Измерения и неразрушающий контроль на железнодорожном транспорте

  Министерство  транспорта Российской Федерации

  Федеральное агентство железнодорожного транспорта

  Государственное образовательное учреждение

  Высшего профессионального образования 

  “Омский Государственный университет путей  сообщения”

  (ОмГУПС) 
 
 

     Кафедра:  Теоретическая электротехника 

  РЕФЕРАТ 

  “Измерения и неразрушающий контроль на железнодорожном транспорте.” 
 
 
 
 

  Выполнила:

Студентка

ИМЭК 57 к

Куликова  Василина Игоревна 

      

  Проверил:

                                                                                     Мешкова Ольга Борисовна             
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Г.Омск

     2008 год

 

I.Введение……………………………………………………………………………………………3

II.Ультразвуковая дефектоскопия…………………………………………………………………...4

III.Акустикоэмиссионный контроль режимов шлифования………………………………….7

IV.Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля………………………………...10

V.Визуально-оптический контроль деталей………………………………………………..….15

VI.Методы неразрушающего контроля состояния рельсов…………………………………18

VII.Неразрушающий контроль при ремонте и техническом обслуживании подвижного состава…………………………………………………………………………………………..22

VIII.Библиографический список………………………………………………………………..27

 

 I.ВВЕДЕНИЕ

    Современные технологические процессы изготовления продукции машиностроения во многих случаях сопровождаются промежуточным контролем качества изделий. В связи с этим важное значение приобретают неразрушающие методы контроля качества, которые позволяют не только обнаруживать дефекты на поверхности или в толще изделия, но и определять их форму и размеры, а также пространственное положение. Каждый из этих методов обладает определенными преимуществами, что позволяет с большей точностью выявлять те или иные типы дефектов.

    Процессы  образования и роста дефектов ставят под угрозу возможность безаварийной эксплуатации подвижного состава. Обеспечение безопасности движения за счет своевременного обнаружения заводских и усталостных дефектов в ответственных элементах пути и подвижного состава приносит огромный экономический эффект и служит сохранению человеческих жизней. Решение этой проблемы достигается современными физическими методами неразрушающего контроля.

    В настоящее время неразрушающий  контроль представляет собой самостоятельную интенсивно развивающуюся на стыке физического материаловедения и технологии отрасль науки и техники, которая находит широкое применение в различных сферах производства и особенно на транспорте.

    Практика  показывает, что правильная организация  контроля, а также умелое использование  того или иного метода контроля, разумное сочетание этих методов позволяют с большой надежностью оценить наличие дефектов контролируемых изделий. 

 

II.УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ

1.1. Краткие теоретические  сведения

1.1.1. Физические  основы

    Ультразвуковые  колебания являются одним из многочисленных примеров колебаний, имеющих место в природе (морские волны, ветровые импульсы и т. д.) и возникающих под действием одного или, что гораздо чаще, нескольких непрерывно действующих импульсов.

    Ультразвуковые  волны получили широкое применение в народном хозяйстве, в механических, физических, химических процессах, в медицине. Ультразвуковые колебания широко применяются для контроля качества материала, сварных соединений и др. Дл я этих целей пьезоэлектрическим преобразователем возбуждаются ультразвуковые колебания. Возбуждение их происходит в результате так называемого пьезоэффекта - электрические колебания, поданные на пластину, преобразуются в механические. Это имеет место в пластинах из кварца, титаната бария и других материалов вследствие перестройки в них положения кристаллов, оси которых под действием проходящего тока поворачиваются в металле, и в результате этого поворота изменяется и суммарная длина пластины. Эти удлинения, следующие непрерывно друг за другом, создают волну.

    Частота колебаний, возбуждаемая ультразвуком, может варьироваться в широких пределах - от 0,5 - 1,0 Гц до 20 МГц.

    Между изделием и ультразвуковым преобразователем акустический контакт создают путем введения слоя воды или незамерзающей магнитной жидкости. Если акустический контакт невозможен, то применяют бесконтактный ввод ультразвуковых колебаний с помощью электромагнитных акустических преобразователей (ЭМА), чувствительность которых ниже, чем у пьезоэлектрических.

    Волны передают механическую энергию, а скорость их перемещения определяется лишь свойствами колеблющейся среды: 

      (1.1)                                           

 
где - длина волны;

- частота.

    Приближенно скорость распространения продольной волны определяется по формуле: 

    

      (1.2)

где Е - модуль упругости;

р—плотность среды, подверженной колебаниям.

Скорость распространения  поперечной волны определяется по формуле: 

 (1.3)

 
где G - модуль поперечной упругости,

-коэффициент поперечного сокращения  Пуассона, для стали  - 0,3.

1.1.2. Аппаратура ультразвукового (УЗ) контроля

    Процессы  преобразования энергии УЗ-колебаний происходят в трех трактах дефектоскопа:

    электроакустический тракт, где электрические колебания  преобразуются в ультразвуковые и обратно, состоит из пьезопреобразователей, демпферов, переходных и контактных слоев, электрических колебательных контуров генератора;

    электрический тракт состоит из генератора, усилителя  и определяет амплитуду зондирующего импульса;

    акустический  тракт определяет путь от излучателя до отражателя в металле и обратно - от отражателя до приемника.

    Ультразвуковые дефектоскопы предназначены для излучения УЗ-колебаний, приема эхо-сигналов, установления положения и размеров дефектов. Аппаратура УЗ-контроля включает в себя пьезопреобразователь, электронный блок и вспомогательные устройства.

    Основной  частью пьезопреобразователя является пьезоэлемент, например пластина кварца или титаната бария в виде диска толщиной, равной половине длины волны ультракоротких (УК) колебаний. Преобразователи разделяются на прямые (вводят продольную волну перпендикулярно контролируемой поверхности); наклонные (вводят поперечную волну под углом к поверхности); раздельно-смещенные (вводят продольную волну под углом 5 - 10° к плоскости, перпендикулярной поверхности ввода).

    Прямой  УЗ-преобразователь  состоит из корпуса, пьезопластины, окруженной с одной стороны демпфером, сокращающим длительность свободных колебаний, а с другой - защитным донышком , предохраняющим ее от механических повреждений.

    Наклонный преобразователь  имеет пьезопластину , приклеенную к призмам из полимеров (оргстекло, полистирол и др.). Малая скорость распространения волн в полимерах позволяет при малых углах падения волн на объект вводить поперечные волны под большим углом. Когда ультразвуковой импульс достигает противоположной стороны образца, он отражается от нее и продолжает зигзагообразный путь между двумя поверхностями.

     

    Прямые  и наклонные преобразователи  работают по совмещенной схеме: один и тот же пьезоэлемент служит в  качестве излучателя и приемника. Выпускают также раздельно-совмещенные преобразователи (рис. 1.1, в), у которых имеются две пьезопластины: одна подключается к генератору излучения (Г), другая - к приемнику (П). Между ними устанавливается акустический экран. 

 
 
 
 
 
 

 
 б в

Рис. 1.1. Ультразвуковые преобразователи:

а - прямой; б - наклонный (призматический); в - раздельно-совмещенный (PC); 1 - корпус; 2 - демпфер; 3 - пьезопластина; 4 - защитное донышко (протектор); 5 - призма; 6 — токоподвод; 7 - акустический экран

    Электронный блок генерирует импульсы с высокой  степенью частоты, усиливает и преобразует эхо-сигналы, отраженные от объекта, и отображает указанные эхо-сигналы на телевизионной трубке.

    Дефектоскопы  работают по следующей схеме. От блока  синхронизатора тактовые импульсы поступают в генератор зондирующих импульсов и запускают его. При подаче запускающего импульса в контуре, состоящем из индуктивности, емкости накопительного конденсатора, возникают радиочастотные колебания, называемые зондирующими импульсами. Последние возбуждают в пьезопластине ультразвуковые колебания. Одновременно тактовые импульсы с синхронизатора подаются и на генератор развертки электронно-лучевой трубки. Скорость развертки регулируется в зависимости от толщины прозвучивае-мого металла.

    Отраженные  от дефекта импульсы упругих колебаний  подаются па пье-зопластину и преобразуются в ней в электросигналы. Эти колебания усиливаются в усилителе, затем подаются на экран электронно-лучевой трубки. При развертке расстояние от зондирующего импульса до принятого сигнала пропорционально времени прохождения импульса от пьезопластины до дефекта и обратно. По числовым значениям скорости и времени прохождения ультразвука можно определить координаты дефекта. Отклонение луча на электроннолучевой трубке в вертикальном направлении характеризует амплитуду сигнала и пропорционально значению размера дефекта.

    Амплитуда измеряется градуированными приборами - аттенюаторами, имеющимися в дефектоскопах. Дефектоскоп также содержит автоматизированный сигнализатор для звуковой и световой индикации дефектов.

1.1.3. Ультразвуковой  дефектоскоп  ДУК-13ИМ

    Дефектоскоп предназначен для выявления внутренних дефектов в изделиях из металлов (трещин, пор, расслоений, непроваров, шлаковых включений и т. д.), определения их координат в сварных и клепаных соединениях.

    Прибор  является переносным и используется в цеховых и полевых условиях в интервале температуры О-40°С и относительной влажности не более 80 % при 20°С. Работает он на частотах 1,8 и 2,5 МГц как с прямыми, так и с наклонными искательными головками.

    Чувствительность  прибора регулируется в широких пределах и на частоте 2,5 МГц обеспечивает выявление дефектов, эквивалентных отверстиям в эталоне № 1 при температуре 20°С:

для искательных  головок с углами 30 и 40° - отверстия 45 мм;

для искательных головок с углами 50° - отверстия 5 мм.

    Минимальная глубина выявления дефектов (мертвая зона прибора) - не более 3 мм для искательных головок с углом падения 50°.

    Максимальная  глубина прозвучивания - 600 мм (для  стали) в режиме «контроль по слоям».

Прибор позволяет  вести контроль объекта в двух режимах работы:

контроль по слоям;

контроль от поверхности.

    При контроле по слоям задержка развертки  по времени плавно регулируется в пределах от 12 до 100 мкс. Длительность развертки регулируется в пределах от 20 до 100 мкс.

    В приборе ДУК-13ИМ имеется электронный  глубиномер со шкалами прямого отсчета координат залегания дефектов и шкалой отсчета времени прохождения ультразвука в микросекундах. Шкала «МКС» используется для определения координат дефектов при контроле изделий из материалов со скоростью ультразвука, отличной от скорости ультразвука в стали СтЗ.