Выбор метода неразрушающего контроля тягового хомута

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

 

Факультет: ИЗО

Кафедра: «Проектирования и эксплуатации автомобилей»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

 

по дисциплине «Неразрушающие методы контроля»

на тему «Выбор метода неразрушающего контроля тягового хомута »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             Проверил                                                                                     Выполнил                                                   

             преподаватель                                                                             студент гр.08-В-428                                                                       

             Михайлова Н.А.                                                                         № зач. кн.  08-В-405

                                                                                                                  Кадетов Е.В.

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2012

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

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

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

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

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

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

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

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

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

5. Общие положения метода………………………………………………10

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

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

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

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

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

6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

7 СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ  А Технологическая карта феррозондового

                                    контроля………………………………………………22

 

1 ВЫБОР ОБЪЕКТА

 

Выбран объект контроля: тяговый хомут  (рисунок 1).

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

 

Рисунок 1- Тяговый  хомут

 

 

 

Рисунок 2 –  Контроль внешних сторон тяговых  полос

 

 

 

 

 

 

 

 

 2 ОПИСАНИЕ МАТЕРИАЛА

 

 Материал:

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ДЕФЕКТЫ

 

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

Данные дефекты  встречаются 

- в нижней  и верхней тяговой полосе; 

- в переходах  от задней части к тяговым  полосам; 

- в кромках  задней опорной части;

- в переходах  от соединительных планок к  тяговым полосам; 

- в соединительных  планках;  

- в переходах от ушек для болтов к тяговой полосе;

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

 

 

          4 ВЫБОР МЕТОДА КОНТРОЛЯ И ЕГО ОПИСАНИЕ

 

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

 

         4.1 Физика процесса

 

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

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

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

ГОСТ Р21104-02 устанавливает одиннадцать условных уровней чувствительности.

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

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

Минимальная длина  выявляемого дефекта должна быть равна 2мм.

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

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

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

 

4.2 Технические средства феррозондового контроля изделий

 

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

 

4.3 Феррозондовые дефектоскопы

 

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

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

Основные технические  характеристики феррозондового дефектоскопа предоставлены в таблице 1.

 

 

 

Таблица 1 – технические характеристики дефектоскопа ДФ-201.1

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

 

 

4.4 Феррозондовые преобразователи

 

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

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

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

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

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

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

 

         4.5 Общие положения метода

 

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

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

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

ФП, применяемые при контроле деталей вагонов, подразделяют на:

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

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