает переменный ток, со второй (измерительной) получают напряжение, обусловленное переменным магнитным полем дефекта или детали. По рабочему положению относительно объекта контроля ВП делят на проходные, накладные, комбинированные и экранные. При неразрушающем контроле на железнодорожном транспорте в основном применяются накладные и проходные ВП. 10 2.1.1 Накладные ВП обычно представляют собой одну или несколько катушек, которые своими торцами подводятся к поверхности объекта (рисунок 2.1). 1 — объект контроля, 2 — обмотка возбуждения, 3 — измерительная обмотка Рисунок 2.1 – Накладные преобразователи: а) — круглый коаксиальный, б) — со взаимно перпендикулярными осями Накладные ВП выполняют как с ферромагнитным сердечником, так и без него. Благодаря ферромагнитному сердечнику (обычно ферритовому) повышается чувствительность ВП и уменьшается зона контроля за счет локализации магнитного потока. 2.1.2 Проходные ВП делятся на внутренние, наружные и погружные. В ходе контроля преобразователи проходят либо внутри объекта (внутренние), либо снаружи объекта, охватывая его (наружные), либо погружаются в жидкий объект. На рисунке 2.2 показаны некоторые варианты исполнения проходных наружных ВП. 1 — объект контроля, 2 — измерительная обмотка, 3 — обмотка возбуждения Рисунок 2.2 — Проходные наружные ВП На рисунке 2.3 показаны некоторые варианты исполнения проходных внутренних ВП. 11 1 — объект контроля; 2 — измерительная обмотка; 3 — обмотка возбуждения. Рисунок 2.3 — Проходные внутренние ВП Накладные и проходные ВП с взаимно перпендикулярным положением осей обмоток нечувствительны к изменению электромагнитных характеристик однородных объектов контроля. При нарушении неоднородности (например, под влиянием трещины) на выходе такого ВП возникает сигнал. Их недостаток — большое влияние перекосов осей обмоток ВП относительно поверхности контроля. Комбинированные ВП представляют собой комбинацию накладных и проходных устройств. 2.1.3 Особую разновидность представляют собой экранные ВП, у которых возбуждающая и измерительная обмотки разделены контролируемым объектом. Различают накладные экранные и проходные экранные ВП. Накладными ВП проверяют объекты с плоскими поверхностями, а также в тех случаях, когда требуется обеспечить локальность и высокую чувствительность. Проходные ВП применяют при контроле линейно-протяженных объектов, а также при массовом контроле мелких изделий. Проходные ВП применяют при контроле отверстий. 2.2 Параметры дефектоскопа Важнейшим параметром дефектоскопа является чувствительность, которая определяется минимальными размерами выявляемого дефекта. Современные вихретоковые дефектоскопы позволяю надежно обнаруживать поверхностные дефекты шириной 5мкм, глубиной 0,1 мм и длиной 2 мм. Следует отметить, что эти параметры относятся к поверхности с малой шероховатостью (Ra не более 1,25). У деталей с большой шероховатостью минимальные размеры выявляемого дефекта возрастают. Другими нормируемыми параметрами дефектоскопа являются: максимально допустимое уменьшение выходного сигнала дефектоскопа при заданном расстоянии между торцом преобразователя и поверхностью детали, а также краевой эффект. 12 Благодаря тому, что показания дефектоскопа уменьшаются всего на 10-15 % при зазоре между торцом и деталью около 1 мм, прибор позволяет обнаруживать дефекты, под краской на поверхности детали. Краевой эффект выражается в том, что показания дефектоскопа изменяются по мере приближения преобразователя к краю детали. Поэтому для каждого дефектоскопа приводится минимальное расстояние между краем детали и преобразователем, которому соответствует максимально допустимое изменение показания (например, 10%). Как правило, это расстояние составляет от 1 до 7 мм. 3 ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ МЕТОДОМ ВИХРЕВЫХ ТОКОВ Аппаратуру для вихретокового контроля можно условно поделить на две группы: - автоматизированные, к которым относятся дефектоскоп вихретоковый автоматизированный ВД-211.7 и установка вихретоковая автоматизированная МВУ-211.5 - неавтоматизированные, к которым относится вихретоковый дефектоскоп ВД-113. При контроле деталей с помощью автоматизированных установок (дефектоскопов) технология проведения контроля определена программой и от дефектоскописта не зависит. При контроле деталей с помощью дефектоскопа ВД-113 для реализации высокой достоверности контроля дефектоскопист должен точно выполнять требования технологической инструкции. В разделах 3.2 — 3.6 описана технология контроля различных деталей дефектоскопом ВД-113. Порядок работы (технологии контроля) для дефектоскопа ВД-211.7 и установки МВУ-211.5 приведены в приложении В. 3.1 Узлы и детали, контролируемые вихретоковым методом 3.1.1 Перечень узлов и деталей, разрешенных к вихретоковому контролю, приведен в таблице 3.1. Т а б ли ц а 3 .1 Наименование детали, узла. Эскиз Зона контроля, положение трещин, подлежащих выявлению Цельнокатаное колесо — Обод колеса — Галтельный пе- Виды работ, при выполнении которых проводится контроль При всех видах освидетельство- Наименование дефектоскопа и стандартного образца ВД-113 МСО-037 13 реход от обода к диску — Кромки вокруг водильных отверстий — Галтельный переход от ступицы к диску — Кромки ступицы (все виды трещин) Поверхностные трещины и изломы дисков и перемычек сепаратора по периметру каждого из окон под ролики вания При полном освидетельствовании колесной пары ВД-211.7 СОП-НО-904 Ролики буксового подшипника Вся поверхность катания. Трещины любого направления При полном освидетельствовании колесной пары МВУ-211.5 СОП-НО-903 Валик тягового хомута Вся цилиндрическая поверхность. Трещины не допускаются При изготовлении и плановых видах ремонта вагонов ВД-113 МСО-038 Сепаратор латунный цилиндрических роликовых подшипников качения типа 2726 буксовых узлов грузовых и пассажирских вагонов 14 Продолжение таблицы 3.1 Наименование детали, узла. Эскиз Зона контроля, положение трещин, подлежащих выявлению Клин тягового хомута Вся поверхность. Трещины поперечные Стяжной болт поглощающего аппарата Наименование дефектоскопа и стандартного образца Вся цилиндрическая поверхность, включая резьбу. Трещины поперечные При изготовлении, ремонте сваркой и приварке новых частей. ВД-113 МСО-038 Подвеска маятниковая Вся поверхность. Трещины поперечные При изготовлении и плановых видах ремонта вагонов ВД-113 МСО-038 Балка опорная (люлечная) тележки ЦМВ Поверхность цапф. Трещины поперечные При изготовлении и плановых видах ремонта вагонов ВД-113 МСО-038 Подвеска тележки ЦМВ Вся поверхность. Трещины поперечные При изготовлении и плановых видах ремонта вагонов ВД-113 МСО-038 Шкворень рефрижераторного вагона Вся поверхность. Трещины поперечные При изготовлении и плановых видах ремонта ВД-113 МСО-038 32 Виды работ, при выполнении которых проводится контроль При изготовлении и плановых видах ремонта вагонов ВД-113 МСО-038 15 Продолжение таблицы 3.1 Зона контроля, положение трещин, подлежащих выявлению Валик подвески тормозных башмаков Вся поверхность. Трещины поперечные 31 Наименование детали, узла. Эскиз Виды работ, при выполнении которых проводится контроль При плановых видах ремонта Наименование дефектоскопа и стандартного образца ВД-113 МСО-038 Подвеска тормозного башмака грузового вагона Вся поверхность. Трещины поперечные При плановых видах ремонта вагонов ВД-113 МСО-038 Тяга распорная Вся поверхность. Трещины поперечные При изготовлении и плановых видах ремонта вагонов ВД-113 МСО-038 Тяга тормозная Вся поверхность. Трещины поперечные При изготовлении и капитальном ремонте вагонов ВД-113 МСО-038 Шкворень грузовых тележек ЦНИИ- Вся поверхность. Х3, 18-100, 18-101 Трещины поперечные При изготовлении и плановых видах ремонта вагонов ВД-113 МСО-038 3.2 Операции контроля 3.2.1 При проведении контроля выполнять следующие операции: - подготовку детали; - подготовку дефектоскопа к контролю; - обнаружение дефектов; - разбраковку. 16 3.3 Подготовка деталей к контролю 3.2.2 При подготовке деталей к контролю выполнять следующие операции: - очистить деталь от загрязнения с помощью моечных (чистящих) устройств или металлической (волосяной) щетки; - осмотреть все элементы детали с целью выявления недопустимых видимых дефектов и недопустимых износов; - если недопустимые дефекты и износы обнаружены, отметить их мелом, деталь забраковать и произвести соответствующую запись в журнал учета неразрушающего контроля; - если недопустимые дефекты и износы не обнаружены, деталь поместить на позицию контроля и при необходимости закрепить. 3.4 Подготовка дефектоскопа к контролю 3.4.1 Подготовка дефектоскопа ВД-211.7 или установки МВУ-211.5 полностью описана в соответствующих руководствах по эксплуатации. 3.4.2 Подготовка дефектоскопа ВД-113 состоит из двух этапов: - проверки работоспособности (например, с помощью руководства по эксплуатации); - настройки рабочей чувствительности над определенным дефектом стандартного образца, указанным в технологической инструкции. 3.4.3 Настройку рабочей чувствительности дефектоскопа ВД-113 осуществлять в следующей последовательности: - кнопками регулировки чувствительности, выставить максимальную чувствительность (16 позиция) дефектоскопа; - установить ВП на поверхность, имитирующую заданную шероховатость в бездефектной зоне; - сканировать бездефектную поверхность вдоль продольной оси стандартного образца со скоростью не более 5 см/с; - уменьшить чувствительность прибора до позиции, при которой произойдет выключение индикаторов дефекта; - сканировать рабочую поверхность над конкретным искусственным дефектом вдоль продольной оси образца. Убедиться в надежном срабатывании индикаторов дефекта при перемещении ВП над дефектом; - установить ВП над дефектом на участке поверхности, соответствующем максимальным показаниям стрелочного индикатора; - кнопками регулировки чувствительности дефектоскопа добиться, чтобы отклонение стрелки индикатора над дефектом составляло 50-75 % шкалы. Последние две операции являются операциями настройки порога. Только при тщательном выполнении этих операций дефектоскоп позволит достоверно обнаруживать дефекты при отсутствии ложных срабатываний. В конкретных технологических инструкциях процедура настройки может отличаться от описанной выше. 17 3.5 Обнаружение дефектов с помощью дефектоскопа ВД-113. 3.5.1 Установить ВП на контролируемую деталь так, чтобы ось преобразователя совпадала с нормалью (перпендикуляром) к поверхности детали. Перемещать ВП вдоль линий сканирования (сканировать деталь). При этом угол между осью преобразователя и нормалью к поверхности детали (см. рисунок 3.1) не должен превышать семи градусов. 4 5 3 2 1 1 — поверхность контролируемой детали; 2 — линия сканирования; 3 — преобразователь; 4 — нормаль к поверхности детали; 5 —ось преобразователя Рисунок 3.1 — Угол между осью преобразователя и нормалью к поверхности детали. Для контроля цилиндрических деталей с диаметром менее 200 мм использовать специальные технологические насадки, описанные в приложении В.4. На рисунке 3.2 в качестве примера показан ВП, установленный в технологическую насадку на поверхности валика подвески тормозного башмака. Рисунок 3.2 — Контроль валика подвески тормозного башмака с помощью технологической насадки МП 928-01 18 3.5.2 Если при сканировании в некоторой точке поверхности детали сработал индикатор дефекта (появился сигнал дефекта), выполнить следующие операции: - провести повторно ВП по месту появления сигнала; - найти точку максимального сигнала (по стрелочному прибору) и мелом нанести метку на поверхности детали; - зачистить зону предполагаемого дефекта до удаления локальной шероховатости; - снова проконтролировать зону появления сигнала. 3.5.3 Если срабатывание индикаторов дефекта повторится, выполнить преобразователем параллельные проходы с шагом 3-5 мм сначала слева и справа, затем снизу и сверху от метки, фиксируя точки максимумов новыми метками. Параллельные проходы производить до прекращения срабатывания индикаторов дефектов. Для цилиндрических деталей выполнять проходы параллельно ее продольной оси. 3.5.4 Если метки выстроятся в линию, осмотреть отмеченный участок и убедиться в наличии трещины. Исключать из рассмотрения: - одиночные сигналы, вызванные неровностями контролируемой поверхности; - сигналы, не подтвердившиеся при параллельных проходах; - сигналы, вызванные ступенчатой конструкцией детали (краевой эффект). 3.6 Контроль цельнокатанных колес Контролю подлежат цельнокатаные колеса, изготовленные из колесной стали по ГОСТ 10791—89, с шероховатостью поверхности Rz 80 — Rz 160. Для контроля колес использовать вихретоковый дефектоскоп ВД-113. Рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 настроить над дефектом 2 мм (ИД 5) поверхности Б стандартного образца ОСО-НО-037 и увеличить ее значение на 2 сегмента. Основные типы дефектов (по классификации неисправностей вагонных колесных пар и их элементов ИТМ-1-В), подлежащих выявлению в цельнокатаном колесе: 30 — продольные трещины в ободе; 31 — поперечные единичные трещины в ободе; 32 — сетка термических трещин в ободе; 33 — трещины в диске; 34 — трещины в ступице. Шаг сканирования для каждой зоны указан при описании операций контроля конкретных деталей. 19 3.6.1 Последовательность операций при контроле цельнокатаных колес: - колесную пару разместить на позиции контроля; - выполнить круговые сканирующие проходы по наружной и внутренней граням обода колеса (рисунок 3.3). Количество проходов определяется толщиной обода и может меняться от 4 до 10 при шаге сканирования 3—5 мм. Рисунок 3.3 — Контроль обода колеса - сканировать галтельные переходы от к поверхности диска с обеих сторон в соответствии с рисунком 3.4. Шаг сканирования 5—8 мм в зоне от 50 до 100 мм. Рисунок 3.4 — Контроль галтельного перехода от обода к диску - сканировать кромки водильных отверстий на расстоянии 5—8 мм с обеих сторон диска, как показано на рисунке 3.5. 20 Рисунок 3.5 — Контроль кромок водильных отверстий - сканировать галтельные переходы от ступицы к поверхности диска с обеих сторон колеса в соответствии с рисунком 3.6. Шаг сканирования 5—8 мм. Рисунок 3.6 — Контроль галтельного перехода от ступицы к диску - сканировать кромки ступицы с обеих сторон колеса (рисунок 3.7) Рисунок 3.7 — Контроль кромок ступицы колеса 21 3.7 Контроль деталей автосцепного устройства Выявлению вихретоковым методом подлежат поверхностные эксплуатационные трещины клина тягового хомута, валика тягового хомута, маятниковой подвески, стяжного болта, независимо от их длины и положения. 3.7.1 Произвести контроль клина тягового хомута в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 0,5 мм (ИД 3) на поверхности А стандартного образца ОСО-НО-038; - клин тягового хомута поместить на позицию контроля; - надеть на вихретоковый преобразователь технологическую насадку МП 928-01 с диаметром посадочного места 32 мм; - сканировать с помощью насадки ребра клина тягового хомута, радиально поворачивая насадку с ВП после каждого прохода на угол равный 15°. Перемещать преобразователь вдоль продольной оси детали, удерживая его через пазы в насадке. Выполнить 5—6 проходов при шаге сканирования 5—8 мм (рисунок 3.8); - снять технологическую насадку с ВП; - сканировать боковую поверхность клина тягового хомута в зоне заплечиков. Количество проходов — 2, шаг сканирования 3—5 мм. (рисунок 5.7); - аналогично контролировать клин поглощающего аппарата Ш-6-ТО-4, не имеющий буртиков; - клинья, имеющие трещины, браковать. Рисунок 3.8 — Контроль клина тягового хомута 3.7.2 Произвести контроль валика тягового хомута в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 0,5 мм (ИД 3) на поверхности А стандартного образца ОСО-НО-038. - валик тягового хомута, поместить на позицию контроля; - сканировать цилиндрическую поверхность валика вдоль продольной оси детали с шагом 5-8 мм (рисунок 3.9); - валики, имеющие трещины, браковать. 22 Рисунок 3.9 — Контроль валика тягового хомута 3.7.3 Произвести контроль маятниковой подвески в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 2 мм (ИД 5)на поверхности Б стандартного образца ОСО-НО-038. - маятниковую подвеску, поместить на позицию контроля; - надеть на ВП технологическую насадку МП 928 с диаметром посадочного места 29 мм; - сканировать с помощью насадки цилиндрическую часть маятниковой подвески. Перемещать преобразователь вдоль продольной оси детали, удерживая его через пазы в насадке (рисунок 3.10). Выполнить сканирование детали, поворачивая ее на угол 30 (10—12 проходов); - снять насадку с ВП; - выполнить сканирование плоскостей головок подвески с шагом 5—8 мм по 2—3 прохода с каждой стороны (рисунок 3.10); - выполнить сканирование опорных поверхностей головки, включая углы переходов головки к стержню (рисунок 3.11); - подвески, имеющие трещины, браковать. Рисунок 3.10 — Контроль цилиндрической поверхности и плоскостей головок маятниковой подвески 23 Рисунок 3.11 — Контроль опорной поверхности и переходов между головкой и стержнем маятниковой подвески 32 3.7.4 Произвести контроль стяжного болта поглощающего аппарата в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 2,0 мм (ИД 5) на поверхности Б стандартного образца ОСО-НО-038. - стяжной болт, поместить на позицию контроля; - надеть на ВП технологическую насадку МП 928–01 с диаметром посадочного места 32 мм; - сканировать с помощью насадки стяжной болт. Преобразователь перемещать вдоль продольной оси детали, удерживая его через пазы в насадке (рисунок 3.12). Выполнить сканирование стяжного болта, поворачивая его примерно на угол 30° (10—12 проходов). При контроле поверхности стяжного болта в зоне резьбы снизить чувствительность прибора на два сегмента; - снять насадку с ВП; - стяжные болты, имеющие трещины, браковать. Рисунок 3.12 —Контроль стяжного болта поглощающего аппарата 24 3.8 Контроль деталей тележек Выявлению вихретоковым методом подлежат поверхностные эксплуатационные трещины независимо от их длины и положения: - балочек люлечного подвешивания тележек КВЗ-И2, - подвесок балки люлечного подвешивания тележек КВЗ-И2, - шкворней рефрижераторного вагона, - валиков тягового хомута независимо, - тяг распорных, - тормозных тяг, - шкворней тележек ЦНИИ-Х3 (модели 18-100 и 18-101). 3.8.1 Произвести контроль балочки люлечного подвешивания в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом 0,5 мм (ИД 3) на поверхности А стандартного образца ОСО-НО-038. - балочку люлечного подвешивания, с помощью грузоподъемного механизма поместить на позицию контроля (или кантователь); - сканировать цилиндрическую поверхность цапфы с одной стороны балочки вдоль детали с шагом 5—8 мм (рисунок 3.13); - сканировать цилиндрическую поверхность цапфы с другой стороны балочки вдоль детали с шагом 5—8 мм (рисунок 3.13). Рисунок 3.13 — Контроль балочки люлечного подвешивания 3.8.2 Произвести контроль подвески балочки люлечного подвешивания в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 2,0 мм (ИД 5) на поверхности Б стандартного образца ОСО-НО-038. - подвеску, поместить на позицию контроля; - установить ВП перпендикулярно контролируемой поверхности, сканировать все поверхности подвески (рисунок 3.14) с шагом 5—8 мм. 25 Рисунок 3.14 — Контроль подвески опорной балки тележки КВЗ-И2 3.8.3 Произвести контроль шкворня в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 2,0 мм (ИД 5) на поверхности Б стандартного образца ОСО-НО-038. - шкворень, поместить на позицию контроля; - надеть на ВП технологическую насадку МП 928–02 с диаметром посадочного места 50 мм; - сканировать с помощью насадки цилиндрическую поверхность шкворня. Преобразователь перемещать вдоль детали с шагом 5—8 мм с небольшим нажимом, поворачивая (вращая) деталь на примерно одинаковый угол (рисунок 3.15). Рисунок 3.15 — Контроль шкворня рефрижераторного вагона 3.8.4 Произвести контроль валика тягового хомута в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 0,5 мм (ИД 3) на поверхности А стандартного образца ОСО-НО-038. - валик тягового хомута, поместить на позицию контроля; - сканировать цилиндрическую поверхность валика вдоль детали с шагом 5-8 мм (рисунок 3.16). 26 Рисунок 3.16 — Контроль валика тягового хомута 3.8.5 Произвести контроль распорной тяги тележки грузового вагона в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 2,0 мм (ИД 5) на поверхности Б стандартного образца ОСО-НО-038. - тягу распорную, поместить на позицию контроля; - надеть на ВП технологическую насадку МП 928–02 с диаметром посадочного места 50 мм; - сканировать с использованием насадки цилиндрическую поверхность распорной тяги вдоль детали с шагом 5—8 мм, поворачивая ее примерно на угол 30 (10 —12 проходов); - снять технологическую насадку с ВП; - установить ВП перпендикулярно поверхности в зоне отверстий под валики. Выполнить круговое сканирование поверхности на расстоянии 3—5 мм от края отверстий с шагом 5—8 мм, делая с обеих сторон детали по 2—3 прохода, как показано на рисунке 3.17. Рисунок 3.17 — Контроль распорной тяги 3.8.6 Произвести контроль распорной тяги тележки грузового вагона в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность над дефектом глубиной 2,0 мм (ИД 5) на поверхности Б стандартного образца ОСО-НО-038; - тормозную тягу, поместить на позицию контроля; - надеть на ВП технологическую насадку МП 928 с диаметром посадочного места 29 мм; - сканировать с использованием насадки цилиндрическую поверхность распорной тяги вдоль детали (рисунок 3.18), поворачивая ее примерно на угол 30, и выполняя 10—12 проходов; - снять технологическую насадку с ВП; 27 - установить ВП перпендикулярно поверхности в зоне отверстий под валики. Выполнить круговое сканирование поверхности на расстоянии 3—5 мм от края отверстий с шагом 5—8 мм с обеих сторон детали (рисунок 5.17). Рисунок 3.18 — Контроль тормозной тяги 3.8.7 Произвести контроль шкворня тележки ЦНИИ-Х3 в следующей последовательности: - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 2,0 мм (ИД 5) на поверхности Б стандартного образца ОСО-НО-038. - шкворень, поместить на позицию контроля; - надеть на ВП технологическую насадку МП 928–02 с диаметром посадочного места 50 мм; - сканировать с помощью насадки цилиндрическую поверхность шкворня. Преобразователь перемещать вдоль детали с шагом 5—8 мм с небольшим нажимом, поворачивая деталь на примерно одинаковый угол (рисунок 3.19). Рисунок 3.19 — Контроль шкворня тележки ЦНИИ-Х3 3.8.8 Произвести контроль валика подвески тормозного башмака в следующей последовательности. - настроить рабочую чувствительность дефектоскопа ВД-113 над дефектом глубиной 0,5 мм (ИД 3) на поверхности А стандартного образца ОСО-НО-038; - валик подвески тормозного башмака поместить на позицию контроля; - надеть на ВП технологическую насадку МП 928-01 с диаметром посадочного места 32 мм; - сканировать с помощью насадки валик подвески. ВП перемещать вдоль детали с небольшим нажимом, удерживая его через пазы в насадке (рисунок 3.20). Выполнить сканирование валика, поворачивая его после каждого прохода на угол 30° (10—12 проходов); - снять насадку с ВП. 28 Рисунок 3.20 — контроль валика подвески тормозного башмака 29 ПРИЛОЖЕНИЕ А ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ А1 Основные термины, применяемые при вихретоковом неразрушающем контроле, и их определения приведены в таблице А.1 Т а б ли ц а А .1 Термин Вихретоковый неразрушающий контроль Вихретоковый преобразователь Сигнал вихретокового преобразователя Зона контроля Определение Неразрушающий контроль, основанный на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объекте контроля этим полем Устройство, состоящее из одной или нескольких индуктивных обмоток, предназначенных для возбуждения в объекте контроля вихревых токов и преобразования зависящего от параметров объекта электромагнитного поля в сигнал преобразователя Сигнал (э.д.с., напряжение, или сопротивление преобразователя), несущий информацию о параметрах объекта контроля и обусловленный взаимодействием электромагнитного поля с объектом контроля Участок поверхности контролируемого объекта, на котором производится контроль. Границы участка определены в технологической документации 30 ПРИЛОЖЕНИ Б МАГНИТНОЕ ПОЛЕ Б.1 Силовые линии магнитного поля Мы живем в магнитном поле Земли. Проявлением магнитного поля на Земле, является то, что стрелка магнитного компаса постоянно показывает направление на север. Такой же результат можно получить, располагая стрелку магнитного компаса между полюсами постоянного магнита (рисунок Б.1). Рисунок Б.1 — Ориентация магнитной стрелки около полюсов магнита Один из полюсов магнита (южный) обозначают буквой S, другой — (северный) — буквой N. На рисунке Б.1 изображены два положения магнитной стрелки. В каждом положении разноименные полюса стрелки и магнита притягиваются. Поэтому направление стрелки компаса изменилось, как только ее сдвигают 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 Б.2 показан результат опыта с магнитным порошком, насыпанным на лист плотной бумаги, который расположен над полюсами магнита. Видно, что частицы порошка образуют линии. Рисунок Б.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 Б.2 показана ориентация магнитной стрелки в соответствующих точках. Вблизи полюсов плотность магнитного порошка больше, чем в других точках листа. Это означа31 ет, 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. Рассмотрим еще один пример, который представляет интерес для метода вихретокового контроля. Возьмем постоянный магнит, имеющий форму круглого стержня. Картина силовых линий магнитного поля показана на рисунке Б.3а. Силовые линии магнитного поля всегда замкнуты и в данном случае частично проходят внутри магнита. Сравним эту картину с магнитным полем, которое создается катушкой цилиндрической формы, имеющей обмотку. Такую катушку имеет вихретоковый преобразователь (ВП). При пропускании тока по обмотке катушки возникает магнитное поле (рисунок Б.3б). Магнитные поля постоянного магнита и катушки с обмоткой имеют одинаковый вид. Подобное магнитное поле создает обмотка ВП, расположенного вдали от металла. Разница только в том, что до сих пор мы рассматривали постоянное магнитное поле, а у ВП возникает переменное, что связано с протеканием переменного тока по обмотке катушки. Рисунок Б.3 — Силовые линии постоянного магнита и соленоида Электромагнитные методы неразрушающего контроля играют важную роль в обеспечении безопасности движения железнодорожного транспорта. Среди них особое место занимает вихретоковый метод, который основан на регистрации изменений электромагнитного поля вихревых токов, наводимых ВП в электропроводящем объекте контроля [2]. Следует отметить, что основным звеном средств регистрации изменения параметров магнитного поля являются ВП. 32 Б.2 Напряженность магнитного поля Важнейшей физической величиной, характеризующей магнитное поле, является напряженность. Для количественной оценки этой величины можно рассмотреть два параллельных проводника, по которым текут токи I1 и I2 (рисунок Б.4). Сила F взаимодействия проводников определяется по формуле: F I1 I 2 l μ 0 ; 2 π R (Б.1) где 0 =0,410-6 Гн/м – магнитная постоянная, l – длина проводников. Можно определить силу, действующую на второй проводник, через поле, которое создается током, протекающим в первом проводнике. Рисунок Б.4 Это поле принято называть магнитным полем. Величина поля характеризуется напряженностью H1 и определяется формулой Био – Савара – Лапласа: H1 I1 ; 2 π r (Б.2) С учетом формулы (Б.2) сила, действующая на второй проводник, может быть представлена в виде: F H1 I 2 l μ0 ; (Б.3) Таким образом, сила определяется напряженностью поля H1 и током I2, протекающим во втором проводнике. Однако взаимодействие возникает и без тока при использовании намагниченных тел. Например, на магнит, расположенный в однородном магнитном поле (рисунок Б.5), действует механический момент сил Mc: F l = M c μ0 H1 p m ; (Б.4) где pm – магнитный момент тела, который характеризует его магнитное состояние. Таким образом, зная механический момент силы и напряженность магнитного поля, можно Рисунок Б.5 — Взаимодейнайти магнитный момент тела. ствие постоянного магнита с Приведенные выше величины имеют следуоднородным магнитным поющие размерности: лем [H] = А/м; [pm] = Ам2; 33 Для примера укажем, что напряженность земного магнитного поля составляет около 40 А/м, а напряженность поля, используемого в магнитной дефектоскопии, лежит в интервале 100 – 10 000 А/м. Магнитное поле характеризуется не только величиной, но и направлением. Такие физические величины называются векторами. Направление вектора напряжённости Н определяется правилом буравчика, направление вращения которого совпадает с направлением вектора напряжённости, если поступательное движение совпадает с направлением тока. Значение и направление вектора напряженности магнитного поля зависит от пространственных координат. Для графической интерпретации вектора напряженности магнитного поля используют понятие силовых линий магнитного поля. Силовая линия строится таким образом, что касательная в каждой точке совпадает по направлению с вектором напряженности магнитного поля. Для иллюстрации на рисунке Б.6 показана Рисунок Б.6 — Силовая линия одна из силовых линий магнитного поля, возникшего при протекании тока I по прямолипроводника с током нейному проводнику. Силовая линия представляет собой окружность, в центре которой расположен проводник. Плоскость окружности перпендикулярна направлению проводника. Б.3 Магнитные величины, характеризующие поведение вещества в магнитном поле Важнейшей физической величиной, характеризующей магнитное поле, является вектор магнитной индукции, который принято обозначать В. 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. Для определения индукции введём понятие намагниченности J. Магнитный момент тела, веденный в соотношение (Б.4), позволяет определить намагниченность однородно намагниченного тела: J = pm /V; (Б.5) здесь V — объем тела. Размерность намагниченности та же, что и напряженности магнитного поля. Зная напряженность магнитного поля и намагниченность тела, можно найти магнитную индукцию: B = 0(H + J). (Б.6) Размерность единицы магнитной индукции — Тесла (Тл). Магнитная индукция в намагниченных деталях обычно лежит в интервале от 0,1 до 2,0 Тл. Между магнитной индукцией Вв и напряженностью магнитного поля Нв в воздухе существует простая зависимость: 34 В в=μ0 Hв, (Б.7) 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. (Б.8) Магнитная проницаемость является величиной безразмерной. Для различных марок конструкционной стали магнитная проницаемость лежит в интервале от 200 до 5000. Магнитная индукция определяет магнитное поле в каждой точке пространства. Силовые линии, показанные на рисунках Б.1, Б.2, характеризуют изменение магнитной индукции в воздухе. 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 Б.4) характеризуется значением магнитной индукции В, площадь поперечного сечения детали равна S, тогда магнитный поток определяется по формуле: Φ=B S. (Б.9) 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. Б.3.1 Кривая начального намагничивания В слабом внешнем магнитном поле домены с благоприятным направлением своих магнитных моментов (с положительной проекцией на направление внешнего поля) увеличивают свои размеры за счёт смещения своих границ и уменьшения размеров доменов с «неблагоприятным» направлением магнитных моментов. Этот процесс продолжается до тех пор, пока каждый кристаллик ферромагнитного вещества не будет намагничен вдоль одной из своих осей лёгкого намагничивания. Сильное магнитное поле способно произвести поворот магнитных моментов доменов в своём направлении. При достаточно большой напряженности поля материал насыщается: намагниченность J материала достигает максимального значения JS. Магнитная индукция достигает при этом значения ВS, называемого магнитной индукцией насыщения. При дальнейшем увеличении внешнего магнитного поля намагниченность образца не изменится, магнитная индукция В растёт только за счёт внешнего поля Н. 35 Зависимость B = B(H) называется кривой первоначального намагничивания (рисунок Б.7а). Эта характеристика позволяет определить зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля (рисунок Б.7б). Важными параметрами зависимости (H) являются начальная ни максимальная макс проницаемости. Б.3.2 Петля магнитного гистерезиса Рисунок Б.7 а) — кривая первоначального намагничивания; б) — Зависимость проницаемости от напряжённости магнитного поля. А/м.). При уменьшении напряженности магнитного поля после достижения Bs, процесс размагничивания будет описываться другой зависимостью. Эта зависимость показана на рисунке Б.8 и называется нисходящей ветвью петли магнитного гистерезиса. На этой ветви имеются две характерные точки: первая соответствует напряженности поля H = 0 и называется остаточной индукцией Br ,вторая соответствует индукции B = 0 и называется коэрцитивной силой Hc. По величине коэрцитивной силы материалы условно разделяют на магнитомягкие ( Hc< 5000 А/м) и магнитотвердые ( Hc> 5000 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 пермаллоя коэрцитивная сила составляет единицы или десятки А/м, для конструкционных сталей – не более 5000 А/м. При продолжении процесса перемагничивания попадем вновь в Рисунок Б.8 насыщение, но другого знака –Bs, которое получается при отрицательной напряженности магнитного поля. При увеличении напряженности магнитного поля в сторону положительных значе36 ний, 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 соответствует максимальному значению магнитной индукции равному Bs. Если изменять напряженность магнитного поля симметрично, но в меньших пределах, индукция будет изменяться по петле. Эта петля полностью располагается внутри предельной петли магнитного гистерезиса и называется частной петлей (рисунок Б.9). Рисунок Б.9 — Предельная (1) и частная (2) петли гистерезиса Расположим стальную деталь между полюсами магнита (рисунок Б.10). Направление силовых линий в детали показано стрелками. В детали также возникнут силовые линии магнитного поля, но их будет намного больше, чем в воздухе. Рисунок Б.10 — 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. Магнитное поле, которое характеризуется прямыми параллельными силовыми линиями, проведенными с одинаковой плотностью, называется однородным. 37 ПРИЛОЖЕНИЕ В АППАРАТУРА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ДЕТАЛЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ МЕТОДОМ ВИХРЕВЫХ ТОКОВ В.1 Дефектоскоп ВД 211.7 В.1.1 Дефектоскоп предназначен для выявления дефектов латунных сепараторов цилиндрических роликовых подшипников качения типа № 2726, используемых в буксовых узлах грузовых и пассажирских вагонов железных дорог. В.1.2 Типы дефектов выявляемых дефектоскопом: - поверхностные трещины, волосовины шириной более 0,005 мм, длиной более 5 мм; - литейные раковины скрытые и выходящие на поверхность; - изменения геометрии сепаратора (отклонение от перпендикулярности сторон окна; неплоскостность торца сепаратора). В.1.3 Функции дефектоскопа: - выявление дефектов латунного сепаратора; - вывод на экран электронного блока информации о наличии дефектов на сепараторе в целом с указанием номера окна, в котором выявлен дефект; - накопление информации о проверяемых сепараторах и передача ее на компьютер. Операция ввод технологической информации позволяет вводить в память дефектоскопа в цифровой форме информацию о детали (сепараторе), которую предполагается контролировать в рамках операции обнаружение дефектов. Операция тест ОСО сводится к контролю работоспособности дефектоскопа с использованием отраслевого стандартного образца ОСО-НО-904. Операция проверка детали и обнаружение дефектов заключается в сравнении сигналов в окнах контролируемого сепаратора и выявлении дефектов по разности сигналов. Операция запись параметров дефекта предусматривает ввод в цифровой форме характеристик дефекта. Операция передача информации на компьютер предусматривает передачу на компьютер данных, полученных или введенных в дефектоскоп в рамках операций ввод технологической информации, обнаружение дефектов и запись параметров дефекта. Операция просмотр информации о предприятии-изготовителе прибора предусматривает вывод на дисплей прибора товарного знака, телефона и факса предприятия-изготовителя. Операция установка даты и времени позволяет корректировать показания встроенного в прибор таймера, отслеживающего текущие дату и время. 38 Операция тестирование памяти позволяет проверить исправность устройства памяти прибора. Операция оценка напряжения батареи предусматривает вывод на дисплей информации о напряжении батареи. В.1.4 Нормальные условия применения (используются при калибровке) температура окружающего воздуха ............................. от плюс 15 до плюс 25 °С относительная влажность воздуха...................................................... от 30 до 80% атмосферное давление ............................. от 84 до 106 кПа (630 - 796) мм рт. ст. В.1.5 Рабочие условия применения температура окружающего воздуха, ºС .............................. от плюс 5 до плюс 40 относительная влажность воздуха при температуре плюс 30 ºС, %............ до 95 атмосферное давление, кПа ............................................................. от 84 до 106,7. В.1.6 Характеристики контроля Минимальные размеры выявляемого искусственного дефекта, расположенного в углу перехода перемычки сепаратора в основание: - ширина 0,3 мм; - глубина 1,0 мм на наружной стороне сепаратора, 0 мм на внутренней стороне сепаратора; - длина равна ширине основания сепаратора; - угол наклона к плоскости основания 45 5. Время контроля одного сепаратора не более двух минут. В.1.7 Количество проверяемых сепараторов, информация о которых может храниться в памяти дефектоскопа, — не менее 400. В.1.8 В память дефектоскопа вводятся оператором и хранятся: а) заводской номер вагона; б) заводской номер проверяемого подшипника; в) параметр проверяемого сепаратора; г) год изготовления проверяемого подшипника; д) код предприятия-изготовителя; е) личный номер дефектоскописта; ж) тип дефекта и заключение по дефекту (при браковке сепаратора в процессе визуального осмотра без проверки с помощью дефектоскопа). В.1.9 При проверке сепараторов в памяти дефектоскопа автоматически фиксируются: а) дата и время проверки; б) уровень сигнала дефекта по отношению к пороговому значению в процентах; в) тип дефекта; г) заключение по дефекту. В.1.10 Таблица кодов зон контроля и типов дефектов приведена в документе МКИЯ.НД-11 ТбК. В.1.11 Форма хранения, вывода и способы обработки информации определены в документе «Пакет программ РМД-1 МКИЯ.НД-03 ПО. Руководство по эксплуатации. МКИЯ.НД-03 РЭ». В.1.12 Характеристики питания дефектоскопа приведены в таблице В.1. 39 Т а б ли ц а В .1 Характеристика Напряжение сети переменного тока, В Частота сети переменного тока, Гц Ток, потребляемый дефектоскопом от сети переменного тока, А, не более Продолжительность непрерывной работы дефектоскопа при температуре окружающей среды плюс 30 ºС, ч, не менее. Значение от 198 до 242 от 49,5 до 50,5 0,2 12 В.1.13 Состав дефектоскопа Составные части дефектоскопа и поставляемая с ним документация перечислены в документе МКИЯ.427672.021ФО. Дефектоскоп упакован в два транспортных картонных ящика: ящик 1/2 и ящик 2/2. Ящик 1/2, содержит электромеханический блок, отраслевой стандартный образец, пакет программ РМД-1 (4 дискеты) и эксплуатационную документацию (руководство по эксплуатации и формуляр на ВД-211.7, паспорт на СОП, руководство по эксплуатации на пакет программ РМД-1, таблицу кодов); Ящик 2/2, содержит электронный блок. В.1.14 Устройство Дефектоскоп состоит из блоков электронного (рисунок В.1) и электромеханического (рисунке В.2). 1 — тумблер включения питания ВКЛ; 2 — светодиодные индикаторы источников питания электронного блока; 3 — кнопки ввода цифровой информации; 4 — кнопка ПУСК; 5, 6 — кнопки переключения состояний дефектоскопа РЕЖИМ+/–; 7,8 — кнопки переключения состояний >, < ; 9 — дисплей; 10 — индикатор дефекта. Рисунок В.1 — Внешний вид электронного блока. В.1.15 Работа дефектоскопа 40 Принцип работы дефектоскопа основан на возбуждении с помощью ПВП вихревых токов в окне сепаратора. Вихревые токи сепаратора формируют в ПВП выходной сигнал. Параметры выходного сигнала ПВП зависят от дефектов сепаратора. Сигналы запоминаются дважды: при установке отраслевого стандартного образца (ОСО) и при контроле сепаратора. Превышение выходным сигналом ПВП порогового значения при контроле сепаратора вызывает включение звукового и светового индикаторов дефектоскопа. Во время контроля сепаратор устанавливается на вращающуюся платформу электромеханического блока, а ПВП вдвигается последовательно в его окна. После контроля одного звена ПВП выдвигается из окна, и сепаратор поворачивается на заданный угол, после чего ПВП вновь размещается в окне и контроль продолжается. Эти операции повторяются до тех пор, пока не будет проверен весь сепаратор. Назначение органов управления, индикации и присоединения. Тумблер СЕТЬ предназначен для включения питания. Светодиодные индикаторы обеспечивают контроль напряжения источников питания. Кнопки РЕЖИМ +/–; >, <, ПУСК позволяет включать различные режимы работы дефектоскопа. Дисплей информирует оператора о режиме дефектоскопа и результатах проверки сепаратора или ОСО. Информация высвечивается в двух строках дисплея, в каждой из которых может размещаться 16 символов. Номера позиций, в которых размещаются символы, нумеруются в каждой строке слева направо. Звуковой и световой (ДЕФЕКТ) индикаторы дефекта сигнализируют: - об обнаружении дефекта (при превышении выходным сигналом порогового уровня); - о нажатии любой кнопки; - о недопустимых действиях оператора; - об отказах дефектоскопа. Перечисленные ситуации отличаются длительностью и количеством сигналов. Основным устройством электронного блока является программируемый микроконтроллер, микропроцессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) которого осуществляют: - управление электромеханическим блоком; - обработку сигналов ПВП; - индикацию результатов контроля и состояний дефектоскопа на дисплее; - индикацию дефекта с помощью звукового и светового индикаторов; - сбор, хранение и передачу на компьютер результатов контроля. При отключении питания электронного блока ОЗУ питается питаются от аккумуляторной батареи. Источником питания на время восстановления заряда 41 аккумуляторной батареи является литиевая батарея, которая входит в состав контроллера электронного блока. На задней панели электронного блока расположены гнезда соединителей для присоединения жгутов и кабеля IBM. В.1.16 Описание и работа электромеханического блока Электромеханический блок размещен в прямоугольном пластмассовом корпусе (рисунок В.2), на который сверху устанавливается ОСО или проверяемый сепаратор. 1 — сепаратор; 2 — ПВП; 3 — корпус блока электромеханического. Рисунок В.2 — Электромеханический блок с установленным сепаратором (вид сбоку) Из боковой панели электромеханического блока выходят жгуты 1 и 2 для присоединения электронного блока. Направления движений ПВП, поворота сепаратора, нумерация окон и перемычек сепаратора показаны на рисунке В.3. 2 1 1 14 14 13 3 13 2 3 12 11 4 11 4 12 6 9 7 7 8 8 10 5 10 5 6 9 Рисунок В.3 — Нумерация окон и перемычек, направления движений ПВП и сепаратора, установленного на платформу 42 Работу электромеханического блока можно пояснить с помощью кинематической схемы, изображенной на рисунке В.4. На рабочей позиции ось сепаратора располагается вертикально. Центрируясь внутренним диаметром 175 мм (173 мм) по базовому (посадочному) диаметру БД планшайбы ПШ, сепаратор нижним торцом опирается на три неподвижные опоры качения — опорные ролики (на рисунке В.4 не показаны), расположенные через 120° на горизонтальной плоскости корпуса блока и воспринимающие нагрузку от массы сепаратора (2,3 кг). Шпонка (Шп) необходима для точной фиксации положения сепаратора. При отсутствии сепаратора на рабочей позиции датчик положения ДП2 формирует логическую «1». В процессе установки сепаратора под воздействием веса последнего датчик положения ДП2 формирует сигнал логического «0». Эти сигналы используются для запрещения или разрешения процесса контроля. Электродвигатель М1 поворачивает сепаратор на 1/14 части окружности, датчик положения ДП1 вырабатывает сигнал останова, сепаратор фиксируется и в контролируемое окно вдвигается ПВП. Процесс повторяется, пока не будут проконтролированы все окна сепаратора. Внутри корпуса ПВП размещены обмотки возбуждения и измерительная. Контроль происходит во время нахождения ПВП внутри окна сепаратора. Перемещение ПВП осуществляется с помощью электродвигателя М2. Датчики положения ДП3, ДП4 вырабатывают сигналы в крайних положениях ПВП. В исходном положении ПВП находится вне окна сепаратора. При включении электродвигателя М2 ПВП входит в окно сепаратора, где происходит контроль. 43 БД — базовый (посадочный) диаметр сепаратора на планшайбе; ПШ — планшайба; ДД — делительный диск; ДП1 — датчик положения планшайбы с сепаратором; ДП2 — датчик положения сепаратора на рабочей позиции; ДП3, ДП4 — датчики положения ПВП; М1, М2 — электродвигатели; Шп — шпонка фиксации сепаратора. Рисунок В.4 — Кинематическая схема электромеханического блока Для установки по центру окна сепаратора корпус ПВП имеет возможность небольших перемещений в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При завершении контроля формируется команда на реверс электродвигателя М2, ПВП выводится из окна сепаратора и устанавливается в исходное положение. В.1.17 Контроль сепараторов с помощью дефектоскопа ВД-211.7 Соединить блоки дефектоскопа по схеме, изображённой на рисунке В.5. 44 Рисунок В.5 — Схема соединений блоков дефектоскопа и компьютера Подготовить дефектоскоп к работе в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации. В.1.17.1 Тумблер СЕТЬ электронного блока перевести в положение Откл и подсоединить шнур питания к питающей сети 220 В. Перевести тумблер СЕТЬ в положение Вкл. При этом должны светиться все индикаторы источников питания, а на дисплее появиться сообщение Если по истечении трех секунд после включения на дисплее появится предупреждение необходимо, не выключая питания, изъять и поставить на зарядку аккумуляторную батарею. При отсутствии соединений между блоками возможно появление на дисплее дополнительных подсказывающих надписей. Появление сообщения говорит о готовности дефектоскопа к работе. В.1.17.2 Нажать кнопку РЕЖИМ +, на дисплее должны появиться текущие дата и время, например 45 Откорректировать (при необходимости) дату и время, проделав следующие операции. Нажав кнопку >, установить маркер (мерцающее затемнение символа) в разряд десятков числа, а кнопками цифровой клавиатуры откорректировать (изменить) выделенную цифру разряда. При этом курсор передвинется в разряд единиц числа. Если корректировать цифру разряда десятков числа не нужно, нажимая кнопку >, устанавливать маркер в разряд единиц числа, десятков месяца, единиц месяца, десятков года, единиц года, десятков часов, единиц часов, десятков минут, единиц минут и кнопками цифровой клавиатуры откорректировать (при необходимости) цифры других разрядов. После коррекции разряда единиц минут на дисплее высветятся откорректированные дата и время (курсор отсутствует) В.1.17.3 Установить на вращающуюся платформу контрольный образец СОПНО-904 основной надписью вверх, так, чтобы его первое окно находилось перед ПВП. Тонкие пластинки шпонки (рисунок 4.1) должны войти в одно из окон СОП. Нажать кнопку РЕЖИМ +. Если с начала текущих суток (с 00 часов) производилось тестирование ОСО, произойдет переход в состояние готовности к вводу технологической информации для сепаратора см. п. В.1.17.1. Если с начала текущих суток (с 00 часов) тестирование СОП не производилось, произойдет переход в состояние готовности к вводу технологической информации для СОП При этом в первой строке высвечиваются нули или произвольное число. Если высветится произвольное число, нажимая кнопку <, обнулить все цифры. В.1.17.4 Нажимая кнопку >, установить маркер в разряде единиц заводского номера ОСО Нажимая последовательно кнопки цифровой клавиатуры, ввести заводской номер СОП, начиная со старшего разряда. Например, если необходимо ввести 46 номер 789, следует последовательно нажимать кнопки 7, 8, 9. Ошибочно набранная цифра может быть исправлена нажатием кнопки <, которая возвращает процесс набора числа на одну позицию назад. Последовательное нажатие на кнопки 7, 8, 2, <, 9 приведет к вводу числа 789. После окончания ввода номера СОП нажать кнопку > и убрать маркер с дисплея. В итоге получим сообщение В.1.17.5 Нажать кнопку РЕЖИМ + и перейти в режим готовности к тестированию СОП На дисплее показано, что напряжение аккумуляторной батареи больше 9,2 В. В.1.17.6 Нажать кнопку ПУСК. Если оператор забыл установить СОП, появится сообщение Через три секунды после установки, если заводской номер СОП введен верно, дефектоскоп автоматически перейдет к последовательной проверке окон СОП. (Если заводской номер СОП введен неверно, дефектоскоп автоматически перейдет в режим ввода технологической информации для СОП. Далее нужно повторить п.п. В.1.17.3; В.1.17.4). На дисплее последовательно появятся серии из пятнадцати, затем дважды по четырнадцать кратковременных сообщений, которые не относятся к процедуре контроля. При благоприятном окончании теста СОП на дисплее высветится заключение «ГОДЕН» (проценты могут быть иными) Переход к проверке детали возможен только после положительных (после высвечивания заключения «ГОДЕН») результатов теста. При браковке СОП на дисплее высвечивается слово «БРАК». При этом рекомендуется: - проверить правильность установки СОП; - проверить, не установлен ли СОП из комплекта другого дефектоскопа и, нажав кнопку ПУСК, повторить проверку. 47 При повторном высвечивании надписи «БРАК» необходимо выключить питание дефектоскопа, произвести перестыковку всех соединителей и вновь произвести проверку СОП. При получении и в этом случае надписи «БРАК» дефектоскоп признать непригодным к эксплуатации. В зависимости от того, как ведется работа — с компьютером (протоколы дефектоскопирования оформляются компьютером) или без компьютера (протоколы дефектоскопирования оформляются вручную), необходимо работать в режиме с записью информации или в режиме без записи информации в память дефектоскопа. В.1.17.7 Порядок работы с записью информации в память дефектоскопа а) После выполнения п. В.1.17.6 и получения заключения «ГОДЕН» нажать кнопку РЕЖИМ-, и перейти в состояние готовности к вводу технологической информации для сепаратора б) Ввести заводской номер вагона (например 789), как показано в п. В.1.17.4. Если нет необходимости делать привязку проверяемого сепаратора к номеру вагона, к которому он относится, вместо заводского номера вагона следует вводить нули. Если нули уже высвечены, выполнять п. В.1.17.3. Если одна за другой проверяются сепараторы одного вагона, перед контролем сепаратора, следующего после первого, набирать номер вагона не следует. В противном случае на каждый сепаратор будет распечатываться отдельный протокол. в) Установить кнопкой > маркер в разряд единиц заводского номера подшипника, а кнопками цифровой клавиатуры ввести заводской номер. Затем устанавливать кнопкой > маркер последовательно в разряды единиц параметра подшипника (в качестве параметра подшипника может вводиться любое четырехразрядное число, например, месяц и год предыдущей проверки или размер проверяемого подшипника), единиц года изготовления подшипника, единиц кода завода-изготовителя подшипника, единиц личного номера дефектоскописта, и кнопками цифровой клавиатуры вводить параметр, год изготовления подшипника, код завода-изготовителя подшипника и личный номер де- 48 фектоскописта (если его надо изменить). Курсор оставить в разряде единиц личного номера дефектоскописта. Запоминание информации о сепараторе будет происходить, если введенный заводской номер подшипника состоит не менее, чем из двух цифр. г) Если сепаратор бракуется по признакам, не требующим контроля, нажать кнопку ПУСК. (курсор должен находиться в разряде единиц личного номера дефектоскописта) и в соответствии с указаниями документа «Таблица кодов зон контроля и типов дефектов МКИЯ.НД-11ТбК» ввести тип дефекта, код зоны, размер и заключение о дефекте После окончания ввода технологической информации нажать кнопку «>» и убрать маркер с дисплея д) Установить на вращающуюся платформу контролируемый сепаратор. е) Отметить маркером окно, расположенное на платформе перед ПВП. Этому окну при обработке результатов контроля будет присвоен № 1. Последующая нумерация окон будет производиться против часовой стрелки (см. рисунок 4.1). ж) Нажать кнопку РЕЖИМ + и переключить дефектоскоп в режим готовности к проверке сепараторов (деталей) Нажать кнопку ПУСК. Если оператором не был установлен сепаратор, высветится указание Через три секунды после установки сепаратора дефектоскоп в автоматическом режиме будет проводить проверку окон сепаратора. На дисплее последовательно после тестирования каждого окна высветится надписи (первая и пятнадцатая надписи — для первого окна), которые не относятся к процедуре контроля 49 и) Возможные результаты проверки и действия оператора: - если сепаратор годен, высветится заключение «ГОДЕН» На дисплее показан номер окна (в примере окно № 5) с наихудшим результатом проверки (+58 %). Символ «:» заменен символом «р», это означает, что память дефектоскопа частично заполнена информацией; - если сепаратор бракуется, высветится заключение «БРАК» максимальный дефект расположен в пятом окне, его величина составляет 345 %. Можно повторно перепроверить сепаратор нажав кнопку ПУСК, или перейти к проверке очередного сепаратора нажав кнопку РЕЖИМ- (запись результатов проверки в память дефектоскопа произойдет автоматически). При грубом дефекте (изломе), контроль останавливается на окне с изломом. При этом высветится предупреждение Можно продолжить проверку остальных окон сепаратора, нажав кнопку ПУСК, или перейти к проверке другого сепаратора, нажав кнопку РЕЖИМ-. ВНИМАНИЕ! При заполнении ОЗУ на дисплее вместо мигающего символа «р» появится символ «z». Это означает, что контроль невозможен и необходимо сбросить информацию из ОЗУ в компьютер. Если этого не сделать и попытаться ввести технологическую информацию для нового сепаратора 50 дефектоскоп напомнит о том, что дальнейшее запоминание информации невозможно и последующий контроль будет происходить без записи информации в память Необходимо передать информацию в компьютер и провести тестирование памяти (см. п. В.1.17.9). В.1.17.8 Порядок работы без записи информации в память дефектоскопа а) После выполнения п. В.1.17.6 и получения заключения «ГОДЕН» нажать кнопку ПУСК, на дисплее должна появиться надпись Если оператором не был установлен сепаратор, высветится указание Через три секунды после установки сепаратора высветится указание б) Вновь нажать кнопку ПУСК. На дисплее последовательно после тестирования каждого окна появляется надпись (первая и пятнадцатая надписи для первого окна) , которые не относятся к процедуре контроля в) Возможные результаты контроля и действия оператора: - если сепаратор годен, высвечивается итоговое заключение «ГОДЕН» 51 На дисплее высвечен номер окна (в примере окно № 5) с наихудшим результатом проверки (+58 %); - если сепаратор бракуется, высвечивается заключение «БРАК» Максимальный дефект расположен в пятом окне. Можно повторно перепроверить этот сепаратор (или после его замены перейти к проверке следующего), нажав кнопку ПУСК. г) При грубом дефекте (изломе) контроль остановится на окне с изломом и высветится надпись Можно продолжить проверку остальных окон (или снять забракованный сепаратор и перейти к проверке очередного сепаратора), нажав кнопку ПУСК. В.1.17.9 Передача информации на компьютер и тестирование памяти а) Выключить питание блоков дефектоскопа. б) Подключить дефектоскоп к компьютеру через преобразователь интерфейса МПИ 40. При отсутствии преобразователя интерфейса отсоединить электронный блок от электромеханического, перенести электронный блок к компьютеру и соединить их между собой в соответствии с рисунком В.5, используя кабель, входящий в комплект дефектоскопа. Включить компьютер и дефектоскоп. Поскольку при подключении к компьютеру электронный блок отсоединяется от электромеханического, на дисплее высвечивается надпись «НЕ ГОТОВ». (Это не препятствует передаче данных в компьютер.) Подготовить компьютер в соответствии с документом «Пакет программ РМД-1 МКИЯ.НД-03 ПО. Руководство по эксплуатации МКИЯ. НД-03 РЭ» к приему информации от дефектоскопа. в) Два раза нажать кнопку РЕЖИМ- и перейти в состояние готовности к передаче информации на компьютер, которому соответствует следующее сообщение Нажать цифровую кнопку 1, при этом на дисплее высветятся на некоторое время последовательно друг за другом следующие изображения 52 Это означает, что началась передача в компьютер результатов текущей проверки. При необходимости передать на компьютер результаты n проверок (n 7), вместо кнопки 1 следует нажать соответствующую кнопку цифровой клавиатуры. Если передача информации закончится успешно, на дисплее высветится сообщение г) Нажать кнопку РЕЖИМ+ и перейти в состояние готовности к тестированию памяти дефектоскопа. При этом высвечивается предупреждение Нажать кнопку ПУСК, при этом произойдет тестирование памяти и при положительном результате высветится заставка е) После окончания работы выключить дефектоскоп, переведя тумблер СЕТЬ в положение Откл.. ж) Руководствуясь документом «Пакет программ РМД-1 МКИЯ.НД-03 ПО. Руководство по эксплуатации МКИЯ. НД-03 РЭ», обработать результаты контроля сепараторов. В.1.17.10 Проверка напряжения аккумуляторной батареи а) Проверку напряжения аккумуляторной батареи производить в режиме готовности к проверке сепараторов (см. п. В.1.17.7) при нажатии и удерживании кнопки 1. Если напряжение аккумуляторной батареи в норме, высветится надпись 53 б) Если напряжение аккумуляторной батареи меньше 9,2 В и ее целесообразно отправить на зарядку высветится сообщение в) Если напряжение аккумуляторной батареи меньше нормы и ее необходимо отправить на зарядку, появится указание В.2 Установка вихретоковая автоматизированная МВУ-211.5 В.2.1 Установка предназначена для выявления поверхностных дефектов (с раскрытием более 0,002 мм, глубиной более 0,05 мм, длиной боле 3 мм) стальных цилиндрических роликов (диаметром 32 мм и длиной 52 мм) из состава подшипников качения № 2726 и № 2532, используемых в буксовых узлах грузовых и пассажирских вагонов и тепловозов. В.2.2 Нормальные условия применения (используются при калибровке) температура окружающего воздуха ............................. от плюс 15 до плюс 25 °С относительная влажность воздуха...................................................... от 30 до 80% атмосферное давление ............................. от 84 до 106 кПа (630 - 796) мм рт. ст. В.2.3 Рабочие условия применения температура окружающего воздуха, ºС .............................. от плюс 5 до плюс 40 относительная влажность воздуха при температуре плюс 30 ºС, %............ до 95 атмосферное давление, кПа .............................................................. от 84 до 106,7 В.2.4 Составные части установки и поставляемая с ней документация перечислены в формуляре МКИЯ.427672.011ФО, и упаковвны в транспортный деревянный ящик. В.2.5 Характеристики контроля: - минимальные размеры выявляемого искусственного дефекта на цилиндрической поверхности ролика: ширина — 0,1 мм, глубина — 0,2 мм, длина — 5,0 мм; - загрузка роликов в установку и выгрузка годных роликов из установки — кассетная. В каждую кассету входит комплект (до 15 штук) роликов из контролируемого подшипника; - время контроля одного комплекта роликов не более пяти минут. В.2.6 Количество проверяемых подшипников, информация о которых может храниться в памяти установки — не менее 400. В.2.7 В память установки вводятся оператором и хранятся: 54 - заводской номер вагона или тепловоза; - заводской номер проверяемого подшипника; - параметр проверяемого ролика; - год изготовления проверяемого подшипника; - код предприятия-изготовителя; - личный номер дефектоскописта; - тип дефекта и заключение по дефекту (при браковке ролика в процессе визуального осмотра без проверки с помощью установки). В.2.8 При проверке роликов в памяти установки автоматически фиксируются: - дата и время проверки; - уровень сигнала дефекта по отношению к пороговому значению в процентах; - тип дефекта; - заключение по дефекту. В.2.9 Таблица кодов зон контроля и типов дефектов приведена в документе МКИЯ.НД-11 ТбК. В.2.10 Форма хранения, вывода и способы обработки информации определены в документе «Пакет программ РМД-1 МКИЯ.НД-03 ПО. Руководство по эксплуатации. МКИЯ.НД-03 РЭ». В.2.11 Характеристики питания установки приведены в таблице В.2. Т а б ли ц а В .2 Характеристика Значение Напряжение сети переменного тока, В от 198 до 242 Частота сети переменного тока, Гц от 49,5 до 50,5 Мощность, потребляемая установкой от сети переменного 1 320 тока, ВА, не более Предельные отклонения частоты питающей сети и содержаПо ГОСТ 13109 ние гармоник Продолжительность непрерывной работы установки при 12 температуре окружающей среды плюс 30 ºС, ч, не менее В.2.12 Устройство Установка состоит из электромеханического и электронного блоков. Блоки соединяются между собой с помощью двух жгутов и кабеля демагнитизатора. В.2.13 Работа Работа установки основана на возбуждении вихревых токов на цилиндрической поверхности ролика с помощью обмотки возбуждения вихретокового преобразователя (ВП). Анализ амплитуды наводимого в приемной катушке ВП напряжения позволяет судить о состоянии поверхности ролика (наличии или отсутствии дефектов). Превышение выходным сигналом ВП порогового уровня вызывает браковку ролика и включение звукового и светодиодного индикаторов дефекта электронного блока. Подающая кассета с роликами, подлежащими проверке, устанавливается на приемный стыковочный узел. Первый ролик поступает последовательно в демагнитизатор, затем на позицию контроля и по результатам проверки направля55 ется либо в приемную кассету, либо в лоток брака. Эти операции повторяются до тех пор, пока не будут проверены все ролики из подающей кассеты. В.2.14 Описание и работа электромеханического блока. Электромеханический блок со съемными подающей и приемной кассетами показан на рисунке В.6. 1 — выход лотка забракованных роликов; 2 — подающая кассета; 3 — демагнитизатор; 4 — вихретоковый преобразователь; 5 — приемная кассета. Рисунок В.6 — Внешний вид электромеханического блока с установленными подающей и приемной кассетами На задней панели электромеханического блока расположены вилки соединителей для присоединения жгутов и кабеля электронного блока. Блоки соединяются с помощью жгута 1, жгута 2 и кабеля демагнитизатора. Работу электромеханического блока можно пояснить с помощью кинематической схемы, изображенной на рисунке В.7. Установка работает следующим образом. Подающая кассета К1 с роликами, подлежащими проверке, и пустая приемная кассета К2 подстыковываются к направляющим. Под действием веса приемной кассеты срабатывает датчик положения ДП17, при этом автоматически открываются шторки кассет и ролики из подающей кассеты начинают поступать на проверку. На кинематической схеме показаны ролики в различных позициях: Р1 — на выходе из подающей кассеты, Р2 — на исходной позиции, Р3 — в демагнитизаторе, Р4 — после размагничивания, Р5 — на позиции контроля. После поступления ролика на исходную позицию Р2 по сигналу с датчика ДП18 включается электродвигатель М1. Через понижающий редуктор РП1 и червячную передачу электродвигатель М1приводит в движение толкатель Т. Толкатель перемещает ролик в демагнитизатор. Демагнитизатор включается по команде датчика ДП2, вырабатываемой при прохождении флажка Ф1 мимо ДП2. После выхода ролика из демагнитизатора на позицию Р4 сигналом с ДП3 демагнитизатор выключается, подается команда на реверс М1 и толкатель воз56 вращается на исходную позицию, фиксируемую сигналом с ДП1 при прохождении мимо него флажка Ф1. ВП — вихретоковый преобразователь; ДМ — демагнитизатор; ДП1 — датчик исходного положения толкателя ролика; ДП2 — датчик включения демагнитизатора; ДП3 — датчик выключения демагнитизатора, ДП4 — датчик наличия ролика на позиции контроля; ДП5, ДП6, ДП7, ДП8 — датчики положений ВП; ДП9 — датчик вращения ролика; ДП16 — датчик положения шторки брака; ДП17 — датчик наличия приемной кассеты; ДП18 — датчик наличия ролика на исходной позиции; К1 — подающая кассета; К2 — приемная кассета; ЛБ — лоток удаления забракованных роликов; М1 — электродвигатель привода толкателя ролика; М2 —электродвигатель привода вращения ролика; М3 — электродвигатель привода перемещения ВП; П — привод вращения ролика; ПР — прижим ролика к приводу вращения; РП1, РП2, РП3 — редукторы приводов толкателя ролика, вращения ролика, перемещения ВП; Р1,…,Р5 — ролики в разных позициях; Ф1 — флажок толкателя ролика; Ф2 — флажок положений ВП; Ф3 — флажок начала и конца контроля; Ф4 —флажок шторки брака; ШБ — шторка брака; ЭМ1 — электромагнит подачи ролика на контроль, ЭМ2 — электромагнит прижима ролика к приводу, ЭМ3 — электромагнит открывания шторки брака, ЭМ4 — электромагнит вывода ролика из позиции контроля. Рисунок В.7 — Кинематическая схема электромеханического блока Электромагнит ЭМ1 открывает заслонку, после чего ролик с позиции Р4 поступает на позицию контроля Р5, что фиксируется сигналом датчика ДП4. Затем по команде электронного блока включается электромагнит ЭМ2, который 57 прижимом ПР прижимает ролик к приводу вращения П. По команде электронного блока включается электродвигатель М2 и ролик начинает вращаться, что фиксируется сигналом датчика ДП9. Исходное положение ВП фиксируется сигналом, вырабатываемым при нахождении флажка Ф2 напротив датчика ДП5. Затем включается электродвигатель М3 и начинается перемещение ВП. ВП, двигаясь по направляющей, опускается на поверхность ролика. При прохождении флажка Ф3 мимо датчика ДП6 начинается контроль ролика. Когда ВП переместится до правого края ролика, а флажок Ф3 — до датчика ДП7, контроль прекращается. ВП поднимается по направляющей и занимает конечное положение, фиксируемое при прохождении флажка Ф2 мимо датчика ДП8, после чего электродвигатель М3 выключается. Если в процессе проверки ролик признан годным, по команде электронного блока включается электромагнит ЭМ4 и толкатель выбрасывает ролик в приемную кассету. Если ролик забракован, электромагнит ЭМ3 открывает шторку брака ШБ и ролик поступает в лоток брака ЛБ. Процесс будет повторятся, пока не будут проверены все ролики. В.2.15 Описание и работа электронного блока Электронный блок размещен в металлическом прямоугольном корпусе. Органы управления расположены на передней панели (рисунок В.8). 1 — тумблер включения питания СЕТЬ; 2 — светодиодные индикаторы источников питания электронного блока; 3 — кнопки цифровой клавиатуры; 4, 5 — кнопки переключения режимов (состояний) установки; 6 — дисплей; 7 — светодиодный индикатор дефекта; 8 — аккумуляторная батарея. Рисунок В.8 — Внешний вид электронного блока Тумблер СЕТЬ предназначен для включения питания. Светодиодные индикаторы 2 обеспечивают контроль напряжений источников питания электронного блока. 58 Кнопки 4, 5 (РЕЖИМ +/–; >, <, ПУСК) позволяет оператору устанавливать различные режимы работы установки. Кнопки 3 (1—9) обеспечивают ввод технологической информации (дата, время, заводской номер и т. д.) Дисплей информирует оператора о режиме дефектоскопа и результатах проверки роликов или СОП. Информация высвечивается в двух строках дисплея, в каждой из которых может размещаться 16 символов. Позиции, в которых размещаются символы, нумеруются слева направо и сверху вниз. Звуковой и световой индикаторы дефекта сигнализируют: - о превышении выходным сигналом порогового уровня (наличие дефекта); - о нажатии любой кнопки; - о недопустимых действиях оператора; - об отказах дефектоскопа. Различные ситуации отличаются длительностью и количеством сигналов. На задней панели электронного блока расположены гнезда соединителей для присоединения жгутов и кабеля. В нижней части электронного блока, рядом с выходом шнура питания, расположены держатель плавкой вставки и автоматический выключатель питания демагнитизатора в аварийных ситуациях. Основным устройством электронного блока является программируемый микроконтроллер, микропроцессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) которого осуществляют: - управление электромеханическим блоком; - обработку сигналов ВП; - индикацию результатов проверки и состояний установки на дисплее; - индикацию дефекта с помощью звукового и светового индикаторов; - сбор, хранение и передачу на компьютер результатов контроля. При отключении питания электронного блока ОЗУ питается от аккумуляторной батареи. Источником питания на время зарядки аккумуляторной батареи (не более 15 часов) является литиевая батарея, которая входит в состав контроллера электронного блока. В.2.16 Подготовка установки к работе В.2.16.1 Разместить установку на прочном горизонтальном основании, исключающим возможность передачи механических вибраций от другого оборудования на электромеханический блок. Ввинчивая и вывинчивая амортизаторы, которые расположены на днище электромеханического блока, установить его верхнюю поверхность строго горизонтально. Горизонтальность контролировать с помощью уровня любого типа. 59 В.2.16.2 Соединить блоки в соответствии с рисунком В.9, используя комплект жгутов МКЖ 903. Соединить клемму защитного заземления (отмечена знаком ) электронного блока с общим контуром заземления. Рисунок В.9 — Схема соединений блоков установки и компьютера Запрещается во время дефектоскопирования касаться движущихся частей установки. Не проводить контроль роликов при механических вибрациях блоков. В.2.16.3 Тумблер СЕТЬ электронного блока перевести в положение Откл, а движок автоматического выключателя питания демагнитизатора установить в положение «Включено» и после этого подсоединить шнур питания к питающей сети 220 В. Перевести тумблер СЕТЬ в положение Вкл. При этом должны светится все индикаторы источников питания и на дисплее высветиться сообщение Затем установка автоматически перейдет в исходное состояние, после чего появится сообщение Если после включения установки на дисплее появится кратковременное предупреждение , необходимо, не выключая питания, изъять и поставить на зарядку аккумуляторную батарею (в примере на дисплее высвечено напряжение разряженной ак60 кумуляторной батареи 7,6 В.). Заряд аккумуляторной батареи производить в соответствии с указаниями МОТ 2 РЭ. При отсутствии соединений между блоками возможно появление на дисплее дополнительных подсказывающих надписей. В.2.16.4 Установить в направляющие подающую кассету с комплектом стандартных образцов предприятия СОП-НО-903. Запрещается применять СОП из комплекта другой установки, так как это приводит к пропуску дефектов и отказам в работе установки. Нажать кнопку РЕЖИМ +. На дисплее должны появиться текущие дата и время, например Откорректировать (при необходимости) дату и время, проделав следующие операции. Нажав кнопку «>», установить маркер (мерцающее затемнение символа) в разряд десятков числа, и кнопками цифровой клавиатуры откорректировать (изменить) выделенную цифру разряда. При этом курсор передвинется в разряд единиц числа. Если корректировать цифру разряда десятков числа не нужно, нажимая кнопку >, устанавливать маркер в разряд единиц числа, десятков месяца, единиц месяца, десятков года, единиц года, десятков часов, единиц часов, десятков минут, единиц минут и кнопками цифровой клавиатуры откорректировать (при необходимости) цифры других разрядов. После коррекции единиц минут на дисплее высветятся откорректированные дата и время (курсор отсутствует) В.2.16.5 Нажать кнопку РЕЖИМ +. Если с начала текущих суток (с 00 часов) тестирование комплекта СОП не производилось, произойдет переход в состояние готовности к вводу технологической информации для комплекта СОП (в противном случае произойдет переход к режиму ввода технологической информации для роликов см. п. В.2.17.1). На дисплее высветится сообщение При этом в первой строке высвечиваются нули или произвольное число. В.2.16.6 Нажимая кнопку >, установить маркер в разряде единиц заводского номера СОП. Если высветится произвольное число, нажимая кнопку <, обнулить все цифры. 61 Нажимая последовательно кнопки цифровой клавиатуры, ввести заводской номер комплекта СОП, начиная со старшего разряда. Например, если необходимо ввести номер 789, следует последовательно нажимать кнопки 7, 8, 9. Ошибочно набранная цифра может быть исправлена нажатием кнопки <, которая возвращает процесс набора числа на одну позицию назад. Последовательное нажатие на кнопки 7, 8, 2, <, 9 приведет к вводу числа 789. После окончания ввода номера СОП нажать кнопку > и убрать маркер с дисплея. В итоге получим сообщение В.2.16.7 Нажать кнопку РЕЖИМ + и перевести установку в состояние готовности к тестированию комплекта СОП На дисплее высвечивается напряжение аккумуляторной батареи 10,2 В. В.2.16.8 Нажав кнопку ПУСК, начать операцию тестирования комплекта СОП. При прохождении роликов через демагнитизатор (из позиции Р3 в позицию Р4, рисунок 4.7) проконтролировать включение демагнитизатора по возникновению характерного звука, вызванного вибрацией размагничиваемого ролика с частотой сети 50 гц. После тестирования каждого ролика на дисплее будет появляться сообщение В первой строке первой надписи указан номер проверяемого ролика «01», во второй строке высвечена цифра «362 %», означающая, что сигнал от данного ролика составляет 362 % от порогового значения. Если оператор забыл установить кассету с комплектом СОП, появится предупреждение После установки СОП, если заводской номер введен верно, дефектоскоп автоматически перейдет к последовательной проверке роликов СОП. (Если заводской номер комплекта СОП введен неверно, установка автоматически перейдет в режим ввода технологической информации для комплекта СОП. Далее нужно повторить п.п. В.2.16.6 — В.2.16.8). В.2.16.9 При благоприятном окончании теста СОП на дисплее высветится заключение «ГОДЕН» (проценты могут быть иными, но обязательно более 100%) 62 Переход к проверке детали возможен только после положительных результатов теста (после получения заключения «ГОДЕН»). В.2.16.10 При браковке комплекта СОП на дисплее высвечивается заключение «БРАК». При этом рекомендуется: - проверить действительно ли тестированию подвергался комплект СОП; - проверить, не установлен ли СОП из комплекта другой установки и повторить проверку. При повторном заключении «БРАК» необходимо выключить питание установки, произвести перестыковку всех соединителей и вновь произвести проверку СОП. При получении и в этом случае заключения «БРАК» установку признать непригодной к эксплуатации. В зависимости от того, как эксплуатируется установка — с использованием компьютера (протоколы контроля оформляются компьютером) или без использования компьютера (протоколы контроля оформляются вручную), необходимо работать в режиме с записью информации или в режиме без записи информации в память установки. В.2.17 Порядок работы в режиме с записью информации в память установки В.2.17.1 После завершения п. 6.3.7 и получения заключения «ГОДЕН» нажать кнопку РЕЖИМ- и перевести установку в состояние готовности к вводу технологической информации для роликов В.2.17.2 Ввести заводской номер вагона, например 789, как указано в п. 6.3.4. Если нет необходимости делать привязку проверяемых роликов к номеру вагона, в который они входят, вместо номера вагона следует вводить нули. Если последовательно проверяются комплекты роликов из подшипников одного вагона, заводской номер вагона вводится один раз перед проверкой первого комплекта роликов. В противном случае на каждый комплект роликов компьютером будет оформляться отдельный протокол. В.2.17.3 Установить кнопкой «>» маркер в разряд единиц заводского номера подшипника, 63 а кнопками цифровой клавиатуры ввести заводской номер. Затем устанавливать кнопкой «>» маркер последовательно в разряды единиц параметра подшипника (в качестве параметра подшипника может вводиться любое четырехразрядное число, например, месяц и год предыдущей проверки или размер проверяемого изделия), единиц года изготовления подшипника, единиц кода завода-изготовителя изделия, единиц личного номера дефектоскописта, и кнопками цифровой клавиатуры вводить параметр, год изготовления подшипника, код завода-изготовителя подшипника и личный номер дефектоскописта (если его надо изменить). Запоминание информации о ролике происходит лишь в случае, когда введенный заводской номер подшипника состоит не менее, чем из двух цифр. В.2.17.4 Если ролик бракуется по признакам, не требующим контроля с помощью установки МВУ-211.5, нажать кнопку ПУСК. и в соответствии с указаниями документа «Таблица кодов зон контроля и типов дефектов МКИЯ.НД11ТбК» ввести тип дефекта, код зоны, размер и заключение о дефекте После окончания ввода технологической информации нажать кнопку «>» и убрать маркер с дисплея, цифры после корректировки будут другими В.2.17.5 Установить в направляющие подающую кассету с комплектом роликов, подготовленных для проверки. Установить приемную кассету. В.2.17.6 Нажать кнопку РЕЖИМ +, на дисплее должно появиться сообщение В.2.17.7 Нажать кнопку ПУСК. Установка в автоматическом режиме начнет проверку первого ролика Если ролик признан годным, он поступает в приемную кассету, а на дисплее высветится сообщение (проценты могут быть иными) 64 Если ролик забракован, он поступает в лоток брака и сообщение будет иным В позициях 13—16 второй строки дисплея показана длина дефекта 10 мм. При обнаружении дефектов включается звуковая и световая сигнализация. Таким же образом будут последовательно проконтролированы все ролики из подающей кассеты. В.2.17.8 Если не введен заводской номер подшипника, на дисплее появится сообщение Нажать кнопку РЕЖИМ- и повторить п.п. В.2.17.2, В.2.17.3, В.2.17.5, В.2.17.6, В.2.17.7. В.2.17.9 Если оператором не была установлена приемная кассета, высветится указание Через три секунды после установки приемной кассеты установка начнет проверку роликов в автоматическом режиме. Если ролик не вышел из подающей кассеты, появится сообщение В.2.17.10 После устранения причин задержки проверки, нажать кнопку РЕЖИМ-. На дисплее должно появиться сообщение Вновь нажать кнопку ПУСК. Установка вернется к выполнению п. В.2.17.7. Если все ролики будут признаны годными, высветится итоговое сообщение о том, что проверено 14 роликов, все 14 признаны годными. Замена мигающего двоеточия «:» на букву «р» означает, что память электронного блока частично заполнена информацией. 65 Если часть роликов будет забракована, высветится другое сообщение которое свидетельствует о том, что два ролика из 14 забракованы. Нажать кнопку РЕЖИМ- (при этом произойдет запись результатов проверки в память дефектоскопа) и перейти к проверке очередного комплекта роликов. ВНИМАНИЕ! При заполнении ОЗУ на дисплее вместо мигающего символа «р» появится символ «z». Это означает, что контроль невозможен и необходимо сбросить информацию из ОЗУ в компьютер. Если этого не сделать и попытаться ввести технологическую информацию для нового ролика (вагона) установка напомнит о том, что запоминание информации невозможно последующий контроль будет происходить без записи информации в память Необходимо передать информацию в компьютер и провести тестирование памяти (см. п. В.2.19). В.2.18 Порядок работы в режиме без записи информации в память дефектоскопа В.2.18.1 После завершения п. В.2.16.9 и получения заключения «ГОДЕН» нажать кнопку ПУСК, на дисплее должно появиться сообщение о готовности к поверке роликов В.2.18.2 Нажать кнопку ПУСК. На дисплее высветится сообщение В.2.18.3 Вновь нажать кнопку ПУСК. Установка в автоматическом режиме начнет проверку первого ролика 66 Если ролик признан годным, он поступает в приемную кассету, а на дисплее высветится сообщение (проценты могут быть иными) Если ролик забракован, он поступает в лоток брака и сообщение будет иным В позициях 13—16 второй строки показана длина дефекта 10 мм. При обнаружении дефектов включается звуковая и световая сигнализация. Таким же образом будут последовательно проконтролированы остальные ролики. В.2.18.4 Если не была установлена приемная кассета, высветится указание После установки приемной кассеты установка начнет проверку роликов в автоматическом режиме. Если ролик не вышел из подающей кассеты, появиться сообщение В.2.18.5 Оператор должен заполнить подающую кассету роликами, и нажать кнопку ПУСК. Установка вернется к выполнению п. В.2.18.3. Если все ролики будут признаны годными, высветится итоговое сообщение Если некоторые ролики будут признаны негодными, высветится другое сообщение которое свидетельствует о том, что два ролика из 14 забракованы. 67 В.2.18.6 Перейти к проверке очередного комплекта роликов, заменив кассеты и нажав кнопку ПУСК. В.2.19 Передача информации на компьютер и тестирование памяти В.2.19.1 Выключить питание блоков установки. В.2.19.2 Подключить установку к компьютеру через преобразователь интерфейса МПИ 40. При отсутствии преобразователя интерфейса отсоединить электронный блок от электромеханического, перенести электронный блок к компьютеру и соединить их между собой в соответствии с рисунком 4.1, используя кабель, входящий в комплект дефектоскопа. Включить компьютер и электронный блок. Поскольку при подключении к компьютеру электронный блок отсоединяется от электромеханического, на дисплее высвечивается надпись «НЕ ГОТОВ». (Это не препятствует передаче данных в компьютер.) Подготовить компьютер в соответствии с документом «Пакет программ РМД-1 МКИЯ.НД-03 ПО. Руководство по эксплуатации МКИЯ. НД-03 РЭ» к приему информации от электронного блока. В.2.19.3 Два раза нажать кнопку РЕЖИМ- и перейти в состояние готовности к передаче информации на компьютер, которому соответствует следующее сообщение Нажать цифровую кнопку 1, при этом на дисплее высветятся на некоторое время последовательно друг за другом следующие сообщения Это означает, что началась передача в компьютер результатов текущей проверки. При необходимости передать на компьютер результаты n проверок (n 7), следует нажимать соответствующую цифру. Если передача информации закончится успешно, на дисплее высветится сообщение В.2.19.4 После передачи информации на компьютер, можно удалить эту информацию из памяти электронного блока, для чего нажать кнопку РЕЖИМ+ и перейти к тестированию памяти. При тестировании памяти высвечивается предупреждение 68 После того как будет нажата кнопка ПУСК, информация из памяти электронного блока будет стерта. При этом высветится заставка Информацию из памяти электронного блока можно не стирать. В этом случае ее можно вывести на компьютер повторно. В.2.19.6 После окончания работы выключить установку, переведя тумблер СЕТЬ в положение Откл.. В.2.19.7 Руководствуясь документом «Пакет программ РМД-1 МКИЯ.НД-03 ПО. Руководство по эксплуатации МКИЯ. НД-03 РЭ», обработать результаты контроля роликов. В.2.20 Измерение напряжений батарей В.2.20.1 Измерение напряжения батарей производить в режиме (п. В.2.17.6) проверки роликов. Нажать и удерживать кнопку 1. Появится информация о напряжении литиевой батареи Если напряжение батареи менее 2,5 В, установку следует направить в ремонт. В.2.20.2 При повторном нажатии и удерживании кнопки 1 на дисплее высветится напряжение аккумуляторной батареи. Напряжение большее, чем 8,5 В (в примере нормальное напряжение 10,2 В), высветится следующим образом Напряжение меньшее, чем 8,5 В, высветится по другому В последнем случае аккумуляторную батарею следует направить на зарядку. В.2.21 Порядок работы в режиме повторной выбраковки роликов Повторной выбраковке подвергаются ранее забракованные ролики, для уменьшения перебраковки ремонтопригодных роликов. В.2.21.1 После выполнения п. В.2.18.1 и получения сообщения , установить в направляющие подающую кассету с комплектом роликов, подготовленных для повторной выбраковки. Установить приемную кассету. 69 В.2.21.2 Нажать кнопку «<»,и получить на дисплее сообщение «ОТБОР РОЛИКОВ». Кнопками цифровой клавиатуры установить значение порога (значение порога может быть установлено в пределах от 100 до 999 %), определенного на вагоноремонтном предприятии и служащего границей для разбраковки роликов на условно годные и бракуемые. В примере в позициях 8-11 первой строки показано установленное дефектоскопистом значение порога 150 %, (маркер показан в разряде единиц). В.2.21.3 Нажать кнопку ПУСК. Установка в автоматическом режиме начнет контроль и разбраковку первого ролика Если первый ролик признан условно годным (в примере показан сигнал от дефекта величиной 128 % при пороге 150 %), он поступает в приемную кассету. Если второй ролик забракован (в примере показан сигнал от дефекта 180 % при установленном пороге в 150 %) , он поступает в лоток брака. Таким же образом будут проконтролированы остальные ролики. В.2.21.4 Остальные пункты разбраковки соответствуют пунктам В.2.18.4 — В.2.18.6. В.2.21.5 Ролики, признанные условно годными, следует тщательно осмотреть визуально для определения вида ремонта. 70 В.3 Дефектоскоп ВД-113 В.3.1 Дефектоскоп ВД-113 предназначен для выявления поверхностных трещин, в том числе типа волосовин, шириной более 0,002 мм, длиной более 3 мм в деталях из ферромагнитных и неферромагнитных металлов и сплавов с радиусом положительной и отрицательной кривизны более 100 мм. Для контроля деталей с меньшим радиусом кривизны необходимо использовать специальные технологические насадки, которые входят в комплект поставки дефектоскопа (см. документ МКИЯ.427672.001ПС, а также приложение В4). Материалы объектов, контролируемых дефектоскопами, в зависимости от характеристик удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости, подразделяются на две категории: категория 1 — ферромагнитные материалы: - сталь углеродистая обыкновенного качества по ГОСТ 380-88; - сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1050-88; - сталь легированная конструкционная по ГОСТ 4543-88. категория 2 — неферромагнитные материалы: - стали и сплавы высоколегированные коррозионно-стойкие (нержавеющие) по ГОСТ 5632-90; - цветные металлы и сплавы (алюминиевые сплавы, латунь, медь, титан). При контроле каждой категории материалов устанавливают различные пороги чувствительности дефектоскопов. При использовании дефектоскопа для контроля конкретных изделий предприятие – изготовитель получает от заказчика (или определяет в процессе специального исследования) перечень признаков отбраковки изделий и изготавливает соответствующий отраслевой стандартный образец (ОСО-НО). В.3.2 Условия эксплуатации температура окружающего воздуха ................................ от плюс 5 до плюс 40 оС относительная влажность воздуха. от 30 до 90 % при температуре плюс 25 оС атмосферное давление, кПа ................................................................... 84 до 106,7 В.3.3 Характеристики Порог чувствительности дефектоскопа (минимальные размеры выявляемого искусственного поверхностного дефекта) при контроле объектов, изготовленных из ферромагнитных и неферромагнитных металлов, с плоскими поверхностями и поверхностями, имеющими радиус положительной или отрицательной кривизны более 100 мм, должен соответствовать таблице В.3. 71 Т а б ли ц а В .3 Материал контролируемого объекта Шероховатость контролируемых поверхностей, не более ФерромагнитRZ 320 ные материалы Rа 1,25 Неферромагнит- RZ 320 ные материалы Rа 1,25 Минимальные геометрические размеры выявляемого поверхностного искусственного дефекта, мм Ширина Длина, Глубина, (раскрытие) 0,1 5 2 0,002 40 0,1 0,1 5 2 0,005 30 0,1 При увеличении зазора между вихретоковым преобразователем и поверхностью контролируемого объекта до 1,0 мм порог чувствительности должен соответствовать таблице В.4. Т а б ли ц а В .4 Материал контролируемого объекта Шероховатость контролируемых поверхностей не более Минимальные геометрические размеры (мм) выявляемого поверхностного искусственного дефекта при зазоре вихретокового преобразователя 1,0 мм Ширина Длина, Глубина, (раскрытие) 0,2 2 5 0,1 1 Ферромагнит- RZ 320 ные материа- Rа 1,25 лы Неферромаг- RZ 320 0,2 3 нитные мате- Rа 1,25 0,1 2 риалы Индикация дефектов осуществляется по звуковому и световому сигналам. Характеристики питания, масса и габариты прибора приведены в таблице В.5. Т а б ли ц а В .5 Характеристика Напряжение аккумуляторной батареи, В Номинальная емкость аккумуляторной батареи, Ач Ток потребления, мА, не более Продолжительность непрерывной работы дефектоскопа от аккумуляторной батареи емкостью 0,55 Ач, входящей в комплект поставки, ч, не менее Габаритные размеры прибора (в чехле), мм, не более Габаритные размеры прибора, упакованного в чемодан, мм, не более Масса прибора (в чехле) с преобразователем, кг, не более Значение 8,5 — 13,0 0,55 50 10 15219596 420600140 1,4 В.3.4 Состав дефектоскопа приведен в таблице В.6 72 Т а б ли ц а В .6 Обозначение МВД 821 МПВ 856 ПВД 5,0 Наименование Электронный блок Преобразователь вихретоковый Количество 1 1 МОТ2-02 ОСО-НО Аккумуляторная батарея Стандартный образец 1 1 В.3.5 Устройство Дефектоскоп (рисунок В.10) состоит из размещенного в чехле электронного блока и ВП, подключенного к нему с помощью соединителя. Аккумуляторная батарея крепится в электронном блоке с помощью байонетного соединителя. 1 – звуковой индикатор; 2 – аккумуляторная батарея; 3 – соединитель для подключения ВП; 4 – индикатор включения питания – ВКЛ; 5 – кнопка включения питания – ВКЛ; 6 – индикатор разряда батареи – ТЕСТ; 7 – кнопка контроля напряжения аккумуляторной батареи – ТЕСТ; 8 – кнопка увеличения чувствительности; 9 – кнопка уменьшения чувствительности; 10 – линейка светодиодного индикатора чувствительности; 11 – светодиодный индикатор дефекта – ДЕФЕКТ; 12 – стрелочный прибор индикации дефекта и напряжения питания. Рисунок В.10 — Внешний вид дефектоскопа без чехла и ВП. В.3.6 Работа дефектоскопа Принцип работы дефектоскопа основан на возбуждении в контролируемом изделии вихревых токов и последующем формировании сигнала, обусловленного дефектом. При перемещении ВП по поверхности детали с дефектом, например, усталостной трещиной, на выходе дефектоскопа появляется сигнал, который регистрируется стрелочным прибором. Превышение сигналом порогового значения (значимый дефект) включает звуковой и световой индикаторы. При отсутствии дефекта на контролируемом участке сигнал на выходе дефек73 тоскопа близок к нулю. Наклоны и отрывы ВП от поверхности контролируемой детали не приводят к ложным срабатываниям. В.3.7 Описание и работа составных частей дефектоскопа Электронный блок предназначен для: - обработки сигналов ВП, - индицировании информации на стрелочном индикаторе, - выработки звуковой и световой сигнализации. Маркировка электронного блока На лицевой панели электронного блока нанесены обозначения органов управления и индикации, а также наименование дефектоскопа, его условное обозначение «ВД-113» и товарный знак предприятия-изготовителя. Заводской номер размещен на левой боковой стенке. ВП возбуждает в поверхности контролируемой детали вихревые токи, формирует выходной сигнал и индицирует световым индикатором дефект. Внешний вид ВП-МПВ 856 ПВД 5,0 приведен на рисунке В.11. 1 — защитный колпачок; 2 — этикетка; 3 — рифленая поверхность; 4 — корпус; 5 — накидная гайка; 6 — светодиодный индикатор, 7 — кабель, 8 — ось ВП. Рисунок В.11 — Внешний вид ВП-МПВ 856 ПВД 5,0 В.3.8 Подготовка дефектоскопа к работе В.3.8.1 Извлечь дефектоскоп из чемодана. Проверить внешний вид, целостность соединителей кабелей, протереть мягкой тряпкой наружные поверхности дефектоскопа. Подсоединить к электронному блоку ВП, а также аккумуляторную батарею. В.3.8.2 Нажать кнопку ТЕСТ. Если стрелка стрелочного прибора находится в пределах синего сектора его шкалы, напряжение аккумуляторной батареи в норме. Если стрелка стрелочного прибора находится на нижней границе синего сектора, заряд аккумуляторной батареи недостаточен для продолжительной работы дефектоскопа. Целесообразно заменить аккумуляторную батарею на заряженную. В.3.8.3 Нажать кнопку ВКЛ. Если в результате этого засветится индикатор ВКЛ и на шкале светодиодного индикатора чувствительности высветится какая-то позиция, дефектоскоп готов к работе. В.3.8.4 Если после нажатия кнопки ВКЛ в течение некоторого времени будет мигать световой индикатор ТЕСТ, прослушиваться прерывистое звучание звукового индикатора, затем индикаторы ВКЛ и ТЕСТ погаснут и звучание пре74 кратится, заменить аккумуляторную батарею, так как вставленная в дефектоскоп аккумуляторная батарея разряжена. Для замены аккумуляторной батареи повернуть ее в электронном блоке против часовой стрелки и извлечь. Вставить запасную батарею и повернуть ее по часовой стрелке до щелчка. Повторить операции п. В.3.8.3. В.3.8.5 Установить ВП вертикально на бездефектную область поверхности А (рисунок В.12) стандартного образца. Кнопками «», «» установить максимальную (16 позицию) чувствительность дефектоскопа, затем уменьшить чувствительность до позиции, в которой произойдет выключение индикаторов дефекта. а) – вид на образец со стороны поверхности А (шероховатость Rα = 1,25 мкм), б) – вид на образец со стороны поверхности Б (шероховатость Rz = 320 мкм). Рисунок В.12 — Стандартный образец В.3.8.6 Медленно перемещая ВП по поверхности образца перпендикулярно дефектам, убедиться в надежном срабатывании индикаторов дефектов над каждым из дефектов В.3.8.7 Повернуть стандартный образец вверх поверхностью Б. Установить ВП на бездефектную область стандартного образца. Кнопками «», «» установить максимальную (16 позицию) чувствительность дефектоскопа, затем уменьшить чувствительность до позиции, в которой произойдет выключение индикаторов дефекта. В.3.8.8 Медленно перемещая ВП по поверхности образца перпендикулярно дефекту, убедиться в надежном срабатывании индикаторов дефекта над дефектом. В.3.8.9 Если срабатывания индикаторов дефекта на поверхности А или Б не происходит, дефектоскоп направить в ремонт. В.3.9 Порядок работы В.3.9.1 Контролируемую поверхность детали очистить от грязи и пыли. В.3.9.2 Контроль поверхности детали проводить в соответствии с технологическими инструкциями по вихретоковому контролю, утвержденному в отрасли в установленном порядке. При отсутствии технологических инструкций рекомендуется выполнить следующие операции: 75 а) Включить дефектоскоп. Установить ВП дефектоскопа вертикально на бездефектный участок поверхности контролируемого изделия. Кнопками «», «» установить максимальную (16 позицию) чувствительность дефектоскопа, затем уменьшать чувствительность до позиции, в которой произойдет выключение индикаторов дефектов. б) Сканировать с помощью ВП зону контроля детали. Если зона контроля по форме близка к кругу, можно перемещать ВП по спирали. Если зона контроля по форме близка к прямоугольнику, можно перемещать ВП параллельно большей стороне прямоугольника с шагом 5 – 15 мм. ВП перемешать со скоростью не более 3 м/мин без нажима, перекосов и отрывов от поверхности детали. Угол между осью ВП и нормалью к поверхности детали не должен превышать 5. в) Если в некоторой точке поверхности детали сработали индикаторы дефекта, удостовериться с помощью лупы в том, что срабатывание индикаторов вызвано дефектом. г) Если при визуальном осмотре поверхностный дефект не обнаружен, зачистить поверхность изделия, повторить контроль детали с помощью дефектоскопа и визуальный осмотр. д) После окончания работы выключить дефектоскоп, нажав кнопку ВКЛ. В.3.10 Отраслевой стандартный образец изготавливается из материала контролируемых деталей и поставляется по требованию заказчика в соответствии с таблицей В.7. Т а б ли ц а В .7 Обозначение отраслевого стандартного образца МСО 033 МСО 034 МСО 035 МСО 036 Наименование отраслевого стандартного образца Материал отраслевого стандартного образца Отраслевой стандартный образец ОСО-НО-033 Отраслевой стандартный образец ОСО-НО-034 Отраслевой стандартный Образец ОСО-НО-035 Отраслевой стандартный образец ОСО-НО-036 Сплав алюминиевый марок АМц, АМг, АК6, Д16 ГОСТ 4784 Сплав алюминиевый марок АМц, АМг, АК6, Д16 ГОСТ 4784 Латунь марок ЛС59-1 или Л63 ГОСТ 15527 Сталь высоколегированная коррозионно-стойкая (нержавеющая) по ГОСТ 5632 (сталь 12Х18Н10Т) 76 Продолжение таблицы В.7 МСО 037 Отраслевой стандартный образец ОСО-НО-037 МСО 038 Отраслевой стандартный образец ОСО-НО-038 МСО 039 Отраслевой стандартный образец ОСО-НО-039 Сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1050 (Сталь 45), или сталь легированная конструкционная по ГОСТ 4543 (сталь 45 ХГС) Сталь углеродистая качественная конструкционная по ГОСТ 1050 (Сталь 20), или сталь легированная конструкционная по ГОСТ 4543 (сталь 20 ГФЛ) Титан ВТ 1 – 0 ГОСТ 19807 77 В.4 Технологические насадки для вихретокового преобразователя дефектоскопа ВД-113. Технологические насадки предназначены для контроля цилиндрических поверхностей деталей подвижного состава с диаметром менее 100 мм. Технологические насадки изготовлены из фторопласта 4 по ГОСТ 10007-80. Для контроля деталей подвижного состава применяются технологические насадки, указанные в таблице В.8 Т а б ли ц а В .8 Обозначение Диаметр посадочного Детали подвижного состава места (D), мм МПВ 856 100 29 Маятниковая подвеска, подвеска тормозного башмака МПВ 856.100-01 32 Валик подвески тормозного башмака, стяжной болт МПВ 856.100-02 50 шкворень рефрижераторного вагона, шкворень тележки ЦНИИ-Х3, тяга распорная. Рисунок В.13 — Насадка технологическая 78 В.5 Понятие о годографе ВП Сигнал ВП зависит от режима контроля и параметров объекта. Для ВП оказывается возможным взамен нескольких параметров использовать один. Этот обобщенный параметр β связан с другими величинами согласно формуле: β =R [ωμμ0σ]1/2 (В.5.1) Здесь R–большее значение из Rи и Rв, ω – круговая частота, μ – относительная магнитная проницаемость, μ0 – магнитная постоянная, равная 0,4 π 10– 7 Генри/ метр, σ –удельная электрическая проводимость, Rи и R в – радиусы измерительной и возбуждающей катушек. ВП с одной катушкой представляет собой индуктивность и характеризуется комплексным электрическим сопротивлением Z, которое состоит из активной (Re Z) и реактивной (Im Z) составляющих. При изучении работы ВП принято использовать не абсолютные значения изменения этих составляющих, а относительные. Полученные изменения принято относить к индуктивному сопротивлению ωL0 преобразователя, находящегося на большом расстоянии от поверхности металла. Для повышения чувствительности аппаратуры используется измерение относительного приращения контролируемой величины, а не само отношение. Поэтому ВП с одной катушкой характеризуют относительным изменением активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления. ВП с двумя катушками принято характеризовать составляющими относительного изменения напряжения на входе измерительной обмотки, обусловленного приближением преобразователя к металлу или другими причинами (например, дефектом изделия, влиянием расстояния от поверхности детали до торца преобразователя и т. д.). Это изменение относят к напряжению на измерительной обмотке при отсутствии металла. Исходное и измененное напряжения характеризуются амплитудой и фазой, поэтому относительное изменение напряжения — комплексная величина. Ее характеризуют действительной и мнимой частями, обозначая Re U* и Im U*. Звездочка указывает, что речь идет об относительных величинах. Расчеты показывают, что характеристики однообмоточного ВП можно пересчитать, зная характеристики двухобмоточного. Эти простые формулы можно найти в руководствах по ВП и здесь не приводятся. На рисунке В.5.1 приведен пример графика изменения составляющих относительного напряжения, которое обусловлено приближением ВП к неферромагнитному металлу. Этот график называется годографом. Годограф построен для простейшего ВП, имеющего один виток, который расположен на поверхности детали. Каждой точке кривой соответствует определенное значение β. 79 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Re U - 0,1 Годографы относительного вносимого напряжения накладного - 0,2 Преобразователя - 0,3 -- 0,4 - 0,5 - 0, 6 При контроле неферромагнитного листа 1- полупространство, 2 - тонкий лист 1 2 Точки каждой кривой соответствуют определенному значению Обобщенного параметра .( Бэта ) - 0,7 - 0.8 -0,9 - 1,0 Im U Рисунок В.5.1 — Годограф ВП, расположенного на поверхности неферромагнитной детали Началу координат соответствует значению β = 0, точке с координатами (0; – 1) – значение β → ∞. Физический смысл этих соотношений довольно прост. Малому значению параметра соответствует, например, низкая частота или малая удельная электропроводность. В этих условиях вихревые токи невелики и изменение напряжения при сближении ВП с металлом незначительно. Второй случай реализуется, например, при очень высокой частоте. Сравнительно быстрому росту мнимой составляющей изменения напряжения соответствует интервал значений β от 3 до 10. Помимо приведенных простейших годографов находят применение и другие, например, зависимость вносимого относительного напряжения от зазора между торцом преобразователя дефектоскопа и поверхностью детали, влияние толщины объекта контроля на выходные параметры и т.д. Приведенные характеристики относятся к неферромагнитным деталям. При контроле деталей из ферромагнитного материала появляются новые факторы, влияющие на изменение выходного сигнала. Переменное магнитное поле катушки возбуждения перемагничивает участок детали, что приводит к дополнительным затратам мощности. Этот фактор проявляет себя так же, как и нагрев сердечника трансформатора под действием переменного магнитного потока. Кроме того, из-за высокой магнитной проницаемости материала детали сопротивление контура вихревых токов носит индуктивный характер. Для неферромагнитных деталей это сопротивление носит по преимуществу активный характер. Поэтому годографы для ферромагнитных объектов контроля получаются гораздо более сложными, чем для неферромагнитных. 80 В.6 Формирование кольца вихревых токов Представление о тонком кольце вихревых токов, радиус которого равен радиусу витка, является упрощенным. Наглядную картину формы контура вихревых токов можно получить следующим образом. Выделим мысленно в металле кольцо, имеющее общую ось симметрии с витком. Толщину кольца примем равной глубине проникновения вихревых токов в металл. Ширину кольца будем считать неизменной независимо от радиуса этого кольца. При малом (по сравнению с диаметром витка) диаметре кольца площадь охватываемого им контура будет небольшой. Значит, эту площадь будет пересекать малый магнитный поток и будет наводиться небольшое напряжение. По мере увеличения радиуса кольца наводимое в нем напряжение будет возрастать. Это будет продолжаться до тех пор, пока диаметры вика и кольца не сравняются. При дальнейшем увеличении радиуса кольца внутри его контура появятся силовые линии обратного направления (рисунок В.6.1,а), поэтому общий магнитный поток начнет убывать. Наконец, когда диаметр кольца станет настолько большим, что все силовые линии магнитного поля будут внутри его контура, наводимое напряжение станет равным нулю. Для оценки плотности вихревых токов предположим, что магнитная индукция в плоскости витка внутри охватываемого им контура постоянна. Тогда при малом (по сравнению с витком) радиусе кольца увеличение вдвое диаметра последнего приводит к увеличению площади, которую охватывает кольцо, в четыре раза. С другой стороны длина окружности кольца при этом вырастет только вдвое. При низких частотах у неферромагнитных материалов полное сопротивление на переменном токе близко к сопротивлению на постоянном токе. Последнее прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади поперечного сечения. В данном случае площадь поперечного сечения постоянна и равна произведению глубины проникновения на постоянную ширину кольца. Таким образом, сопротивление прямо пропорционально диаметру кольца. Для кольца малого диаметра наводимое напряжение пропорционально квадрату его радиуса. Поэтому ток возрастает пропорционально диаметру кольца до тех пор, пока радиусы кольца и витка не сравняются. При дальнейшем росте диаметра кольца плотность тока будет убывать как из-за уменьшения наводимого напряжения, так и из-за увеличения сопротивления витка. Более точная картина распределения плотности вихревого тока, учитывающая непостоянство магнитной индукции внутри кольца, показана на рисунке В.6.1,б.На этом рисунке приняты обозначения: Rk, Rв–радиусы кольца и витка соответственно, jвт– плотность вихревых токов. 81 а) — виток ВП над деталью; серым цветом показано кольцо, используемое для оценки плотности вихревого тока; знаками «,» показано направление магнитного поля; б) — зависимость плотности вихревых токов от расстояния от центра кольца. Рисунок В.6.1 — Определение плотности вихревых токов Литература 1 А.Л. Дорофеев. Электромагнитный контроль. М.« Энергия» 1980 2 Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. Под редакцией В. В. Клюева. Часть 2. М.: «Машиностроение», 1976. 3 ГОСТ 24450—80 КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ МАГНИТНЫЙ. Термины и определения. 4 ГОСТ 24289—80 КОНРТОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ. Термины и определения. 82
