3.2. Класифікація методів неруйнуючого контролю

Неруйнівний контроль призначений для виявлення дефектів (ДЕРЖСТАНДАРТ 4.27-81, 4.28-81) типу порушень сплошності матеріалу виробів, контролю геометричних параметрів, оцінки фізико-хімічних властивостей матеріалу й дозволяє оцінити якість продукції без порушення її придатності до використання по призначенню (ДЕРЖСТАНДАРТ 16504-81). Класифікація видів і методів НК представлена в табл. 3.1.

Неруйнуючий контроль залежно від фізичних явищ (ДЕРЖСТАНДАРТ 18353-81), покладених у його основу, підрозділяється на види, які у свою чергу розділяються на методи, що розрізняються характером взаємодії фізичних полів або речовин з контрольованим об'єктом, первинним інформативним параметром і способом одержання первинної інформації.

У практиці НК деталей вагонів найбільше поширення одержали дзеркально-тіньовий, ехо-метод, магнітопорошковий, феррозондовий, віхретоковий, тепловий, електричний методи.

Акустичні (ультразвукові) методи НК становлять близько 30—35 % від загального обсягу операцій неруйнуючого контролю деталей при ремонті вагонів. Вони засновані на здатності хвиль високої частоти (ультразвукових) проникати вглиб матеріалів і відбиватися від розділу двох середовищ. Тому що дефекти представляють, як правило, границю розділа, те стало можливим їхнє виявлення.

Таблиця 3.1

Класифікація видів і методів нк

Види НК

Методи неруйнівного контролю

Акустичний Магнітний Тепловий Електромагнітний (віхретоковий) Оптичний Електричний Проникаючими речовинами Радіаційний Радиоволновый

Тіньовий, ехо-метод, дзеркально-тіньовий, ехо-дзеркальний Магнітопорошковий, магнітографічний, феррозондовий, індукційний Минулого випромінювання, відбитого випромінювання, власного випромінювання, інші методи Віхретоковий з використанням накладних, прохідних, заглибних й екранних віхретоковых перетворювачів Минулого випромінювання, відбитого випромінювання, власного випромінювання Електричні методи Кольоровий (хроматичний), яскравий (ахроматичний), люмінесцентних, люмінесцентно-кольоровий, фільтрівних часток, комбінований Рентгенівський, гама-, бета-, нейтронний, позитрон-ный, інші Минулого випромінювання, відбитого випромінювання, власного випромінювання

Ультразвукові коливання являють собою механічні коливання часток середовища. Вони характеризуються цілим рядом параметрів: швидкістю поширення УЗХ С [м/с, мм/мкс], частотою/ [Гц, кгц, МГц], довжиною хвилі λ, [м, мм], коефіцієнтами загасання δ, відбиття R і прозорості Д, імпедансом z (акустичним опором середовища), інтенсивністю хвилі l й ін. При поширенні ультразвукових хвиль (УЗХ) варто розрізняти два явища: напрямок поширення хвилі й коливання часток щодо положення своєї рівноваги. Залежно від цього ультразвукові хвилі підрозділяються на поздовжні (l-хвилі), у яких напрямок коливання часток збігаються з напрямком поширення УЗХ, поперечні (здвигові t-хвилі) коливання часток які ортогональні напрямку поширення УЗХ, і поверхневі (R -хвилі), коливання часток в яких здійснюється по еліптичних орбітах. Поздовжні хвилі можуть збуджуватися в рідкому, газоподібному й твердому середовищі, поперечні - тільки у твердих середовищах, поверхневі хвилі Релея поширюються уздовж поверхні деталей, проникаючи в контрольовані вироби на глибину близько 1,5 довжини хвилі λ. УЗХ різних типів мають різні швидкості поширення. Так, для сталі, співвідношення швидкостей наступні:

С_l = 5900 м/с; С_t= 0,55 C_l; C_R = 0,93 С_t. (3.1)

Таким чином, швидкість УЗХ залежить від фізичних властивостей середовища й типу ультразвукової хвилі. Швидкість і частота ультразвукових коливань f є основними параметрами УЗХ. Змінюючи f можна регулювати довжину хвилі λ, обумовлену по формулі:

λ=Сlf (3.2)

Довжина УЗХ λ — мінімальна відстань між двома частками, що перебувають в однаковій фазі коливань. Цей параметр впливає на чутливість методів ультразвукового контролю. Під чутливістю методу розуміють мінімальні розміри (довжину, ширину, глибину) дефектів, які можна виявити цим методом.

Рис. 3,1. Поширення ультразвуку:

а -дефект розміром b < λ ;б-дефект розміром b > λ.

Виявлення дефектів засноване на реєстрації сигналів, відбитих від дефектів. Якщо розмір дефекту в контрольованому виробі b менше довжини хвилі, то хвиля обгинає його, не відбиваючись, і на екрані електронно-променевої трубки дефектоскопа сигнал не виникне (рис. 3.1, а).

Якщо розмір дефекту b більше довжини хвилі λ то хвиля відбивається від дефекту, і відбитий сигнал буде зареєстрований дефектоскопом (рис. 3.1, б).

Добуток швидкості С хвилі й щільності середовища ρ називають імпедансом (питомим акустичним опором).

При поширенні УЗХ несе певну енергію. Кількість енергії, перенесеною хвилею за 1 із через 1см² площі, перпендикулярної до напрямку поширення, називають інтенсивністю хвилі l.

Для плоскої хвилі

1= р^г2ρЗ = 2 π ²f²Cpu, (3.3)

де u— амплітуда зсуву часток у хвилі;

ρ - щільність середовища;

р — тиск, створюваний частками.

У міру поширення УЗХ інтенсивність її падає (загасає). Загасання пов'язане з поглинанням енергії, при якому механічна енергія коливань часток переходить у теплову, і з розсіюванням УЗВ на неоднородностях середовища, що залежить від співвідношення довжини хвилі й середнього розміру неоднорідності. Ніж крупніше структура металу, тим більше розсіювання ультразвуку. Ступінь загасання УЗВ контролюється, наприклад, при контролі осей колісних пар на «прозвучення». В осях з великою структурою зерна ультразвук загасає швидше, ніж в осях із дрібнозернистою структурою. Такі осі в експлуатацію не допускаються.

Інтенсивність ультразвуку знижується при загасанні за експонентним законом:

де I_r— інтенсивність ультразвуку на відстані r від місця з інтенсивністю I₀;

δ- коефіцієнт загасання, 1/см;

е - основа натурального логарифма (е = 2,718).

Коефіцієнт загасання δ у великому ступені зростає зі збільшенням частоти ультразвукових коливань.

Для збудження й реєстрації ультразвукових коливань застосовуються п'єзоелектричні (ПЕП) і електромагніто-акустичні перетворювачі (ЕМАП). Розглянемо цей процес на прикладі роботи ехо-імпульсного дефектоскопа, принципова функціональна схема якого наведена на рис. 3.2.

Робота окремих вузлів дефектоскопа відбувається в такий спосіб.

ГСІ через певний проміжок часу виробляє імпульси, що проходять через ДЧ, і запускає різні блоки приладу.

ГІЗ виробляє короткий електричний імпульс, що через рознімання Р1 подається на ПЕП1. При розімкнутому ключі К2 ПЕП1 працює тільки в режимі випромінювання, а ПЕП2 - тільки в режимі приймання.

Рис. 3.2. Функціональна схема ехо-імпульсного дефектоскопа загального

призначення:

ОК - об'єкт контролю; ГСІ - генератор синхронізуючих імпульсів; ДЧ - двигун частоти; ГІЗ - генератор імпульсного збудження; Р1, Р2 - рознімання; А - аттенюатор; П - підсилювач; ППТ - приймально-підсилювальний тракт; ЕПТ - електронно-променева трубка; Kl, K2 - перемикачі; ПЕП - п'єзоелектричний перетворювач; БР - блок розгорнення, підсвічування; ТРЧ - тимчасове регулювання чутливості; АСД - блок автоматичного сигналізатора дефектів; БВ - блок виміру; І - індикатор; ДЖ - джерела живлення

Внаслідок зворотного п’єзоэфекта ПЕП1 перетворює електричний імпульс у пружне коливання, що випромінює в К у вигляді УЗ хвилі. УЗ коливання відбиваються від дефекту або дна К, повертаючись до поверхні контролю. Внаслідок прямого п’єзоэфекта пружні коливання перетворяться ПЕП2 в електричний імпульс, що через рознімання Р2 надходить на аттенюатор А. При цьому реалізуються два режими роботи дефектоскопа.

Роздільний режим роботи - (ПЕП1 - випромінювач, ПЕП2 - приймач: К2 розімкнен)

Роздільно-совмісний режим роботи - (ПЕП1 - И, П, ПЕП2 -- И, П: К2 замкнуть).

Аттенюатор (А) служить для каліброваного ослаблення й виміру відносин (ДБ) прийнятих сигналів. Далі сигнал підсилюється в підсилювачі В и подається на вертикально відхиляючі пластини, ЕЛТ або інший індикатор.

Блок розгорнення (БР) виробляє пилкоподібні імпульси й прямокутні імпульси підсвічування. Пилкоподібні імпульси подаються на горизонтально відхиляючі пластиниЭЛТ. Напруга підсвічування забезпечує випущення електронного пучка тільки на прямій ділянці пилкоподібної напруги.

Блок ТРЧ дозволяє компенсувати зменшення ехо-сигналів зі збільшенням глибини, пов'язане з геометричною розбіжністю пучка й загасання УЗХ у матеріалі.

Блок АСД призначений для встановлення зони контролю й формування сигналу для подачі на звуковий, світловий й ін. сигналізатори при наявності ехо-імпульсів у зоні контролю.

Блок вимірів (БВ) призначений для виміру координат дефектів з видачею інформації на індикатор І.

Блок живлення (БЖ) перетворює електричну напругу й розподіляє по блоках дефектоскопа.

Одним з перших ультразвукових методів, у яких використається явище проходження УЗХ, застосованих проф. B.C. Соколовим при контролі прокату, був тіньовий метод. Схема контролю тіньовим методом представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Зміна рівня прийнятого сигналу при тіньовому методі контролю: а — при відсутності дефекту; б — при наявності дефекту

На контрольовану деталь із двох сторін соосно встановлювалися два п'єзоелектричних перетворювачі (ПЕП), один із яких був випромінювачем ультразвукової хвилі І, а другий — приймачем П. Якщо на шляху УЗХ від І до П немає дефектів (несуцільність) Д, то рівень прийнятого сигналу U_пр на екрані електронно-променевої трубки (ЕЛТ) дефектоскопа максимальний. При наявності несуцільності сигнал різко падає майже до нуля, тому що дефект створює «акустичну тінь». Недоліками тіньового методу є: необхідність двостороннього доступу до деталі, строго співвісного розташування ПЕП, нестабільність акустичного контакту ПЕП з деталлю, мала інформативність про координати й тип дефекту.

При дзеркально-тіньовому методі (ДТМ) ПЕП, є ще й випромінювачем, і приймачем, установлюється на поверхню контрольованої деталі (рис. 3.4).

Порушувана УЗХ проходить через деталь, відбивається від другої поверхні — «дна» і сприймається цим же ПЕП. Донний сигнал U_д при цьому на екрані ЭЛТ максимальний. Ознакою виявлення дефекту при дзеркально-тіньовому методі є падіння амплітуди донного сигналу.

Саме широке застосування при контролі вагонних деталей знаходить ехо-метод, у якому використаються явища відбиття УЗХ від поверхні дефекту з наступною реєстрацією прийнятих сигналів. Цей метод дозволяє виявити дефект, визначити координати дефектів, а також їхні розміри й форму. Реальні дефекти мають поверхню, що відбиває, складної форми, тому амплітуда відбитих від дефектів сигналів залежить від багатьох факторів: координат дефектів, розміру, типу, орієнтації, що відбивають поверхонь дефекту, частоти й форми випромінюваного п'єзоелектричним перетворювачем ультразвукового імпульсу.

Рис. 3.4. Зміна рівня даного сигналу при дзеркально-тіньовому методі контролю: а — при відсутності дефекту; б — при наявності дефекту

Приклади зображень на екрані ЕЛТ ультразвукового дефектоскопа при контролі прямим ПЭП наведені на мал. 3.5.

Технологічний процес ультразвукового контролю складається з наступних технологічних операцій: підготовка деталі до контролю; підготовка дефектоскопа до роботи; штатний контроль деталі; ухвалення рішення за результатами контролю; оформлення результатів контролю.

Підготовка деталі полягає у візуальному огляді з метою виявлення видимих дефектів, а також в очищенні й обмивці деталі з метою забезпечення акустичного контакту при установці ПЕП на контрольовану поверхню. На вагоноремонтних підприємствах застосовуються в основному механічні способи очищення й обмивки в мийних машинах.

Підготовка дефектоскопа включає:

• візуальний огляд електронного блоку, мережних і з'єднувальних кабелів, рознімань, ПЕП, перевірку заземлення (при необхідності);

• перевірку працездатності дефектоскопа;

• настроювання дефектоскопа на стандартних зразках і контрольних зразках деталей (КО).

Рис. З.5. Характерні осцилограми при виявленні різних дефектів

Стандартні зразки, дефектоскопи, використовувані для контролю, повинні бути перевірені й атестовані у встановленому порядку. Як правило, ультразвукові дефектоскопи укомплектовані прямим (кут уведення лучачи 0 градусів) і похилими ПЕП з різними кутами уведення УЗХ.

Наприклад, настроювання дефектоскопа УД2-12 при контролі осі колісної пари полягають в установці органів керування у вихідні положення відповідно до настроєчної карти, передбаченої НТД, установленні розміру розгорнення М, установці робочого режиму чутливості, при якому забезпечуються найкращі умови виявлення дефектів у контрольованій зоні осі. Значення масштабу розгорнення М вибирають виходячи з розмірів осі, типу ультразвукової хвилі згідно РД за допомогою прямого ПЕП по донному сигналу. Довжина осі L повинна укладатися на лінії розгорнення екрана ЕЛТ між зондувальними й донним сигналами. Екран розділений на 10 розподілів. При довжині осі 2,5 м масштаб розгорнення в мм/дел, складе М = 2,5 х 1000/10 = 250 мм/дел.

Тоді, наприклад, при відомій довжині осі РУ1, рівної 2280 мм, донний сигнал при М = 250 мм/дел, установлюється на 2280/250 = 9,2 дел. шкали ЕЛТ. При цьому дефекти у всіх зонах осі можуть бути виявлені по ехо-сигналах, між зондувальними й донним сигналами.

Якщо оператори використовують поперечні хвилі, то масштаб розгорнення змінюється у зв'язку з різними швидкостями поширення поздовжніх і поперечних хвиль у сталі. С_l С_Т = 1,81.

Таким чином, М_Т = M_l /1,81 = 140 мм/дел.

У цей час у депо й на заводах застосовується програмувальний ультразвуковий дефектоскоп УД2 -102 «Пеленг», настроювання якого при контролі осей й інших деталей здійснюється на основі наявних у дефектоскопі типових варіантів контролю (усього їх 38).

Оцінка якості продукції за результатами контролю здійснюється на основі характеру виявлених дефектів і величини ослаблення донного сигналу. Так, при ультразвуковому контролі вісь бракується, якщо ослаблення донного сигналу в порівнянні з ехо сигналами, обмірюваними на СО-2, перевищує 46 дб або в зоні контролю при бракувальній чутливості є сигнал, що перевищує середню лінію екрана ЕЛТ.

При ультразвуковому контролі використовуються наступні СТД: ультразвукові дефектоскопи, стандартні зразки, стандартні зразки підприємств, контрольні зразки деталей зі штучними відбивачами, сканувальні пристрої, пристрої реєстрації, допоміжні матеріали.

Стандартні зразки СО-1, СО -2 і СО-3 застосовуються для виміру й перевірки основних параметрів дефектоскопів. Так, СО-1, виготовлений з органічного скла, використовується для визначення умовної чутливості, що дозволяє здатності дефектоскопа й погрішності глибиноміра. СО-2 зі сталей Ст. 20 або Ст.З - для визначення умовної чутливості, погрішності глибиноміра, кута уведення луча, величини мертвої зони, ширини основного пелюстка діаграми спрямованості ПЕП. СО-3 виготовляється зі сталей Ст.20 або Ст.З і використовується для визначення точки виходу ультразвукового променя й стріли перетворювача.

У кожному депо й на вагоноремонтних заводах для настроювання дефектоскопів використовуються контрольні зразки деталей (осі, колеса й ін.) зі штучними дефектами в різних зонах. По цих зразках установлюють значення бракувальної чутливості в децибелах (дб), з якими порівнюють потім рівень сигналів від природних дефектів в аналогічній контрольованій деталі й ухвалюють рішення щодо подальшій її експлуатації або бракуванні.

Залізничному транспорту необхідні методи й апаратури, здатні вирішувати завдання прогнозу залишкового ресурсу конструкцій, що експлуатуються. Тому повинні використовуватися методи, засновані на певних характерних ознаках, пов'язаних з нагромадженням пошкоджень у конструкціях при їхній експлуатації.

У цей час до найбільш універсального методу неруйнуючого контролю (НК) ставиться акустико-емісійний (АЕ), заснований на випромінюванні пружних хвиль, що виникають у процесі перебудови внутрішньої структури твердих тел. При цьому необхідно впливати на об'єкт контролю (ОК) навантаженням, що викликає поява упругопластичної деформації. При рості тріщини або будь-якого іншого дефекту виділяється енергія, що поширюється по конструкції у вигляді хвиль напруг, які можна зареєструвати п'єзоелектричними перетворювачами (ПЕП). У даному методі (на відміну від інших методів НК) енергія виділяється з матеріалу досліджуваної конструкції. Внаслідок цього АЕ більше чутлива до росту дефектів і легше піддається інтерпретації, чим сигнали, що виникають при збудженні ззовні, характерному для таких методів, як ультразвукова дефектоскопія й радіографія. Навколо дефектів підвищується інтенсивність напруг, а поблизу вершини тріщини матеріал перебуває в більше напружено-деформованому стані, чим удалині від неї. У процесі росту тріщини найбільшу роль грають два явища: розвиток локальної зони пластичних деформацій поблизу тріщини й стрибок фронту тріщини. Метод АЕ є досить перспективним методом технічної діагностики, тому що дозволяє накопичувати інформацію в процесі навантажения й деформування досліджуваних об'єктів, здійснювати виявлення й реєстрацію небезпечних дефектів, що розвиваються.

У цей час АЕ є єдиним методом, що дозволяє по аналізу статистичних характеристик сигналів оцінювати залишковий ресурс конструкції. Аналіз результатів практичного використання методу при контролі бічних рам, надресорних балок, котлів залізничних цистерн, дозволяє відзначити, що АЕ впливає на виробництво й технологію. Вносячись радикальні зміни в послідовність і зміст технологічних операцій, він скорочує обсяги й трудомісткість НК. Із введенням інтелектуальних технологій контролю з'являється можливість ухвалювати рішення щодо зміни процесу нагружения конструкції, режиму роботи, а також здійснювати оцінку залишкового ресурсу деталей і строк їхньої служби.

Магнітопорошковий метод контролю заснований на явищі притягання часток магнітного порошку силами неоднорідних магнітних полів, що виникають над дефектами в намагніченій деталі з феромагнітних матеріалів.

Магнітопорошковий метод дозволяє виявити поверхневі дефекти типу порушень суцільності металу: тріщини, флокени, заходи, надриви, волосовини, розшарування, дефекти зварних з'єднань, а також поверхневі дефекти, розташовані на глибині не більше 2 мм.

Магнітні поля характеризуються рядом параметрів: магнітною індукцією В у теслах (Т), залишковою магнітною індукцією В_r, напруженістю H_с[A/m, А/см], коерцитивною силою Н_с [А/м, А/см], абсолютної μ_a магнітною проникністю [Гн/м], відносною магнітною проникністю μ_r, що показує в скільки разів магнітні властивості даного матеріалу гірше або краще магнітних властивостей вакууму від μ₀ = 4π 10^-7 Гн/м. Залежно від μ_r всі матеріали діляться на три групи: діамагнітні (μ_r <1), парамагнітні (μ_r >1), феромагнітні(μ_r1).

Тільки чотири елементи таблиці Д.И. Менделєєва і їхніх сплавів ставляться до феромагнітного (залізо, нікель, кобальт, гадолиній).

Магнітний контроль можливий тільки в матеріалів, що мають μ_r > 40 (ГОСТ 21105-87).

Загальні вимоги до організації, технології, устаткуванню, персоналу, засобам контролю, безпеки встановлені РД 32.174 і РД 32.159-2000.

При магнітопорошковом контролі деталей застосовують засоби, які по своєму призначенню (ГОСТ 24450-80) підрозділяються на магнітні дефектоскопи, магнітні структуроскопи, магнітні толщиноміри. Вони можуть бути переносними, пересувними й стаціонарними. Залежно від принципу дії й функціонального призначення до складу дефектоскопів входять: блок живлення й керування, що намагнічують пристрої, допоміжні пристрої й прилади. Типи дефектоскопів і пристроїв, що намагнічують, вибирають із урахуванням форми й розмірів контрольованих деталей, а також необхідной для виявлення дефектів напруженості магнітного поля на поверхні контрольованих деталей.

Як магнітні індикатори застосовують магнітні порошки ПЖВ2-5, суспензії ДИАГМА й ін., які перевіряють перед використанням на наявність сертифіката якості. Для готування магнітних суспензій використовують технічні мастила, дизельне паливо, суміші масел з дизельним паливом або гасом, воду з кондиційними добавками.

Магнітопорошковий метод контролю включає операції: підготовка до контролю деталей, дефектоскопів, допоміжних пристроїв; намагнічування деталей; нанесення індикаторів (порошку, суспензії, магнитогумированої пасти) на поверхню контролю; огляд і реєстрація індикаторних малюнків дефектів; оцінка результатів контролю; розмагнічування деталей.

При магнітопорошковому контролі залежно від форми, розміру деталей і напрямку дефектів застосовують наступні способи намагнічування:

• циркулярне (при пропущенні електричного струму по деталі; по провіднику, що проходить через наскрізний отвір у деталі, або по кабелі, намотаному на деталь у формі кільця), при якому утвориться поперечне магнітне поле, що дозволяє виявляти поздовжні дефекти в деталях (рис. 3.6);

• полюсне (за допомогою соленоїдів, електромагнітів, постійних магнітів, за допомогою кабелю), що дозволяє виявляти поперечні дефекти в деталях;

• комбіноване, здійснюване за допомогою спеціальних намагничуваних пристроїв (СНП) і дозволящі реалізувати магнітні поля проміжної орієнтації з метою виявлення дефектів будь-якої спрямованості (рис. 3.7).

Рис. 3.6. Циркулярне намагнічування за допомогою стрижня (а) і гнучкого

кабелю (б) деталей, що мають форму кільця:

1 — стрижень (або кабель); 2-деталь; 3-тріщина; 4-силові лінії магнітного поля; /— струм, що намагнічує; Н - вектор напруженості магнітного поля

Рис. 3.7. Намагничування деталі СНП: 1-деталь; 2 — СНП; h-зазор між корпусом СНП й деталлю

Контроль деталей проводять способом прикладеного поля (СПП) або способом залишкової намагніченості (СЗН). При контролі СПП індикатор наносять на поверхню деталі до або в момент її намагнічування. Огляд контрольованої поверхні проводять під час намагнічування або після його припинення. При контролі СЗН деталь спочатку намагнічують, потім на контрольовану поверхню наносять магнітний індикатор й її оглядають.

Найкраще виявлення дефектів забезпечується у випадку, коли силові лінії магнітного поля спрямовані перпендикулярно протяжним дефектам (рис. 3.8). Дефекти не виявляються при кутах ά між силовими лініями магнітного поля й напрямком дефектів менше 30°.

Магнітне поле над дефектом формується тангенціальною складовою вектора напруженості магнітного поля Н_с. Для виявлення дефектів на контрольованій поверхні деталі при намагнічуванні повинне виконуватися умова H_n /H_t < 3.

При контролі деталей СПП режим намагнічування вибирають залежно від коерцитивної сили матеріалу Н_с і мінімальних розмірів підлягаючому виявленню дефектів.

Рис. 3.8. Складові вектора напруженості Н магнітного поля й напрямок

дефектів, що виявляють:

1 — соленоїд; 2 — деталь; 3 — дефекти; а — кут між напрямком силових ліній і протяжних дефектів

При контролі деталей СЗН вибирають режим намагнічування, що забезпечує магнітне насичення матеріалу.

Для намагнічування застосовують: при контролі СПП - змінний, постійний й імпульсний струми; при контролі СЗН - імпульсний (не менш 3 імпульсів) і постійний струми.

Короткі деталі (відношення довжини до поперечних розмірів менше 5) при намагнічуванні соленоїдами для усунення впливу, що розмагнічує, полюсів становлять у ланцюжки (рис. 3.9) або приставляють до їхніх торців подовжувальні наконечники.

Огляд поверхонь деталей проводять після стікання основної маси суспензії й припинення намагнічування, а при контролі з використанням магнітних порошків ПЖВЗ, ПЖВ5 до припинення намагнічування. При огляді використовують лупи, джерела Уф-опромінень (при використанні люмінесцентних магнітних порошків). Якщо на контрольованій поверхні утворилося скупчення магнітного порошку, що свідчить про наявність дефекту, деталь варто протерти дрантям, розмагнітити й повторити контроль. Кожен виявлений дефект відзначають фарбою, крейдою або кольоровим олівцем. При необхідності збереження індикаторних малюнків виготовляють дефектограми.

Деталі, що мають тертьові поверхні в експлуатації, піддаються розмагнічуванню. Існують два способи розмагнічування: шляхом нагрівання матеріалу деталі до температури вище точки Кюрі (>700 °С) або шляхом впливу на контрольовану деталь поступово убутного по величині поля, що намагнічує.

Рис. 3.9. Намагнічування деталей складанням їх у ланцюжок (а) і з використанням подовжених наконечників (б):

1 — соленоїд; 2 — деталі; 3 — подовжувальні наконечники

Процес розмагнічування бажано повторити кілька разів. Залишкова намагніченість деталей не повинна перевищувати 5 А/см, а для кілець роликових підшипників - 3 А/см.

Оцінку результатів контролю проводять відповідно до вимог РД 32.174 і реєструють у журналах.

Магнітографічний контроль. Магнітографічний метод контролю якості зварних з'єднань заснований на виявленні полів розсіювання, що утворяться в місцях дефектів при намагнічуванні виробів.

Магнітографічний метод складається із двох послідовних операцій:

• намагнічування виробів спеціальними пристроями, при которому поля дефектів записуються на магнітну стрічку;

• відтворення запису зі стрічки за допомогою магнітографічних дефектоскопів.

Перед контролем шов оглядається візуально, очищається від бруду, снігу, води, шлаків, бризів металу (ширина смуги очищення повинна бути приблизно 100 мм). Магнітні стрічки (нові або попередньо розмагнічені) типу МК-1 і МК-2 накладаються на шов. За допомогою рухомих пристроїв, що намагнічують (ПНП) і нерухомих пристроїв, що намагнічують, контрольований шов намагнічується із записом магнітних полів на стрічку. Потім запис відтворюється за допомогою магнітографічного дефектоскопа.

Ферозондовий метод контролю заснований на виявленні ферозондовим перетворювачем (ФП) магнітних полів розсіювання дефектів на намагніченій деталі й призначений для виявлення поверхневих і підповерхневих дефектів порушень типу суцільності: волосовин, полон, тріщин, ужимов, заходів, раковин й ін. Ферозондовый перетворювач реагує на різку просторову зміну напруженості магнітного поля над дефектами й перетворить градієнт напруженості поля в електричний сигнал.

Ферозондові перетворювачі, застосовувані при контролі деталей вагонів, підрозділяються на:

• ферозонди-полімери, призначені для виміру абсолютної величини напруженості магнітного поля й перетворення її в електричний сигнал;

•ферозонди-градієнтометри, використовувані для виміру градієнта напруженості магнітного поля від однієї точки контрольованої поверхні деталі до іншої.

Для виміру параметрів магнітних полів використаються також датчики Холу, магніторезистори, пасивні індуктивні перетворювачі (ПІП).

Ферозондовий перетворювач — градієнтометр, представлений на рис. 3.10, складається із двох однакових котушок К (іменованого напівзондами) з паралельними сердечниками Із із пермалоя, розміщеними в корпусі КР на деякій відстані h друг від друга. Ця відстань називається базою перетворювача. Вихідна напруга перетворювача формується у вигляді різниці вторинних гармонік індуктивностей і тому його амплітуда пропорційна абсолютному значенню різниці проекцій вектора напруженості Н на осі сердечників.

Вибір ферозондових перетворювачів як індикатор магнітного поля розсіювання над дефектами в намагніченій деталі обумовлений рядом переваг: малою споживаною потужністю, незначними габаритами, високою надійністю роботи, високим КПД і вибірковістю до локальних магнітних полів розсіювання.

Рис. 3.10. Феррозондовый перетворювач

Чутливість ферозондового контролю визначається сукупністю фізичних факторів (магнітних властивостей матеріалу контрольованого виробу, типу дефектів й їхньої орієнтації, шорсткістю контрольованої поверхні, способом контролю й намагнічування деталей, чутливістю ФП й електронної апаратур, способом обробки сигналу ФП).

Чутливість контролюють на стандартних настроєчних зразках, що мають природні або штучні дефекти.

Ферозондовому контролю піддаються бічні рами й надресорні балки візків вантажних вагонів, балансири й сполучні балки візків, рами візків ЦМВ, КВЗ И2, КВЗ ЦНИИ, корпуса автозчепів, тягові хомути поглинаючих апаратів й ін.

Контроль СПП рекомендується застосовувати для виробів з матеріалів з коерцитивною силою H_с<1280 А/м і залишковою магнітною індукцією B_r <0,53 Т. СОН варто застосовувати для контролю виробів з матеріалів з високими значеннями коерцитивної сили H_с > 1280 А/м й B_r 0,53 Т.

При ферозондовому контролі варто враховувати помилкові спрацьовування індикаторів дефектоскопів, не пов'язані з дефектами (структурна неоднорідність матеріалів, магнітні плями, шорсткість контрольованої поверхні, неоднорідність поля, що намагнічує), іменованих перешкодами або фоном. Цей недолік усунутий при використанні дефектоскопів з автоматичної, залежної від фона відстройки порога чутливості.

До засобів ферозондового контролю ставляться: дефектоскопічні ферозондові установки, що включають у себе два дефектоскопи - градієнтометра або магнітовимірних комбінованих приладів, що намагнічують пристрої, стандартні зразки підприємств; додаткові пристрої, до складу яких входять вимірники напруженості магнітного поля, зарядна станція, комп'ютер, перетворювач інтерфейсу.

Рис. 3.11. Правила сканування ФП

Технологічний процес контролю включає наступні технологічні операції:

1. Підготовка до контролю пристроїв, що намагнічують (зовнішній огляд, наявність заземлення, надійність з'єднань шнура живлення й сполучних кабелів, цілісність вузлів, перевірка працездатності), дефектоскопа (зовнішній огляд, перевірка працездатності, настроювання за допомогою СЗП), контрольованих деталей (візуальний зовнішній огляд, очищення від забруднень); при цьому деталі з неприпустимими дефектами, виявленими при огляді, контролю не підлягають.

2. Намагнічування деталей.

3. Контроль поверхонь деталей з метою виявлення дефектів по способі СПП або СЗН. Перед контролем оператор повинен знати зони контролю й характер можливих у цих зонах дефектів, опис яких наведене в технологічних або нормативних документах.

Зони контролю сканують ФП, установленим нормально до поверхні контрольованої деталі, зі швидкістю до 8 см/с и с кроком від 3 до 15 мм, без відривів від поверхні деталі. Поздовжня вісь ФП повинна збігатися з напрямком сканування на прямолінійній ділянці деталі й бути паралельної дотичної до радіуса кривизни на криволінійних ділянках (рис. 3.11).

Контроль зварних швів здійснюють скануванням ФП уздовж осі зварного шва: околошовної зони - не менш трьох разів із кроком 3...5 мм; зони сполучення зварного шва з основним металом; валика посилення зварного шва.

При спрацьовуванні індикаторів дефектів дефектоскопа знаходять точку поверхні, що відповідає максимуму показань стрілочного або цифрового індикатора, і відзначають її крейдою. Виконують паралельні переміщення ФП із кроком 5 мм (праворуч, ліворуч, нижче, вище), відзначаючи крейдою точки, що відповідають максимумам показань індикатора (до припинення спрацьовування індикаторів). По отриманих крейдових точках визначають розміри дефекту.

Якщо візуально дефект не виявляється, то: зачищають відзначену ділянку металевою щіткою, оглядають її за допомогою лупи й переносної лампи; при невиявленні дефекту місце зачищають шліфувальною машинкою, повторюють контроль. Якщо індикатори не спрацьовують, то виключають дефект із розгляду, якщо спрацьовують - оцінюють напрямок і довжину дефекту (тріщини).

4. Ухвалення рішення за результатами контролів. Якщо виявлений дефект у контрольованій деталі є бракувальним при­знаком (наприклад, тріщини поперечні й похилі в нижньому поясі надресорної балки візка 18 — 100), то деталь бракують. Якщо дефект є переборним (наприклад, поздовжні тріщини сумарною довжиною менш 250 мм у верхньому поясі надресорної балки візка), то деталь ремонтується зварюванням.

5. Оформлення результатів контролю.

Вихретоковий метод контролю заснований на аналізі взаємодії зовнішнього електромагнітного поля з електромагнітним полем вихрових струмів, що наводять в об'єкті контролю цим полем (ГОСТ 24289-80). Він призначений для виявлення поверхневих дефектів типу шлакових включень, усталостних тріщин, волосовин, раковин у деталях вагонів з електропровідникових матеріалів.

Чутливість методу залежить від багатьох факторів: шорсткості й геометрії контрольованої поверхні, чутливості вихретокового перетворювача (ВП) і електронної схеми дефектоскопа, способу обробки сигналу ВП. Перевірка виявляємості дефектів і нормування чутливості виробляється по галузевих стандартах-зразках зі штучними дефектами, виготовленим за бажанням замовника з різних електропровідникових матеріалів.

До засобів вихретокового контролю ставляться: дефектоскопи, стандартні зразки підприємств СЗП, допоміжні прилади (комп'ютер, перетворювач інтерфейсу, зарядна станція), що фіксують насадки.

Конструктивно вихретоковий дефектоскоп складається із двох вузлів: вихретокового перетворювача ВП й електронного блоку ЕБ. У ВП формується сигнал, що відбиває стан поверхні контрольованого виробу (у тому числі наявність дефектів). В електронному блоці сигнал обробляється й приймається рішення про наявність або відсутність дефекту.

ВП являє собою кілька котушок індуктивності (збудливі й вимірювальні). Збудлива котушка підключена до джерел змінного струму. Струм створює навколо котушки, розташованої поблизу поверхні деталі, змінне магнітне поле, що наводить у ній електрорушійну силу (ЕДС) самоіндукції. Змінне магнітне поле збуджує в електропровідниковому поверхневому шарі струми, що мають форму кільця діаметром, рівним приблизно діаметру котушки. Вихрові струми створюють власне поле, що наводить у котушці вихретокову ЕДС. Складаючись, обидві ЕДС формують на катушці результуючю напругу. Тому що на дефектній і бездефектній поверхнях вихрові струми мають різну величину, то, вимірюючи амплітуду або фазу результуючої напруги, можна судити про наявність або відсутність дефекту в деталі. Змінне магнітне поле швидко убуває в міру видалення вглиб металу (поверхневий ефект, характеризуємий глибиною проникнення магнітного поля). Глибина проникнення вихрових струмів у деталь міняється в межах від часток міліметра до декількох міліметрів. Вона залежить від частоти збудливого струму, електропровідності й магнітній проникності матеріалу деталі. У сучасних вихретокових дефектоскопів частота лежить у межах від 200 Гц до 5 Мгц, а амплітуда змінного струму в перетворювачі дефектоскопа становить 1...500 мА.

Тому що виміряти величину вихрових струмів у поверхневому шарі деталі практично важко, те в основу вихретокового контролю покладене спостереження за такими явищами (параметрами), які лежать поза контрольованою деталлю, але несуть інформацію про стан її поверхні. До таких параметрів ставляться:

- зміна комплексного опору токозбуджуючої котушки

Z = R+jωL, (3.5)

де R — активний опір котушки;

j— комплексний коефіцієнт;

ω - число витків котушки;

L — індуктивність котушки;

- зміна величини ЕРС на виході вимірювальної котушки.

Вихретокові перетворювачі, у яких спостерігають за зміною параметра Z, називаються параметричними. ВП, вихідним параметром (сигналом) яким є ЕРС вимірювальної котушки, називаються трансформаторними.

Рис. 3.12. Зміна форми кільця вихрового струму дефектом: 1 — метал; 2, 3 — контури вихрових струмів

Вихідні сигнали ВП залежить від глибини, довжини, ширини дефекту. Як правило, у схемі вимірів дефектоскопа сигнал ВП, установленого на бездефектну зону деталі, скомпенсований. Вихідним сигналом схеми вимірів дефектоскопа вважається збільшення сигналу, викликане дефектом.

При переміщенні ВП над тріщиною (глибоким дефектом) вихретоково кільце в деталі й вихідний сигнал дефектоскопа змінюються (рис. 3.12, а).

Повітряний зазор у тріщині не проводить електричний струм, тому тріщина розсікає тонке вихретокове кільце, змінюючи його форму. Нарешті, вихретокове кільце (рис. 3.12, б) розривається на два кільця. У результаті змінюється амплітуда ЕРС, що наводить в обмотці ВП у порівнянні з тими значеннями, які відповідали бездефектній ділянці поверхні деталі. Установлено, що збільшення вихідного сигналу дефектоскопа при збільшенні довжини дефекту тим більше, чим менше діаметр котушки (кільця вихрових струмів). При довжині дефекту значно більше діаметра наростання вихідного сигналу відбувається аж до довжини тріщини, приблизно в 2,5 рази переважаючий діаметр котушки ВП. Подальше збільшення довжини дефекту не викликає додаткового збільшення сигналу дефектоскопа, тому що форма й розміри контуру вихрових струмів більше не змінюються

Ширина тріщини також впливає на вихідний сигнал. Тому що повітря можна вважати ізолятором, то досить навіть невеликого розкриття дефекту, щоб утворилися два вихретокові контури. Однак через шорсткість поверхонь дефекту при дуже малому розкритті можливі електричні контакти між нерівностями, що утрудняє утворення двох контурів і зменшує проникнення магнітного поля. Тому в дефектоскопів існує обмеження чутливості по ширині дефекту. Сучасні дефектоскопи в стані виявити дефекти шириною 2...5 мкм при довжині 3...5 мм і глибині близько 0,1 мм.

У міру збільшення глибини дефекту поступово збільшується товщина двох контурів, що приводить до зростання сигналу дефектоскопа.

Характер зміни сигналу дефектоскопа при переміщенні ВП уздовж осі, що збігає з найбільшим розміром дефекту, представлений на мал. 3.13.

Залежно від взаємного положення токовозбуждающей, вимірювальної котушок і контрольованої деталі ВП підрозділяються на накладні, прохідні, заглибні й екранні. У накладних ВП котушки розташовуються на одній стороні деталі, в екранних - по різні сторони деталі, у прохідні котушки охоплюють деталь, у заглибні перебувають усередині деталі. Котушки можуть бути рухомими або нерухомими відносно один одного. ВП, у яких обертові котушки перебувають усередині нерухомих, називаються роторними.

Рис. 3.13. Зміна сигналу при русі ВП уздовж дефекту: 1 — вихретокове кільце; 2 — дефект; а — довжина дефекту менше діаметра вихретокового кільця; б — довжина дефекту більше діаметра вихретокового кільця

Технологічний процес вихретокового контролю складається з наступних технологічних операцій:

1. Підготовка дефектоскопів, що включає зовнішній огляд, перевірку працездатності й настроювання (установку порога чутливості). Настроювання дефектоскопів проводять за допомогою СОП зі штучними дефектами (ИД). СЗП не повинні піддаватися впливу магнітних полів пристроїв, що намагнічують, використовуваних при магнітному контролі.

2. Підготовка деталей, що складається в очищенні від забруднень. Перед проведенням вихретокового контролю роблять зовнішній огляд з метою виявлення тріщин, рисок, задиров, забоїн, електроожогів й інших видимих дефектів. Деталі з виявленими при огляді не припустимими дефектами вихретоковому контролю не підлягають.

3. Контроль деталей. Для виявлення дефектів виробляється сканування зон контролю деталей за допомогою ВП по траєкторіях, установленим нормативно-технологічними документами. Швидкість сканування залежить від шорсткості й форми контрольованої поверхні, застосовуваних дефектоскопів і лежить у межах 2...10 см/с, а крок сканування коливається від 3 до 8 мм. ВП установлюють на поверхню так, щоб його вісь збігалася з нормаллю до цієї поверхні.При використанні дефектоскопів ВД-113 і ВД-113,5 сканування деталей із круглим перерізом діаметром менш 50 мм проводять із використанням фіксуючих насадок, що входять до складу дефектоскопів.

Якщо при скануванні деталі спрацювали індикатори дефекту, варто виконати наступні операції: провести повторно ВП по місцю появи сигналу; знайти точку максимуму сигналу (по стрілочному приладі) і крейдою нанести на деталь мітку; виконати ВП паралельне сканування із кроком 3...5 мм ліворуч, праворуч, зверху, знизу від мітки, відзначаючи точки, що відповідають максимуму сигналів, новими мітками; якщо мітки вишикувалися в лінію, оглянути ділянку й переконатися в наявності тріщини. Сканування проводити до припинення спрацьовування індикаторів дефекту; при необхідності місце передбачуваного дефекту зачистити й провести сканування зачищеної ділянки.

При контролі з розгляду виключаються: одиночні сигнали, викликані нерівностями контрольованої поверхні; сигнали, що не підтвердилися при паралельному скануванні; сигнали, викликані складною формою деталей.

4. Оцінка стану деталі за результатами контролю.

5. Оформлення результатів контролю.

Радіаційний вид контролю містить у собі радіографічні, радиоскопічні й радіометричні методи.

Питома вага радіаційної дефектоскопії в машинобудуванні при контролі нероз'ємних з'єднань становить більше 80 %.

Достоїнство методів:

-висока виявляємість макроскопічних дефектів (тріщин, непроварів, пор, раковин й інших несуцільностей) і об'єктивність контролю;

-можливість визначення характеру, форми й розмірів дефектів, що виявляють, і документальність одержуваних результатів.

Вони дозволяють виявити дефекти в злитках і виливках, зварних, паяних, клепаних з'єднаннях, складальних одиницях (невірне складання, зазори, перекоси, руйнування внутрішніх елементів, ступінь заповнення внутрішніх порожнин, відхилення від заданих розмірів).

Радіографічний метод контролю. Джерелами випромінювання при радіографічму методі контролю є рентгенівські апарати, гамма-дефектоскопи, прискорювачі.

При виборі джерел випромінювання враховують товщину, атомний номер, щільність просвічуваного матеріалу, конструктивні особливості виробу й умови контролю, доступність, надійність і простоту апаратів.

Найпростішими є рентгенівські апарати, що дозволяють контролювати сталеві деталі товщиною 0,04... 150 мм і неметалічні деталі товщиною 25... 170 мм.

Гамма-дефектоскопи застосовуються для контролю виробів великої товщини (δ_сталь = 30...200 мм; δ_магній = 300...700 мм), складних агрегатів, зварних деталей, конструкція яких не дозволяє застосувати рентгенівські апарати, агрегатів і зварних вузлів у польових умовах, де неможливо застосувати рентгенівські апарати (немає джерел живлення).

Прискорювачі застосовують для контролю товщин, недоступних для просвічування іншими джерелами випромінювання.

Рентгенівська плівка забезпечує високу чутливість до дефектів. Необхідно при її виборі враховувати контрастність, чутливість до випромінювання й розв'язну здатність.

Час просвічування повинне забезпечити одержання знімків з оптичною щільністю почорніння 1,5...3,0 і становити кілька хвилин. Для скорочення часу просвічування застосовують посилюючі екрани (свинцеві, олов'яні, свинцево-олов'яні з фольги товщиною 0,02....0,5 мм, люмінесцентні кальций-вольфрамові, свинцево-баритові, цинк-кадмій-сульфідні рентгенівські екрани).

Посилююча дія люмінесцентних екранів обумовлено впливом на плівку світлового випромінювання, що виникає в люмінофорі під дією рентгенівського або γ-випромінювання. Коефіцієнт підсилення екранів (відношення часу просвічування на плівку без екрана до часу просвічування з екраном) при оптичній щільності 1,5...1,8 й оптимальній товщині екранів дорівнює приблизно 2.

По чутливості до дефектів і випромінювання рентгенографічні знімки ділять на 4 класи:

• особливо дрібнозернисті й висококонтрастні безекранні плівки, що забезпечують найвищу чутливість до дефектів з коефіцієнтом контрастності 4;

• дрібнозернисті высококонтрастні безекранні плівки (уступають по чутливості приблизно на 30 % першим), застосовуються з металевими екранами або без них;

• високочутлива до випромінювання (в 5...10 разів час просвічування менше в порівнянні із плівкою 1 класу) безекранна плівка;

• високочутлива до випромінювання екранна плівка з використанням люмінесцентних екранів (час просвічування скорочується приблизно в 10... 100 разів у порівнянні із плівками 1 класу).

Дефектоскопія просвічуванням рентгенівськими й γ-променями. В основі рентгенівського методу виявлення внутрішніх пороків лежить просвічування рентгенівськими й γ -променями радіоактивних ізотопів.

Рентгенівські промені, як і світлові, є електромагнітними коливаннями з довжиною хвилі від 0,006 до 1,1 А (ангстрем А дорівнює 10 ^-8 см). Ці промені проникають крізь всі речовини, викликаючи іонізацію останніх і частково поглинаючись.

Основними джерелами γ-випромінювання, застосовуваними для контролю зварних швів, є: Кобальт-60, Цезій-137, Іридій-192, Тулій-170.

При γ-дефектоскопії застосовуються дефектоскопи ГУП-Цезий, РИД-21М. Рентгенографирування зварних швів конструкцій з металу товщиною 60 мм роблять за допомогою рентгенівських апаратів РУП-200-20 і РУП-200-5 й ін. При цьому застосовуються плівки РТ і РМ.

Технологічний процес рентгеноскопії γ-дефектоскопії складається з наступних операцій:

• підготовка до просвічування (зварні шви очищаються від шлаків, бризів, бруди й візуально оглядаються, виробляється розмітка швів по ділянках, зарядка касет рентгенівською плівкою);

• рентгено- і - γ-просвічування: (установити на контрольовану ділянку дефектомер, свинцеві покажчики й маркировачні знаки; установити й закріпити касети з боку, протилежному розташуванню джерела випромінювання; касета повинна притискатися до поверхні контрольованого шва; установити джерело випромінювання на заданій фокусній відстані; експонувати контрольовану ділянку шва;

• фотообробка плівок й оцінка якості зварних з'єднань. При виявленні у зварних швах неприпустимих дефектів шви бракуються й після виправлення повторно просвічуються.

Рис. 3.14. Схема просвічування: 1 — лампа; 2 — шов; 3 — касета з фотоплівкою; 4 — дефектометр; 5 – клеймувач

Просвічуванню рентгенівськими й гамма-променями піддаються стикові шви котлів цистерн при їхній будівлі, а також повітряні запасні резервуари автогальм.Схема просвічування наведена на рис. 3.14.

При цьому виявляються дефекти: тріщини, шлакові включення, газові пори, непровари й т.д. При товщині 20 мм використають рентгенівські промені, а при товщині більше 50 мм - гамма-промені.

Сумарна довжина контрольованих швів цистерни повинна бути не менш 15 % загальної довжини.

Попередньо роблять розмітку зварних швів на виробі й становлять паспортний ескіз виробу. Номера ділянок вибивають сталевими клеймами. На відповідній ділянці встановлюється (з іншого боку) касета з фотоплівкою. До касети прикріплюють клеймітель і дефектометр. Вони повинні бути на відстані 10...15 мм від краю шва.

Дефектометр (рис. 3.15) служить для визначення чутливості знімка й виявлення розмірів дефекту у зварному шві й основному металі. Це пластинка з того ж металу, що й виріб з канавками різної глибини (від 1 до 20 % товщини просвічуваного виробу із градуюванняч 3...5 % товщини). Чутливість знімка встановлюється по найменшій глибині видимої на знімку канавки, а глибину поширення дефекту по знімку визначають порівнянням ступеня потемніння зображення в місці дефекту з потемнінням зображення в місцях канавок дефектометра. Шви оцінюються по ІІІ-бальной системі. Шви з дефектами (I бал) підлягають виправленню й повторному просвічуванню. Шви по балі II уважаються задовільними (немає тріщин, непроварів і кількість газових включень незначно). Шви по балі III (без дефектів) уважаються прийнятними.

Оптичний вид контролю заснований на спостереженні або реєстрації параметрів оптичного випромінювання, взаємодіючого з ОК. Розрізняють методи минулого, відбитого, розсіяного й індукованого випромінювання.

Рис. 3.15. Дефектометр

Інформативні первинні параметри: амплітуда, фаза, ступінь поляризації, частота, час проходження світла через об'єкт, геометрія переломлення й відбиття променів.

Область застосування:

виявлення дефектів, відхилення від заданих форм, кольори;

визначення сферичності, шорсткості, товщини виробів (використовуючи інтерференцію);

вимір діаметрів тонких волокон, товщин стрічок, форм гострих кромок (використовуючи дифракцію);

виявлення макро- і мікродефектів, структурних несуцільностей, внутрішніх напружень у прозорих об'єктах.

Оптичні методи застосовуються при вимірі геометрії колісних пар, для оцінки структурних параметрів механізму автозчепного пристрою (САКМА), для оцінки габаритів рухомого складу при вході поїздів у тунелі й на ділянки з іншими об’єктами залізничного транспорту.

Контроль проникаючими речовинами підрозділяється на капілярні методи й течішукання. У свою чергу капілярні методи підрозділяються на люмінесцентні й кольорові. Цей метод заснований на використанні властивостей спеціальних світо- і кольоровоконтрастних індикаторних речовин заповнювати порожнини дефектів, відкритих з поверхні, і випромінювати світлові хвилі видимого спектра під впливом ультрафіолетових променів.

При люмінесцентному методі дефектоскопії застосовуються три групи речовин:

проникаючі індикаторні рідини, до складу яких входять люмінофори;

речовини для очищення деталей від залишків індикаторних рідин і тушители люмінесценції;

проявляючи матеріали.

Індикаторні рідини, застосовувані на залізничному транспорті, складаються з активної (світної) частини рідини (масло, нориол, антрацен) і емульгаторів гасу, бензину, складених у певніму процентному співвідношенні. Індикаторні рідини віддаляються з поверхні виробів механічним шляхом або промиванням спеціальними розчинами.

Для прояву дефектів застосовуються:

порошки (окис магнію, тальк, каолін, крейда, бентонітова глина, селикагель МСМ й ін.);

суспензії: спиртоводна, суміш тальку або мела в етиловому спирті;

фарба ПР-1 (30 % білої нітроемалі, 30 % медичного коллодія, 40 % ацетону).

Відомі два методи люминисцентної дефектоскопії: порошковий (сорбціоний) і безпорошковий.

Найпоширеніший порошковий метод, технологічний процес якого складається з наступних операцій (рис. 3.16).

Технологія контролю проникаючими речовинами складається з наступних операцій:

Очистити (знежирити) контрольовану деталь;

Витримати виріб в індикаторному розчині протягом 5...10 хв (рідина заповнює порожнини дефектів);

1. Видалити індикаторну рідину з поверхні виробу;

1. Нанести на поверхню тонкий шар порошку - сорбенту й витримати протягом заданого часу (силами сорбції індикаторна рідина витягається на поверхню дефекту й просочує порошок, міцно зв'язуючи його з деталлю);

2. Звільнити поверхню від зайвого сорбенту, опромінити її ультрафіолетовим світлом й оглянути. Індикаторна рідина, поглинена сорбентом, дасть чітку картину форми й розташування дефектів.

Рис. 3.16. Схема люмінісцентного методу контролю:

1 — тріщина без рідини; 2 — тріщина після змочування індикаторною рідиною; 3 — тріщина після видалення рідини; 4 — тріщина після нанесення адсорбуючого порошку; 5 — тріщина після прояву

Особливу увагу варто обертати на установки ультрафіолетового освітлення. Основними елементами світильників ультрафіолетового світла є ртутно-кварцові лампи, газорозрядні лампи високого тиску й світлофільтри ультрафіолетового світла.

Для кольорової дефектоскопії використаються різні індикаторні рідини й фарби. Але найбільше поширення одержали червона індикаторна рідина К и що проявляє (біла) фарба М.

Технологічний процес перевірки деталей методом фарб складається з наступних технологічних операцій:

1. Підготувати деталі до контролю (промивання водою, бензином, ацетоном, розчинниками, змивками, а також ультразвукове очищення).

2. Змочити деталь індикаторною рідиною й витримати протягом 4...5 хв (рідина проникає в тріщини).

3. Видалити залишки індикаторної рідини сухим дрантям або змоченої бензином (рідина залишається в порах).

4. Нанести тонкий (0,01...0,02 мм) білої фарби на поверхню деталі (розпилювачем, м'якою кистю).

5. Зробити контроль поверхні двічі:

1-й раз - через 5...6 хв після нанесення білої фарби (для виявлення глибоких тріщин).

2-й раз - через 15...20 хв (для виявлення дрібних тріщин).

6. Зняти білу фарбу (дрантям, змоченої ацетоном або розчинником).

7. Ухвалити рішення щодо результатів контролю.

8. Оформити результати контролю.

Капілярні методи рекомендуються для виявлення слабко видимих неозброєним оком дефектів у деталях зі шліфованою поверхнею (колінчаті вали дизелів і компресорів, поршневі пальці, інші деталі шатунно-поршневої групи).