13.1.9. Подготовка к проведению контроля

Технологический процесс подготовки к проведению контроля включает в себя подготовку средств контроля и подготовку контро­лируемых деталей.

Подготовка средств контроля заключается в осмотре и проверке работы дефектоскопа, намагничивающих устройств и вспомогатель­ных приборов и устройств. Проверяют работоспособность средств контроля величины магнитного поля и наличие на рабочем месте средств очистки деталей от грязи и необходимого слесарного инст­румента. Подготовку дефектоскопов, вспомогательных приборов и устройств осуществляют в соответствии с требованиями эксплуата­ционных документов. При подготовке к работе дефектоскопов, ра­ботающих от электрической сети, по показаниям вольтметра и ам­перметра на панели управления проверяют соответствие напряже­ния питания и намагничивающего тока дефектоскопа. При проверке величины тока намагничивания необходимо все детали, подлежа­щие контролю, удалить от намагничивающего устройства на рас­стояние не менее 100 мм.

Суспензию, приготовленную заранее или используемую повтор­но, следует тщательно размешать и осмотреть. Изменение цвета, слипание магнитных частиц, наличие посторонних примесей, ком­ков и нитевидных сгустков свидетельствует об ухудшении качества суспензии.

24

Проверку работоспособности средств контроля проводят с по­мощью стандартных образцов предприятия (СОП) с искусственны­ми или естественными дефектами по следующей технологии:

• размагнитить СОП и проверить на качество размагничивания путем нанесения суспензии, при этом на рабочей поверхности СОП не должно быть четкого индикаторного рисунка;

• намагнитить, нанести магнитный индикатор и проверить нали­чие индикаторного рисунка, который должен совпадать с рисунком, приведенным в паспорте СОП. При отсутствии индикаторного ри­сунка над дефектами или при образовании нечеткого, размытого и не по всей длине дефекта рисунка средства контроля считаются не­работоспособными.

Подготовка детали заключается в очистке ее от грязи, старой краски, шлака и окалины. После машинной мойки места контроля детали необходимо очистить вручную до появления металличес­кого блеска. Очистку выполняют с помощью волосяных и метал­лических щеток, скребками, ветошью или салфетками. Перед про­ведением контроля проводится внешний осмотр поверхности де­тали с применением при необходимости луп. При этом выявляют наличие рисок, задиров, забоин, электроожогов и других видимых глазом дефектов.

При использовании магнитного порошка подлежащие контро­лю поверхности детали тщательно очищают от масляных загряз­нений и просушивают для исключения прилипания магнитных час­тиц к их поверхности. При использовании черных магнитных по­рошков для контроля деталей с темной поверхностью на очищенную поверхность наносят тонкий слой светлой краски или алюминие­вого порошка так, чтобы через этот слой просвечивалась поверх­ность детали.

13.1.10. Технические средства и порядок проведения контроля

Для обеспечения безопасного движения на железнодорожном транспорте большое распространение получили средства неразру­шающего контроля при выявлении опасных усталостных трещин, раковин и других дефектов, угрожающих безопасности движения. К ним относятся дефектоскопы, представляющие собой соленоиды с обычными обмотками, соленоиды с обмотками, имеющими седло­образную форму, разъемные соленоиды и электромагниты.

В локомотивных и вагонных депо для формирования современ­ной базы средств неразрушающего контроля в отраслевой реестр внесены следующие типы дефектоскопов для проведения магнито­порошкового контроля: МД-12ПШ, МД-12ПЭ, МД-12ПС, УМД-3 (для контроля зубчатых колес и шестерен тягового редуктора); на­магничивающие устройства УНМ-300/2000; намагничивающие уст­ройства УН-5; установка для контроля собранных колец подшип­ника ТПС-9706 (УМДП-01); стенды для магнитопорошкового конт­роля СМК-12, ОДЫ, Р8617, МД14ПКМ, ДКМ-1Б, ДГЭ, ДГС-М, ДГН, ДГШ, ДГЗ и др. 25

Рассмотрим конструкцию и назначение неко­торых типов дефектоскопов.

Дефектоскоп ДКМ-1Б используют для выявления трещин в шей­ках осей колесных пар и других деталях диаметром не более 185 мм (рис. 115).

Рис. 115. Дефектоскоп ДКМ-1Б:

1 – намагничивающая катушка; 2 – корпус дефектоскопа; 3 – изолирующий цилиндр;

4 – выключатель; 5 – боковина

Намагничивающая катушка дефектоскопа состо­ит из одной секции, содержа­щей 500 витков. Величина тока в обмотке в процессе намагни­чивания — 4 А. Допустимая зона контроля составляет 230—240 мм. Напряженность пере­менного магнитного поля у торца дефектоскопа в рабочем положении на оси колесной пары составляет 43 А/см.

Дефектоскоп ДГЭ применяется для проверки наружных шеек колёсных пар локомотивов, а также валов якорей тяговых двигателей и генераторов. Дефек­тоскоп имеет эксцентрически расположенное отверстие (рис. 116) и на­магничивающую катушку, состоящую из двух секций.

Рис. 116. Дефектоскоп ДГЭ:

1 – намагничивающая катушка; 2 – магнитопровод; 3 – щиток; 4 – выключатель

26

При питании от напряжения 220В катушки включаются последовательно. Соле­ноид с одной стороны снабжен плоским сердечником - магнитопроводом, выполненным из листовой трансформаторной стали, для замыкания магнитного потока через контролируемую деталь. Ли­сты сердечника имеют радиальные разрезы, и не играет роли замк­нутых витков в переменном магнитном поле дефектоскопа, поэто­му рабочая зона дефектоскопа находится со стороны, противопо­ложной сердечнику.

Рабочая допустимая зона дефектоскопа ДГЭ составляет 230 мм. Напряженность переменного магнитного поля у торца дефектоско­па, надетого на контролируемую шейку оси колесной пары, состав­ляет 42,5 А/см.

Дефектоскоп ДГС-М предназначен для проверки внутренних шеек и средней части осей локомотивных колесных пар, бандажей и других деталей, которые не могут быть проверены круглыми неразъемными дефектоскопами. Дефектоскоп содержит намагничивающую седлооб­разную катушку (рис. 117), состоящую из четырех секций по 125 вит­ков, намотанных проводом ПБД диаметром 1,2 мм.

Рис. 117. Дефектоскоп ДГС-М:

1 – корпус; 2 – штепсельная вилка; 3 – вилка; 4 – выключатель; 5 – подковообразный сердечник;

6 – ручка; 7 – кабель; 8 – гнёзда для включения осветительной лампы;

9 – обмотка для питания осветительной лампы

В сеть напряжени­ем 220 В катушки в дефектоскопе включаются последовательно. На­магничивающие катушки помещены в силуминовый корпус с двумя боковинами. Дефектоскоп имеет подковообразный сердечник из лис­товой трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. Дефектоскоп можно наложить на детали диаметром до 270 мм. Рабочая зона дефектоскопа при контроле средней части оси колесной пары в приложенном пере­менном магнитном поле по обеим его сторонам составляет 120 мм. Напряженность переменного магнитного поля у торца дефектоскопа на поверхности оси составляет 42,5 А/см, а в конце зоны — 15 А/см.

27

Дефектоскоп МД-12П магнитопорошковый, специализированно­го назначения применяется для обнаружения поверхностных попе­речных трещин:

- в наружных шейках осей колесных пар локомотивов в комплекте с намагничивающим устройством эксцентричного типа (МД-12ПЭ);

• во внутренних шейках и средних частях осей колесных пар ло­комотивов в комплекте с намагничивающим устройством седлооб­разного типа (МД-12ПС);

• в шейках и предподступичных частях осей вагонных колесных пар в комплекте с намагничивающим устройством шеечного типа (МД-12ПШ).

Рис.118. Общий вид дефектоскопа МД-12П с набором намагничивающих устройств (а);

принципиальная электрическая схема (б):

1 – пульт управления; 2 – поворотная рамка; 3 – подставка-футляр; 4, 5, 6 – намагничивающие устройства; 7 – переносная лампа; 8 – амперметр; 9 – вольтметр

Дефектоскоп (рис. 118) состоит из пульта управления 7; намагни­чивающего устройства 4, 5 или 6 (шеечного, эксцентричного, седло­образного) в зависимости от модификации и подставки-футляра 3.

28

На лицевой панели блока управления расположены амперметр 8 для измерения тока намагничивания и вольтметр 9 для измерения на­пряжения в первичной цепи, а также световая сигнализация о со­стоянии блока и набор тумблеров управления. На основании карка­са установлены трансформаторы питания намагничивающего уст­ройства и питания переносного светильника, а также плата с элементами тиристорной схемы управления. Блок управления рас­полагается на поворотной раме подставки-футляра.

Намагничивающие устройства состоят из катушки, помещенной в пластмассовый корпус. На пульте управления 1 имеются тумблер для включения тока намагничивания, разъем для подключения со­единительного кабеля и контрольные гнезда. Намагничивающие устройства седлообразного 6 и эксцентричного 4 и 5 типов имеют ферромагнитные сердечники, выполненные из электротехнической стали. Подставка-футляр 3 сварная и предназначена для хранения и размещения намагничивающего устройства, кабелей и принадлеж­ностей, а также используется для установки блока управления, ко­торый крепится к поворотной раме, позволяющей менять угол на­клона. В состав принадлежностей входит кружка, ванночка для сбо­ра суспензии, распылитель для нанесения магнитного порошка на деталь и переносная лампа 7 для освещения мест контроля.

Величина тока намагничивания 45А (для МД-12ПШ), 36А (для МД-12ПЭ), 46А (для МД-12ПС). Мощность, потребляемая дефектос­копом при номинальном напряжении сети, равна соответственно 2,2; 1,85; и 2,2 кВ. Напряжение питания намагничивающих устройств 36 В.

Магнитопорошковый дефектоскоп УМД-3 представляет собой специализированное устройство для импульсного намагничивания зубчатых колес и шестерен редукторов локомотивов. Дефектоскоп комплектуется индукторами в зависимости от вида зубчатой пере­дачи (прямозубой или косозубой). Тип индуктора определяется ви­дом контролируемой шестерни или зубчатого колеса. В состав де­фектоскопа входят блок формирования импульсного тока (БФИТ) и индуктор.

Стационарные дефектоскопные установки предназначены для выполнения операций контроля на поточных линиях ремонта ко­лесных пар и буксовых узлов. Как правило, они имеют разъемные дефектоскопы и устройства для разъема и соединения двух полови­нок соленоида.

Дефектоскоп ОД 1-1 с разъемным соленоидом (рис. 119) предназ­начен для магнитного контроля средних частей колесных пар при­ложенным магнитным полем. Его можно использовать и для конт­роля других деталей, вписывающихся в круг диаметром 235 мм. Де­фектоскоп содержит понижающий трансформатор 6 мощностью 2,5 кВт (220/ЗВ), разъемный трехвитковый соленоид 1 и распредели­тельный щиток с рубильником 3. Витки разъемного соленоида выпол­нены из шинной красной меди прямоугольного сечения (35 х 6 мм). Соленоид разрезан по диаметру, и его витки с одной стороны, со­единены шарнирно, а с другой — при помощи ножевых контактов.

29

По виткам обмотки проходит переменный ток, равный 800 А. Соле­ноид укреплен на подъемном механизме 2, который вместе с транс­форматором расположен на основании тележки. Тележка перемеща­ется по направляющим, расположенным перпендикулярно относи­тельно рельсов цехового пути.

Рис. 119. Дефектоскоп ОД1-1 с разъёмным соленоидом:

1 – разъёмный соленоид; 2 – подъёмный механизм; 3 – распределительный щиток с рубильником;

4 – ручка подъёмного механизма; 5 гибкий кабель; 6 – понижающий трансформатор

Допустимая зона контроля соленоида с каждой стороны состав­ляет 250 мм. Напряженность переменного магнитного поля у торца дефектоскопа на поверхности оси равна 80 А/см, а в конце зоны кон­троля — 15 А/см.

Установка для магнитной дефектоскопии свободных колец под­шипников 9402 (УМДП-01; ТПС-9706) предназначена для обеспече­ния магнитного контроля наружных и внутренних колец подшип­ников в разобранном виде (рис. 120).

Установка позволяет осуществ­лять намагничивание колец подшипников одновременно двумя взаимно перпендикулярными полями. Одно поле (продольное) созда­ется соленоидом, а другое (поперечное) — медным контактным стер­жнем, который пропускают через кольца подшипников; оно называ­ется циркулярным полем.

30

Такой способ намагничивания позволяет выявлять трещины в кольцах практически любой ориентации.

Рис. 120. Общий вид установки УМДП-01 (9402):

1 – рабочий стол; 2 – намагничивающее устройство (подвижное комбинированное); 3 – контактная головка (подвижная); 4 – устройство для циркуляции суспензии; 5 – пульт управления; 6 – опора;

7 – кнопки управления импульсным намагничиванием; 8 – контролируемое кольцо подшипника

Конструктивно установка выполнена в виде двух устройств: ра­бочего стола 1 и электрического пульта управления 5. На рабочем столе устанавливается насосная станция, соленоиды, устройства для закрепления колец подшипника, бак для суспензии, шланги, контакт­ный механизм, ванна, опоры и призма.

Работу установки рассмотрим на примере электрической схемы (рис. 121). Питание установки осуществляется от трехфазной сети переменного тока через общий автоматический выключатель ЦР1. Цепи питания электродвигателей М1 (перемешивание) и М2 (насос) защищенные автоматическими выключателем GF2.

Проверяемое кольцо подшипника устанавливается на опорные ролики таким образом, чтобы оно приходилось по центру соленои­да L2. Кольцо визуально центрируется. При этом контактный стер­жень входит в зону контактной головки, расположенной на стойке опоры и контакты микропереключателя SQ 1 замыкаются, подготав­ливая цепь включения реле КМЗ, управляющего работой цепей на­магничивания. Путем поворота рукоятки кулачка прижима обеспе­чивается надежный электрический контакт стержня с контактной го­ловкой КГ1.

Автоматическим выключателем QF1 подключаем установку к си­ловой сети, галетным переключателем SА1 устанавливаем в поло­жение «намагничивание». При этом включается реле КМЗ, загора­ется световой диод VD1 и подготавливается цепь заряда накопитель­ной конденсаторной батареи С1—С36. Момент окончания заряда определяется визуально по показанию вольтметра РУ1 при напря­жении не менее 280 В. Время заряда составляет 15—20 с. Зарядка конденсаторной батареи производится постоянным током от диод­ного выпрямителя VD7—VD10.

31

Рис. 121. Принципиальная схема установки для магнитной дефектоскопии колец подшипника УМДП-01 (9402)

При достижении на батарее 280 В кнопка SВ5 отпускается и разрывается цепь питания конденсатор­ной батареи. Затем включается цепь управляющего электрода тири­стора VS 1. Происходит разряд конденсаторов на обмотку соленои­да L2 и параллельно через контактную головку КГ. Ток разряда кон­денсаторов проходит через соленоид, тем самым обеспечивая появление магнитного поля осевой направленности, а мощный им­пульс, проходящий через контактный стержень, формирует магнит­ное поле с циркулярным направлением силовых линий. Взаимодей­ствие двух рассмотренных полей приводит к образованию резуль­тирующего магнитного поля сложной направленности, обес­печивающего обнаружение в кольце трещин практически любой ори­ентации.

После намагничивания производится выявление трещин на коль­це с помощью магнитной суспензии. Для этого убирается контакт­ный стержень и отводится кронштейн с намагничивающим солено­идом L2. Кольцо поливают суспензией с целью обнаружения тре­щин. При необходимости осмотра недоступных зон кольцо поворачивают и вновь поливают. После осмотра контролируемой поверхности кольца производится его намагничивание.

32

Размагничивание колец подшипников производится соленоидом L1 при питании его от трансформатора Тр1 через автотрансформа­тор Тр2 переменным током частотой 50 Гц. Для размагничивания кольцо подшипника устанавливают на опорные ролики так, чтобы оно находилось в центре соленоида. Затем подводится и центрируется соленоид L1. Переключатель SА1 устанавливается в положение «размагничивание». На панели пульта светодиод VD2 выключает­ся, а VD1 включается, подтверждая включение режима «размагни­чивание», и включаются реле КМ4 и реле времени КТ1. Контакты реле КМ4 включают трансформатор Тр2 и катушку соленоида L1. Ручку автотрансформатора Тр2 «размагничивание» поворачивают по часовой стрелке до упора, доводя силу тока до максимальной ве­личины, затем плавно уменьшают ток размагничивания, вращая ручку автотрансформатора против часовой стрелки до упора, а ве­личину тока доводят до нуля.

Для исключения перегрева соленоида через 50—60 с срабатывает реле времени КТ 1 и своими блок - контактами разрывает цепь пита­ния реле КМ4, выключая режим «размагничивания», и светодиод VD1 погасает.

После снятия колец со стенда с них смывают суспензию маслом или керосином в отдельной емкости и протирают ветошью.

Установка дефектоскопная для контроля колесных пар Р-8617М предназначена для обеспечения магнитного контроля осей при ра­боте в комплекте с вращателем колесной пары любого типа. Уста­новка обеспечивает выявление поверхностных усталостных трещин на шейках осей колесных пар и в предступичной части, а также на внутренних кольцах роликовых подшипников, насаженных на шей­ку оси колесной пары (рис. 122).

Рис. 122. Принципиальная схема установки Р8617:

С1(БК) – батарея конденсаторов; КМ1, КМ2 – магнитные пускатели; КГ – контактные головки

33

Действие установки основано на выявлении магнитных полей рас­сеяния, возникающих над трещинами намагниченных колесных пар и в кольцах подшипников. Намагничивание колец подшипников осуще­ствляется импульсами тока разряда конденсаторной батареи через ось и соленоидами, охватывающими шейки оси. При этом происходит на­магничивание колец подшипника одновременно двумя взаимно пер­пендикулярными полями: продольным магнитным полем соленоидов и циркулярным полем, возникающим при прохождении импульса тока через ось. Взаимодействие двух полей приводит к образованию резуль­тирующего магнитного поля сложной направленности, обеспечиваю­щего обнаружение в кольцах трещин любой сложности.

Перед выявлением трещин на кольцах и шейках оси с помощью магнитной суспензии соленоиды L1 и L2 и контактные головки КГ1, КГ2 удаляются с оси, после чего контролируемую поверхность поли­вают магнитной суспензией и осуществляют осмотр поверхностей.

После осмотра контролируемых поверхностей производится раз­магничивание колец соленоидами L1 и L2, для чего их подключают к источнику переменного тока и медленно удаляют с шеек осей ко­лесных пар на расстояние не менее 700 мм от торца оси.

В качестве индикатора трещин на шейках и кольцах использует­ся смесь магнитного порошка ПЖВ5 с трансформаторным маслом из расчета 200 г порошка на 1 л масла. В процессе осмотра контролируемых поверхностей колесная пара вращается на роликовых опо­рах от специального привода с частотой 5 — 8 об/мин.

Работа дефектоскопов и дефектоскопных установок практичес­ки сводится к следующим операциям: намагничивание деталей; на­несение магнитных индикаторов на контролируемую поверхность; осмотр контролируемой поверхности и обнаружение дефектов.

Контроль деталей проводят способом приложенного поля (СПП) или способом остаточной намагниченности (СОН). При контроле СПП магнитный индикатор наносят на контролируемую поверх­ность при намагничивании детали. При этом индикаторные рисун­ки дефектов формируются в процессе намагничивания. Намагничи­вание прекращают после стекания магнитной суспензии с контро­лируемой поверхности. Осмотр контролируемой поверхности проводят при намагничивании или после прекращении намагничи­вания. При контроле СОН деталь сначала намагничивают, а затем после прекращения намагничивания на контролируемую поверх­ность наносят магнитный индикатор и осматривают ее.

Процесс дефектоскопирования в приложенном магнитном поле состоит из взаимосвязанных основных операций: подготовка де­тали к контролю; намагничивание детали; нанесение на поверх­ность детали магнитного порошка; осмотр детали и оценка харак­тера распределения частиц магнитного порошка; размагничивание детали.

34

Намагничивание деталей во многом зависит от их формы и раз­меров, поэтому в конструкции дефектоскопов учитываются эти осо­бенности детали или узла. Недостатком практически всех дефектос­копов является их сравнительно небольшая зона намагничивания крупногабаритных деталей по участкам, каждый из которых имеет длину, не превышающую допустимой зоны контроля. Достоверность контроля во многом зависит от взаимной ориентации намагничен­ности металла, приложенного магнитного поля и направления рас­пространения трещин по детали. Необходимо, чтобы линии магнит­ного поля были направлены перпендикулярно длине трещины.

Для нанесения магнитного сухого порошка на деталь необходи­мо пользоваться распылителями, которые позволяют образовать тонкий и равномерный слой порошка на поверхности детали. Для нанесения жидкой магнитной суспензии пользуются шлангами с на­конечниками или резиновыми (пластмассовыми) грушами. Слой суспензии на детали должен быть равномерным, без излишних скоп­лений порошка. Стекающую жидкость собирают в ванну, располо­женную под проверяемой деталью. С особой тщательностью маг­нитную суспензию или сухой порошок наносят на участки детали, имеющие галтели, отверстия, места перехода от одного сечения к другому. Если магнитный порошок наносят на деталь в несколько приемов, то после каждого этапа производят полный осмотр. При этом особое внимание уделяют местам скопления магнитного по­рошка и виду скопления (короткая линия или серия линий), а также другим особенностям следов порошка.

Параметры трещин — их глубина, ширина раскрытия и длина — влияют на характер отложений и следов магнитного порошка, по­зволяя классифицировать их по степени опасности. Скопление по­рошка в виде четкой линии свидетельствует о наличии поперечной усталостной трещины в начальной стадии ее развития. При нечет­ком осаждении порошка и в других сомнительных случаях провер­ку детали необходимо повторить. Если при этом осаждение порош­ка остается нечетким, деталь размагничивают и повторяют весь про­цесс контроля.