Контроль відхилення розташувань поверхонь і осей деталей.

Вимірюють непаралельність площин, непаралельність осей поверхонь обертання, перекіс осей, непаралельність прямих в площині, непаралельність осі поверхні обертання і площини торцевого биття, неспівісність щодо базової поверхні, неспівісність щодо загальної осі радіального биття, неперетин осей, несиметричність, зсув осі від номінального розташування тощо. Типові схеми вимірювання відхилень форми і розташування поверхонь представлені на рисунку 1.28.

Контроль відхилення в з'єднаннях деталей та складальних одиницях без їх розбирання здійснюють шляхом вимірювання діаметральних, радіальних і аксіальних зазорів. Крім того, за наслідками обмірів окремих деталей обчислюють дійсні зазори і натяг в з'єднаннях різних деталей, що сполучаються. Відхилення розмірів, форм і розташування контролюють методом лінійних вимірювань за допомогою універсальних і спеціальних вимірювальних інструментів, приладів і стендів з механічним, пневматичним, гідравлічним і оптичним принципами роботи.

Рис. 1.28 – Типові схеми вимірювання відхилення розташування осей та поверхонь:

а — непаралельність і перекіс осей; б — непаралельність і відстань між осями;

в — неперпендикулярність між площиною і загальною віссю двох отворів;

г — неперпендикулярність між площинами; д — непаралельність осі і площини;

е — неспіввісність середнього отвору щодо крайніх; ж — неспіввісність шийок А і В щодо їх загальної осі; з — співвісність отворів за калібром; і — биття торця; к — радіальне биття;

л — несиметричність поверхонь щодо осі отвору

Контроль сплошності матеріалу деталі. Цей контроль проводять зовнішнім оглядом, методом опресовування, капілярним, магнітопорошковим і ультразвуковим методами.

Зовнішнім оглядом (про що наголошувалося раніше) визначають макротріщини на поверхні деталі. Тріщини в початковій стадії розвитку — мікротріщини — цим методом не виявляються.

Метод опресовування полягає в тому, що порожнина деталі, агрегату або системи заповнюється рідиною (водою, паливом, маслом) або повітрям і створюється певний тиск. Про наявність дефекту (тріщини, раковини і пористості в деталі або негерметичності в з'єднаннях деталей) судять по появі рідини на поверхні деталі, по «потінню» поверхні, по характерному шипінню повітря або по появі пухирців повітря, коли контрольований виріб опущений у воду. Ефективність контролю підвищується при опресовуванні виробу рідиною, нагрітою до температури, при якій він працює в експлуатації. Наприклад, опресовування секції і теплообмінника, блоку і циліндрових кришок ведуть водою, нагрітою до 60-75°С. Гаряча рідина підвищує надійність випробувань. Пояснюється це тим, що при нагріванні рідина опресовування стає більш текучою (менш в'язкою), крім того, швидше розм'якшуються забруднення, що закупорюють пори і тріщини. Недоліками цього методу є неможливість виявлення нескрізних дефектів, а також скрізних, щільно забитих відкладеннями.

До капілярних методів контролю відносяться кольорова дефектоскопія і люмінесцентна. Усі капілярні методи основані на використанні капілярного проникнення індикаторної проникаючої рідини в якнайтонші відкриті порушення цілісності поверхневих шарів деталей. При кольоровому методі дефекти виявляються по колірному індикаторному сліду над дефектом. При люмінесцентному методі дефекти виявляються по свіченню люмінесцируючої проникаючої рідини, що вийшла з щілини дефекту, при освітленні деталі ультрафіолетовим світлом.

Технологія проведення контролю по суті майже однакова для всіх капілярних методів і зводиться до наступного: деталь промивають ацетоном, розчинником 646 або бензином Б-70 з подальшою сушкою; змочують її індикаторною рідиною, видаляють надлишки. Наносять на поверхню виробу проявник (порошок сілікагеля, водяні розчини каоліну, крейди або білу фарбу). Якщо деталь має тріщину, то проникаюча рідина під дією капілярних сил заповнює мікропори проявника, який діє як промокальний папір. У результаті, над тріщиною з'явиться кольорова лінія, що копіює форму та розміри дефекту. По ширині цієї лінії (жилки) судять про глибину тріщини: чим вона ширше, тим глибше тріщина.

Рідиною, що проникає, може служити склад, приготований з 80% гасу, 20% скипидару н 15 г фарби «Судан IV» на 1 л суміші. Можна застосовувати також склад з 75% гасу, 20% трансформаторного масла і 5% антраценового масла і інші склади.

При люмінесцентному методі також використовують індикаторні рідини, але в їх склад вводять люмінофори — речовини, які світяться власним світлом під впливом ультрафіолетового проміння.

На залізничному транспорті частіше застосовують три склади індикаторних рідин:

1) нориол Б — 25%, гас — 64,5%, бензин — 10%, емульгатор (ОП-10, ОП-7 або ОП-4) — 0,5%;

2) нориол А — 15% і гас —85%;

3) трансформаторне масло — 50%, гас — 50% з додаванням на 1 л суміші 5 г технічного антрацену.

Усі капілярні методи застосовують як основні для контролю виробів з немагнітних матеріалів, а також виробів з кераміки, фарфору, скла, пластмас тощо. Апаратура для капілярних методів контролю підрозділяється на портативну переносну і стаціонарну. Для кольорового методу випускається переносний дефектоскоп ДМК-4. В його комплект входять ємкість з рідиною, пензлі, фарборозпилювач, еталони, лупи. Для люмінесцентного контролю випускають стаціонарні дефектоскопи ЛД-2, ЛД-4, КД-21Л, переносні КД-31Л, КД-32Л.

При капілярних методах контролю необхідно на робочих місцях дотримувати правила протипожежної безпеки. Окремі робочі місця або спеціальні приміщення повинні обладнуватись витяжною вентиляцією та засобами затемнення.

Магнітна дефектоскопія. Магнітну дефектоскопію застосовують для контролю деталей з металів, які можуть бути намагнічені. Цей метод дозволяє знайти втомні і гартівні тріщини, волосовини, включення й інші вади металу, що виходять на поверхню або близько розташовані до поверхні.

Суть методу полягає в наступному. Деталь намагнічують. За наявності на її поверхні тріщини процес намагнічення супроводжується (внаслідок зміни магнітної проникності) концентрацією магнітних силових ліній на загострених кромках тріщини й утворення в цих місцях магнітних полюсів. Якщо на таку деталь нанести феромагнітний порошок, то під дією сил магнітного поля частки порошку скупчуватимуться й утримуватимуться на тому місці, де тріщина виходить на поверхню. Частинки порошку ніби змальовують контур тріщини, тобто показуватимуть її місце розташування, форму, довжину.

У якості шукача дефекту використовують феромагнітні порошки (м'яку сталь, ковальську окалину і крокус, тобто окисел заліза), доведені до пилоподібного стану (поперечний розмір частинок 50-60 мкм). Кращими магнітними властивостями володіє порошок з м'якої сталі. Рідкою основою для суміші служать органічні масла або їх суміші з гасом. Як правило, в 1 л рідини рекомендується додавати 125-175 г порошку окислу заліза або 200 г порошку м'якої сталі.

Цей метод дуже ефективний при виявленні поверхневих дефектів; випробування деталей швидкі, надійні, дешеві і наглядні. До недоліків слід віднести труднощі, що виникають при розмагнічуванні громіздких деталей (колінчастих валів, блоків тощо), недоступність безпосереднього контролю деталей у вузлах або конструкціях без їх розбирання, а також неможливість контролю деталей з пластмас, кольорових металів і сталей аустенітного класу.

Існує три способи намагнічування: полюсне (подовжнє), безполюсне (циркулярне) і комбіноване. При полюсному способі деталь намагнічують електромагнітом або соленоїдом (котушкою, що намагнічує), при цьому в деталі виникають подовжні силові лінії (рис. 1.29). При полюсному намагнічуванні добре виявляються поперечні, самі небезпечні тріщини.

Рис. 1.29 – Схема полюсного намагнічування деталей

При безполюсному способі суцільна деталь намагнічується включенням її в ланцюг струму, а порожниста деталь — за допомогою масивного провідника, поміщеного усередині деталі і включеного в ланцюг джерела живлення (рис. 1.30). У цьому випадку, в деталі виникають поперечні магнітні силові лінії. При безполюсному намагнічуванні чітко виявляються подовжні дефекти (тріщини, волосовини тощо) і радіальні тріщини на поверхнях торців.

Рис. 1.30 – Схема безполюсного намагнічування деталей

При комбінованому намагнічуванні виріб знаходиться під дією одночасно двох взаємно перпендикулярних магнітних полів, що дає можливість знайти дефекти будь-яких напрямків. Для намагнічування виробів може використовуватися змінний (однофазний і трифазний), постійний, випрямлений, однополуперіодний і двополуперіодний струм, а також імпульсний струм.

Найбільшого поширення, в умовах локомотивних депо, знайшли магнітні дефектоскопи змінного струму круглі ДГЕ-М, сідлоподібні ДГС-М (рис. 1.31).

Рис.1.31 – Дефектоскоп ДГС-М: 1 — вимикач; 2— сердечник; 3— клемовий щиток;

4 — корпус; 5 — трижильний кабель; 6, 7 — котушки, що намагнічують і додаткові

Усі ці дефектоскопи відносяться до числа соленоїдних приладів, які відрізняються один від одного конструктивним оформленням. Вони призначені для виявлення поперечних тріщин у деталей, які можуть уміщатися в отворі дефектоскопа.

Кожний з вказаних дефектоскопів має такі основні частини: корпус, котушку, що намагнічує, яка складається з двох або більш ізольованих одна від одної секцій, сталевий сердечник, що служить магнітопроводом, і вимикач. Справність дефектоскопа і якість магнітної суміші або сухого порошку перевіряють контрольним еталоном (сталевий вал, частина бандажа тощо) з природними тріщинами або добре закарбованою штучною вставкою. Технологічний процес контролю деталей магнітним дефектоскопом складається з наступних операцій:

· вимірювання опору ізоляції струмопровідних частин дефектоскопа і перевірки надійності заземлення його металевих частин;

· підготовки деталей для контролю;

· дефектоскопії;

· розмагнічування.

Стан ізоляції струмопровідних частин і надійність заземлення металевих частин дефектоскопа перевіряють мегомметром. Деталь, що піддається магнітному контролю, очищають до металевого блиску від мастила, пилу, фарби, корозії тощо. Для виявлення поперечних тріщин або тріщин, розташованих з великим нахилом, дефектоскоп на контрольованій деталі розташовують так, щоб забезпечити подовжнє намагнічування деталі й особливо місць, найбільш схильних до утворення тріщин (галтелей, кутів прямокутних рамок, гнізд шпон, отворів тощо).

У процесі контролю, тобто під час поливання магнітною сумішшю й огляду деталі, дефектоскоп повинен залишатися на деталі і бути включеним. У разі скупчення на якій-небудь ділянці поверхні деталі магнітного порошку у вигляді характерної темної жилки, що вказує на наявність тріщини, це місце обтирають і знов перевіряють, але більш уважно. Дефектне місце обкреслюють крейдою.

Намагнічені деталі можуть тривалий час притягати до себе сталеву тирсу і частки, які особливо небезпечні для деталей підшипникових вузлів. Тому деталі, піддані контролю, розмагнічують. Для цього деталь, що знаходиться всередині включеного дефектоскопа, поступово видаляють від дефектоскопа (або дефектоскоп від деталі) на відстань не менше 1-1,5 м. Після цього, дефектоскоп вимикають. Повністю розмагнічена деталь не повинна притягати сталеву пластинку або тирсу.

Вихреструмовий метод заснований на взаємодії власного електромагнітного поля котушки з електромагнітним полем вихрових струмів, що наводяться цією котушкою в контрольованому об'єкті. Коли до металевого об'єкту контролю підноситься котушка (датчик), по якій протікає змінний струм, в поверхневих шарах об'єкту наводяться вихрові струми. Магнітне поле (вторинне) цих струмів направлене назустріч полю збуджуючої котушки. Характер поширення вихрових струмів змінюється за наявності в металі пошкоджень або неоднорідностей. При цьому, міняються симетрія, амплітуда та фаза вторинного магнітного поля. Це поле взаємодіє зі збуджуючим полем, утворюючи результуюче поле, яке і несе в собі інформацію про характер пошкодження. Про наявність в об'єкті контролю пошкоджень судять по зміні амплітуди і фази струму в збуджуючій або приймальній котушці. Часто для цієї мети використовують одну і ту ж котушку — перетворювач (рис. 1.32).

Рис. 1.32 – Положення різних накладок датчиків при контролі деталей віхреструмовим методом:

1 — датчик; 2 — накладка датчика; 3 — деталь

Для пошуку тріщин, пор і інших пошкоджень в об'єктах ремонту, виготовлених з металевих матеріалів, використовують електромагнітні дефектоскопи типів ВД-1ГА, ППД-2М, ВДЦ-2М з накладними датчиками (стара назва останнього дефектоскопа ПЕИТ-2, тобто портативний електромагнітний шукач тріщин). Електромагнітний дефектоскоп ВД-1ГА одержує живлення від мережі 24 або 36 В змінного струму з частотою 50 Гц, має чотири типи змінних датчиків (діаметр котушки датчика 1,5 мм), робоча частота 3000 кГц, індикатор стрілочний і звуковий, маса приладу 3 кг. Розміри тріщин, що надійно виявляються: довжина 1,5 мм, глибина 0,2 мм.

Технологічний процес контролю електромагнітним дефектоскопом складається з підготовки об'єкту контролю, настройки дефектоскопа і перевірки поверхні досліджуваного об'єкту ремонту.

Електромагнітний метод контролю, в основному, придатний для виявлення поверхневих і розташованих близько до поверхні пошкоджень. Чутливість (або роздільна здатність) методу в значній мірі залежить від місця розташування та походження пошкодження. Виявляються тільки такі пошкодження, які істотно змінюють траєкторію вихрових струмів. Найбільш ефективно виявляються тріщини втомного і термічного характеру на поверхні металу, як в окремих деталей, так і деталей, що знаходяться в складальних одиницях. При ремонті локомотивів електромагнітні дефектоскопи з набором накладних датчиків можуть використовуватися для виявлення тріщин в струмках поршнів дизеля, шийках колінчастих валів, в болтах або шпильках кріплення кришок шатунних і корінних підшипників колінчастого вала тощо.

Ультразвукова дефектоскопія. Ультразвукову дефектоскопію застосовують для пошуку глибинних дефектів, тобто дефектів, що не виходять на поверхню деталей. Цей вид дефектоскопії оснований на властивості ультразвукових коливань з частотами вище 20000 Гц проникати в товщу будь-якого твердого або рідкого тіла і відбиватися від меж розділу двох середовищ (повітря — метал, чужорідні включення — метал, рідина — газ тощо).

Ультразвукову дефектоскопію можна здійснити двома методами: акустичної тіні і відбитої луни. У першому випадку (рис. 1.33, а) контрольований виріб розташовують між двома шукачами, один з яких посилає ультразвукові коливання, а інший їх приймає.

Рис. 1.33 – Схема поширення ультразвукових коливань

Якщо в деталі є дефект, то частина ультразвукових коливань відіб’ється від нього і не досягне приймального шукача. Внаслідок цього за дефектом утворюється «акустична тінь». У другому випадку, тобто при способі відбитої луни (рис. 1.33, б), обидва шукачі розташовують на одній якій-небудь стороні деталі, і шукач-приймач сприймає лише ультразвукові коливання, відбиті від дефекту. Метод акустичної тіні володіє порівняно малою чутливістю, тому більше поширення отримав метод відбитої луни.

Найістотнішою перевагою ультразвукової дефектоскопії є можливість виявлення глибинних дефектів, як у окремих деталей, так і в деталей, що знаходяться в зібраних вузлах і конструкціях, незалежно від матеріалу, з якого вони виготовлені. Наприклад, можна виявити дефекти підматочинних частин осі колісної пари, на шийках колінчастого вала, не знятого з дизеля, болтах кріплення полюсів тягового електродвигуна, зубах шестерень тягових редукторів, що знаходяться під локомотивом тощо. До недоліків цього методу слід віднести необхідність виготовлення «свого шукача» для перевірки кожного типу виробу з урахуванням його форми, розмірів і матеріалу. Потрібна також попередня ретельна обробка контрольованої частини виробу. Крім того, ультразвуковий контроль вимагає знання особливостей роботи апаратури і навиків по розшифровці дефектів.

Для ультразвукового контролю в локомотивних депо використовують дефектоскопи УД2-70, що працюють по методу відбитої луни (рис. 1.34).

Рис. 1.34 – Ультразвуковий дефектоскоп УД2-70

Ультразвуковий дефектоскоп УД2-70 призначений для контролю продукції на наявність дефектів типу порушення суцільності і однорідності матеріалів, напівфабрикатів, готових виробів і зварних з'єднань, для вимірювання глибини і координат їх залягання, вимірювання відносин амплітуд сигналів від дефектів.

Також є спеціальні меню, які застосовуються для виявлення дефектів в деталях і вузлах локомотивів і МВРС і в деталях елементів колісних пар вагонів, в яких записані типові настройки приладу.

Особливості ультразвукового дефектоскопа:

· малі габарити;

· великий кольоровий дисплей з високою роздільною здатністю (320х240 крапок) і високою контрастністю;

· запам'ятовування програм настройок, що дозволяє настроювати прилад у лабораторії і викликати програму на об'єкті;

· вбудовані програми для контролю деталей рухомого складу локомотивів і МВПС і деталей елементів колісних пар вагонів;

· загальна кількість програм настройки, зображень і розгортки (А-Скан зображень) і спеціальних настройок дефектоскопа, що запам'ятовуються, не менше 700;

· два незалежні строби АСД;

· вбудований глибиномір, що виміряє відстань до луна-сигналу в першому і в другому стробі по променю в координатах Х,У, а також відстань між сигналами в двох стробах;

· запам'ятовування 4000 значень глибиноміра;

· цифрова ВРЧ;

· порт RS 232 для під'єднання комп'ютера;

· вбудований годинник і календар;

Принципова схема роботи ультразвукового дефектоскопа приведена на рисунку 1.35.

Рис. 1.35 – Схема роботи ультразвукового дефектоскопа

Імпульсний генератор 4 через рівні проміжки часу посилає короткі електричні імпульси на п'єзоелектричну пластинку передаючого шукача 6, який перетворює імпульси в ультразвукові і направляє в контрольований виріб 7. Одночасно з цим вступає в роботу генератор розгортки 2. За відсутності дефекту ультразвукові коливання відбиваються від протилежної поверхні виробу (дна) і сприймаються такою ж (або тією ж) пластиною приймального шукача 5, де вони знов перетворяться в електричні імпульси, які поступають в підсилювач 3, а потім на екран 1. На екрані виникає так званий донний сигнал. За наявності у виробі дефекту, частина ультразвукових коливань спочатку відіб’ється від нього (луна-сигнал), а решта відіб’ється від протилежної сторони виробу (донний сигнал). Посилений луна-сигнал потрапляє на екран раніше донного. Внаслідок цього, на екрані зліва від донного сигналу з'явиться луна-сигнал від дефекту. Прийом луна-сигналів відбувається в проміжку між двома черговими електричними імпульсами генератора.

Для виготовлення шукачів застосовують керамічні пластини титанату барію, плоскі поверхні яких покривають тонким шаром срібла. Шукач для виявлення тріщин і рихлості в зоні другої канавки поршня дизеля показаний на рисунку 1.36.

Рис. 1.36 – Шукач до ультразвукового дефектоскопа для визначення тріщин і рихлості в канавках поршня: 1 — штепсельний роз’їм; 2 — індукційна котушка: 3, 7 — демпфери;

4,6 — п'єзоелектричні пластини; 5 — поршень; 6 — корпус

Для контролю колінчастих валів дизелів використовують п'ять різних шукачів. Два з них - з мітками Ш призначені для контролю шатунних шийок, два з мітками Д — корінних шийок валів. Шукач з міткою А застосовують для відшукання поперечних тріщин на галтелі хвостовика вала під антивібратор.

Технологічний процес ультразвукового контролю деталей складається з наступних операцій: вимірювання опору ізоляції струмопровідних частин і перевірки надійності заземлення металевих частин дефектоскопа, включення і настройки дефектоскопа, підготовки контрольованих деталей, контролю деталей.

Контроль поршня дизеля. Поршень ретельно очищають. Щоб уникнути повітряного прошарку між шукачем і поршнем і тим самим створити кращі умови для проникнення ультразвукових коливань в метал, поверхню канавок поршня, що перевіряються, рясно мастять маслом. Краще всього для цього підходить чисте, без механічних домішок компресорне масло. Після включення і настройки дефектоскопа до нього приєднують шукач. Поршень бічною поверхнею укладають на ролики, що дозволяють вільно його обертати навколо осі. Потім ніжки шукача вставляють в канавки поршня (рис. 1.36) і щільно притискують до поверхні поршня. При такому положенні шукача, поршень поволі повертають на роликах.

За наявності дефекту (тріщини, рихлості, неметалічні включення тощо) сигнали на екрані дефектоскопа сильно зменшаться по висоті або пропадуть зовсім. Повертаючи поршень і спостерігаючи за екраном дефектоскопа, помічають розміри і місце положення дефекту. Початок дефектного місця визначається по зниженню висоти сигналів з 25 до 5-7 мм, а кінець — по їх збільшенню від 0 до 5-7 мм. Початок і кінець дефекту відзначають крейдою на поршні проти середини шукача.

Контроль зубів зубчатого колеса. Пристрій шукача для контролю зубів шестерень тягових редукторів локомотивів зображений на рисунку 1.37.

Рис. 1.37 – Шукач до ультразвукового дефектоскопа для контролю зубів шестерень тягових редукторів: I — штепсельний роз’єм; 2 — електроізоляційна трубка; 3 — індукційна котушка;

4 — демпфер; 5 — пластинка із титанату барію; 6 — корпус

Зуби зубчатих коліс тягового редуктора локомотива перевіряють поверхневими ультразвуковими хвилями. Така перевірка може бути зроблена без викочування колісної пари з-під локомотива. Після включення і настройки дефектоскопа до нього приєднують шукач. Зуби колеса очищують і рясно покривають маслом. Шукач ставлять між западинами зубів колеса, що перевіряється. Переміщаючи щільно притиснутий шукач уздовж зубів, спостерігають за екраном дефектоскопа. Початок дефектного місця визначають по зниженню висоти сигналів з 25 до 5-7 мм, а кінець — по їх збільшенню від 0 до 5-7 мм. Початок і кінець дефекту відзначають крейдою на вершині зуба проти середини шукача. Цими шукачами знаходять тріщини глибиною 1,5 мм і більше при довжині не менше 7 мм

Контрольні питання:

1. Що таке дефект деталі? Які бувають дефекти деталей?

2. Перелічіть способи виявлення дефектів деталей.

3. Як виконується контроль розмірів деталей?

4. Як виконується контроль форми деталей? Які бувають відхилення форми деталей?

5. Опишіть послідовність контролю суцільності матеріалу деталі способом опресовування.

6. Опишіть послідовність виконання капілярних способів дефектоскопії.

7. Опишіть послідовність виконання магнітної дефектоскопії деталей.

8. Опишіть послідовність виконання ультразвукової дефектоскопії деталей.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: