Методы контроля

Визуальный и акустический методы. Визуальный и акустический методы контроля деталей или соединений неработающих механизмов весьма просты, но не точны и малонадежны. Их применяют для отыскания видимых повреждений: крупных трещин, отколов, поломок, пробоин и выкрашивания.

Визуальный метод заключается в осмотре деталей невооруженным глазом. В отдельных случаях применяются лупы 5. 10-кратного увеличения или микроскопы. Особое внимание при этом обращается на поверхности, расположенные в зонах высоких тепловых и механических нагрузок, а также в зонах концентрации напряжений.

Акустический метод основан на различии тонов звука при обстукивании исправных деталей и с трещинами, деталей с нормальной и ослабшей посадкой (например, бандажей колесных пар, различного крепежа) и т.д. Акустический метод с применением современных измерительных приборов начинают широко использовать для технической диагностики действующих механизмов без их разборки.

Метод опрессовки. Сущность этого метода заключается в том, что полость детали заполняют водой, керосином, топливом, маслом или сжатым воздухом и создают определенное давление. О наличии повреждения (трещины, раковины, различные поры) судят по «потению» или образованию жидкости на поверхности детали, шипению или появлению пузырьков воздуха, когда контролируемое изделие опущено в воду.

Эффективность контроля повышается, когда проверяемое изделие опрессовывают жидкостью, нагретой до температуры, при которой оно эксплуатируется. Например, опрессовку секций теплообменника, блока цилиндровых крышек ведут водой, нагретой до 60. 75 "С. Горячая жидкость повышает надежность испытаний. Объясняется это тем, что при нагревании опрессовочная жидкость становится более текучей (менее вязкой), кроме того, быстрее размягчаются загрязнения, закупоривающие поры и трещины. Недостатком этого метода является то, что им нельзя выявить несквозные трещины, а также сквозные трещины, плотно забитые отложениями.

Цветная дефектоскопия. Цветная дефектоскопия применяется для контроля состояния деталей из черных и цветных металлов, пластмасс и твердых сплавов, которые имеют пороки, выходящие на поверхность. В основе метода лежит способность определенных жидкостей, имеющих чрезвычайно высокую капиллярность, слабое поверхностное натяжение и малую вязкость, проникать в самые тончайшие трещины деталей.

Деталь, подлежащую контролю, очищают физико-химическими способами, обезжиривают, а затем погружают в проникающую жидкость или наносят ее на поверхность детали. По истечении 5. 10 мин, когда жидкость проникнет глубоко в трещины и поры, деталь промывают проточной холодной водой или 5 %-ным раствором кальцинированной соды. Затем деталь сушат (обычно подогретым сжатым воздухом) и покрывают мелким сухим микропористым порошком силикагеля или водным раствором каолина или мела (на 1 л воды - 600.700 г каолина или 300.400 г порошка мела). Нанесенный на поверхность детали каолин или мел должен высохнуть. Если деталь имеет трещину, то проникающая жидкость из нее под действием капиллярных сил заполняет микропоры силикагеля (каолина или мела), который действует как промокательная бумага. В результате над трещиной появляется цветная линия, копирующая форму и размеры трещины. По ширине этой линии (жилки) судят о глубине трещины: чем она шире, тем глубже трещина.

В качестве проникающей жидкости может служить состав, приготовленный из 80 % керосина, 20 % скипидара и 15 г краски «Судан IV» на 1 л смеси. Можно применять также состав из 75 % керосина, 20 % трансформаторного масла и 5 % антраценового масла и другие составы. Наиболее активными индикаторами являются составы шубикол и норикол.

По сравнению с другими метод цветной дефектоскопии более нагляден, прост и дешев. Он позволяет контролировать детали в собранных узлах или конструкциях, не разбирая их, обладает хорошей результативностью, особенно при комнатной температуре, и уступает по эффективности только магнитному методу. К недостаткам следует отнести необходимость сушки громоздких и тяжелых деталей, которая сопряжена с большими трудностями.

Магнитная дефектоскопия. Магнитную дефектоскопию применяют для контроля деталей из металлов, которые могут быть намагничены. Этот метод позволяет обнаружить усталостные и закалочные трещины, волосовины, включения и другие пороки металла, выходящие на поверхность. Сущность метода заключается в следующем. Деталь намагничивают. При наличии на ее поверхности трещины процесс намагничивания сопровождается (вследствие изменения магнитной проницаемости) концентрацией магнитных силовых линий на заостренных кромках трещины и образованием в этих местах магнитных полюсов. Если на такую деталь нанести ферромагнитный порошок, то под действием сил магнитного поля частицы порошка будут скапливаться и удерживаться на том месте, где трещина выходит на поверхность. Частички порошка будут как бы обрисовывать контур трещины, т. е. показывать ее месторасположение, форму и длину.

В качестве искателя дефекта используют ферромагнитные порошки (мягкая сталь, кузнечная окалина и крокус, т. е. окись железа), доведенные до пылевидного состояния (поперечный размер частиц 50. 60 мкм). Лучшими магнитными свойствами обладает порошок из мягкой стали. Жидкой основой для смеси служат органические масла или их смеси с керосином. Обычно в 1 л жидкости рекомендуется добавлять 125. 175 г порошка окиси железа или 200 г порошка из мягкой стали.

Этот метод очень эффективен при выявлении поверхностных дефектов; испытания деталей быстры, надежны, дешевы и наглядны. К недостаткам следует отнести трудности, возникающие при размагничивании громоздких деталей (коленчатые валы, блоки и т.д.), недоступность непосредственного контроля деталей в узлах или конструкциях без их разборки, а также невозможность контроля деталей из пластмасс, цветных металлов и сталей аусте-нитного класса.

Существуют два способа намагничивания деталей: полюсное и бесполюсное. При полюсном способе деталь намагничивают электромагнитом или соленоидом (намагничивающей катушкой), при этом в детали возникают продольные силовые линии (рис. 2.8). При бесполюсном способе сплошная деталь намагничивается включением ее в цепь тока, а полая деталь - с помощью массивного проводника, помещенного внутри детали и включенного в цепь источника питания (рис. 2.9). В этом случае в детали возникают поперечные магнитные силовые линии.

Наибольшее распространение в условиях локомотивных депо нашли следующие магнитные дефектоскопы переменного тока: круглые ДГЭ-М, седлообразные ДГС-М (рис. 2.10) и настольные ДГН. Все эти дефектоскопы относятся к числу соленоидных приборов, отличающихся друг от друга конструктивным оформлением. Они предназначены для выявления поперечных трещин у деталей, которые могут уместиться в отверстии дефектоскопа. Несколько иную конструкцию имеет дефектоскоп, служащий для отыскания трещин у адаптерных отверстий.

Общим для этих дефектоскопов является то, что контроль деталей осуществляется при действующем магнитном поле, т.е. при включенном дефектоскопе. Исследуемая деталь может охватываться намагничивающей катушкой полностью (ДГЭ, ДГН) или частично (ДГС).

Каждый из указанных дефектоскопов имеет следующие основные части: корпус, намагничивающую катушку, состоящую из двух или более изолированных друг от друга секций, стальной сердечник, служащий магнитопроводом, и выключатель. Исправность дефектоскопа и качество магнитной смеси или сухого порошка проверяют контрольным эталоном (стальной валик, часть бандажа и т.д.) с естественными трещинами или хорошо зачека-ненной искусственной вставкой.

В процессе контроля, т.е. во время поливки магнитной смесью и осмотра детали, дефектоскоп должен оставаться на детали и быть включенным. В случае скопления на каком-либо участке поверхности детали магнитного порошка в виде характерной темной жилки, указывающей на наличие трещины, это место обтирают и вновь проверяют, но более внимательно. Дефектное место очерчивают мелом.

Намагниченные детали могут длительное время притягивать к себе стальные опилки и частицы, которые особенно опасны для трущихся деталей подшипниковых узлов. Поэтому детали, подвергнутые контролю, размагничивают. Для этого деталь, находящуюся внутри включенного дефектоскопа, постепенно удаляют от дефектоскопа (или дефектоскоп от детали) на расстояние не менее 1. 1,5 м. После этого дефектоскоп выключают. Полностью размагниченная деталь не должна притягивать стальную пластинку или опилки.

Ультразвуковая дефектоскопия. Ультразвуковую дефектоскопию применяют для отыскания глубинных пороков, т. е. пороков, не выходящих на поверхность деталей.

Этот вид дефектоскопии основан на свойстве ультразвуковых колебаний с частотами выше 20 кГц проникать в толщу любого твердого или жидкого тела и отражаться от границ раздела двух сред (воздух - металл, инородные включения - металл, жидкость - газ и т.д.).

Ультразвуковую дефектоскопию можно осуществить двумя методами: акустической тени и отраженного эха. В первом случае контролируемое изделие располагают между двумя искателями, один из которых посылает ультразвуковые колебания, а другой их принимает. Вследствие этого за дефектом образуется «акустическая тень». Во втором случае, т.е. при способе отраженного эха, оба искателя располагают на какой-либо стороне детали и искатель-приемник воспринимает лишь ультразвуковые колебания, отраженные от дефекта. Метод акустической тени обладает сравнительно малой чувствительностью, поэтому большее распространение получил метод отраженного эха.

Наиболее существенным достоинством ультразвуковой дефектоскопии является возможность выявления глубинных дефектов как у отдельных деталей, так и у деталей, находящихся в собранных узлах и конструкциях, независимо от материала, из которого они изготовлены. Например, можно выявить дефекты подступич-ных частей оси колесной пары, на шейках коленчатого вала, не снятого с дизеля, болтах крепления полюсов тягового электро-

Рис. 2.11. Схема ультразвукового дефектоскопа: 1 - электронно-лучевая трубка; 2 - генератор развертки; 3 - усилитель; 4 -импульсный генератор; 5 - приемный искатель; 6 - передающий искатель; 7 -

контролируемое изделие двигателя, зубьях шестерен тяговых редукторов, находящихся под тепловозом, и т.д.

К недостаткам этого метода следует отнести необходимость изготовления «своего» искателя для проверки каждого типа изделия с учетом его формы, размеров и материала. Нужна также предварительная тщательная обработка контролируемой части изделия. Кроме того, ультразвуковой контроль требует знания особенностей работы аппаратуры и навыков по расшифровке дефектов.

Для ультразвукового контроля в локомотивных депо используют дефектоскопы, работающие по методу отраженного эха (рис. 2.11). Импульсный генератор 4 через равные промежутки времени посылает короткие электрические импульсы на пьезоэлектрическую пластинку передающего искателя 6, который преобразует импульсы в ультразвуковые и направляет в контролируемое изделие 7. Одновременно с этим вступает в работу генератор развертки 2. При отсутствии дефекта ультразвуковые колебания отражаются от противоположной поверхности изделия (дна) и воспринимаются такой же (или той же) пластиной приемного искателя 5, где они вновь преобразуются в электрические импульсы, которые поступают в усилитель 3, а затем на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 1. На ее экране возникает так называемый донный сигнал. При наличии в изделии дефекта часть ультразвуковых колебаний вначале отразится от него (эхо-сигнал), а остальная часть отразится от противоположной стороны изделия (донный сигнал). Усиленный эхо-сигнал попадает на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки раньше донного. Вследствие этого на экране левее донного сигнала появится эхо-сигнал от дефекта. Прием эхо-сигналов происходит в промежутке между двумя очередными электрическими импульсами генератора.

Для изготовления искателей используют керамические пластины титаната бария, плоские поверхности которых покрывают тонким слоем серебра. Конструктивное оформление и схема иска-

Рис. 2.12. Сдвоенный искатель к ультразвуковому дефектоскопу для определения поперечных трещин на коренных шейках коленчатого вала дизеля: 1 - пьезоэлектрическая пластина; 2 - катушка индуктивности; 3 - корпус; 4 - штепсельное гнездо; 5 - демпфер
Рис. 2.13. Искатель к ультразвуковому дефектоскопу для контроля зубьев шестерен тяговых редукторов: 1 - штепсельный разъем; 2 - электроизоляционная трубка;

3 - катушка индуктивности;

4 - демпфер; 5 - пластинка титаната бария; 6 - корпус;

а - угол щупа теля для обнаружения поперечных трещин показаны на рис. 2.12. Как видно, одна из пластин искателя служит для передачи, а другая - для приема ультразвуковых колебаний.

Устройство искателя к ультразвуковому дефектоскопу для контроля зубьев шестерен тяговых редукторов тепловозов отражено на рис. 2.13.

⇐ | Измерение износа и деформации | | Устройство и ремонт тепловозов | | Методы и принципы организации ремонта | ⇒