Контроль рельсов

-При изготовлении рельсов в них могут возникать м^ таллургические дефекты, связанные с плавлением и лйя

тьем металла, обработкой давлением, со сваркой и тер­мической обработкой и т. д. Такими дефектами являются раковины и включения, пу­зыри, трещины различного происхождения, закаты, рас­слоения и т. п. (см. гл. I) [57].

При эксплуатации рель­сы подвергаются значитель­ным напряжениям, дефор­

мациям и износам, приводя­щим в ряде случаев к воз­никновению дефектов и из­ломов. Наиболее часто

встречающиеся дефекты рельсов: отслоение и выкра­шивание металла на рабочих поверхностях головки рельса, поперечные усталостные трещины и изломы

в головке,- вертикальное расслоение головки и шей­
ки рельсов, продольные и косые трещины в шейке, рас­пространяющиеся от отверстий под болты, трещины и выколы части пбдошвы, трещины в сварных стыках и др.

На рис. 117 показаны места расположения некоторых дефектов.

Внутренние дефекты выявляют продольными волна­ми, которые вводят в рельс со стороны поверхности ка­тания (рис. 118,Л). При этом обнаруживают дефекты,

расположенные в плоскости симметрии или вблизи ее. Если на пути пучка УЗК дефектов нет, то осциллограм­ма на экране ЭЛТ имеет вид, показанный на рис. 118, а. Любое нарушение сплошности металла на пути пучка лучей вызовет появление на экране прибора промежуточ­ного сигнала, расположенного между начальным и дон­ным сигналами. При этом донный сигнал уменьшается по высоте и при значительных размерах дефекта может даже совсем исчезнуть.

При наличии в шейке рельса дефектов в виде сквоз­ных наклонных трещин УЗК не могут возвратиться к пре­образователю, поэтому на экране ЭЛТ донного сигнала не будет. Он будет отсутствовать также, если в головке или шейке рельса имеется вертикальное расслоение ме­талла, которое, как правило, не дает дополнительных сигналов из-за рассеяния УЗК. Таким образом, отсутст­вие донного сигнала может служить первым признаком наличия этих дефектов.

Следует отметить, что донный сигнал может пропа­дать и при плохом акустическом контакте. Поэтому при его исчезновении в первую очередь необходимо убедить­ся в том, что акустический контакт не нарушен из-за по­падания под преобразователь песка, отсутствия смазки или наличия неровностей на поверхности катания (вы­боин и др.).

При прозвучивании рельса с боковой поверхности головки (рис. 118,5) выявляют дефекты, расположен­ные в стороне от плоскости симметрии головки. Перед контролем боковую поверхность рельса очищают от гря­зи и напильником опиливают неровности. Затем на по­верхность ввода УЗК наносят слой масла и прозвучива - ют рельс. Если в рельсе дефектов нет, то на экране ЭЛТ наблюдают один, два или даже три отражения УЗК от противоположной поверхности головки рельса. Так как в этом случае первый сигнал на экране соответствует донному отражению, то любой сигнал, возникающий меж­ду начальным и донным, свидетельствует о несплошнос - ти металла. При наличии поперечной трещины в голов­ке многократно отраженный донный сигнал пропадает. На экране ЭЛТ видны лишь начальный сигнал и линия развертки.

Поперечные трещины выявляют сдвиговыми волна­ми с помощью преобразователя с углом а=47°.

В последние годы для стыковки рельсов широко при­меняют электроконтактную сварку оплавлением, что по­зволяет получить бесстыковые пути. Нарушение режима сварки, отклонение химического состава металла и пло­хая обработка свариваемых торцов способствуют воз­никновению внутренних дефектов, которые в процессе эксплуатации развиваются в трещины, приводящие свар­ное соединение к излому. Наиболее часто встречающими­ся дефектами сварки стыков рельсов являются рыхлос­ти, неполная сварка, пузыри, непровары, кратерная усад­ка и силикатные скопления.

Сварные стыки рельсов обычно контролируют на час­тоте 2,5 МГц, с помощью преобразователей с а=40 и 50°. Перед контролем рельсы очищают от грязи, мазута и коррозии, вызывающих ухудшение акустического кон­такта, снижение чувствительности и быстрое истирание контактной поверхности преобразователя.

Преобразователь располагают перпендикулярно шву и перемещают его зигзагообразно вдоль стыка. При этом его периодически поворачивают относительно продоль­ной оси рельса на угол 10—20°, что улучшает поиск де­фектов. Шаг перемещения не должен превышать 2—3 мм. Согласно действующим инструкциям при обнаружении любого дефекта в какой-либо зоне сварной стык браку­ют и вырезают из плети.

Для контроля рельсов в СССР применяют специали­зированные ультразвуковые дефектоскопы УРД-52, УРД-58, УРД-63, а также ДУК-11ИМ, ДУК-1 ЗИМ и УЗД-НИИМ-6М. Эти дефектоскопы используют для контроля рельсов в условиях производства и эксплуата­ции. Ультразвуковой контроль на рельсопрокатных и рельсосварочных предприятиях проводят на специально оборудованном рабочем месте. В зависимости от вида дефекта рельсы прозвучивают прямыми или наклонны­ми преобразователями с различными углами падения УЗК [57].

В ФРГ для контроля рельсовых заготовок и рельсов применяют универсальную передвижную установку фир­мы «Krautkramer» [58] (рис. 119). Все элементы уста­новки смонтированы на раме 1. Ультразвуковой прибор 3 (USK-5 или USM-2) крепится к раме с помощью под­вески 2. Ниже расположена канистра 4 с контактной жидкостью (водой). Вода подается к месту ввода УЗК посредством поворота ручки штанги 5 через шаровой кран 6. Концы рамы 7 входят в гнезда, расположенные в тележке 8.

Тележка состоит из сварного стального основания 11, колес 12, сменных пластин 14 (для регулирования зазо­ра между преобразователями и изделием), державки 13 (для размещения преобразователя и образования резер­вуара для контактной жидкости); она снабжена уравно­вешивающим приспособлением 9 и упором 10. В тележ­ке предусмотрено крепление нескольких державок при многопозиционном контроле рельсов.

Контроль лопаток турбин и компрессоров [3, 5, 59]

При эксплуатации газотурбинных двигателей лопатки испытывают высокие статические и знакопеременные динамические нагрузки, подвергаются воздействию кор­розионной и эрозионной среды, а также получают повре­ждения от посторонних твердых частиц, попадающих во всасывающую систему и газовый тракт двигателя. Ло­патки турбин, кроме того, работают в условиях высоких температур, резких теплосмен и коррозионного воздей­ствия газовой среды. Тяжелые условия работы лопаток

приводят в ряде случаев к усталости материала и разрух шению лопаток (см. рис. 18). Производственные дефек­ты материала, не выявленные при изготовлении лопаток, а также различные повреждения их в условиях эксплу-

Рис. 119. Общий вид универсальной передвижной установка для контроля рельсов в условиях производства и эксплуатации фирмы «Krautkramer» (ФРГ)

атации ускоряют этот процесс. Наиболее опасными де фектами лопаток являются трещины усталости, возника ющие на кромках лопаток и развивающиеся перпендику

лярно кромкам. Эти дефекты могут быть выявлены с помощью поверхностных волн, распространяющихся от

одного конца кромки к другому (см. рис. 70).

Лопатки контролируют преобразователями с фигур­ными контактными поверхностями (см. рис. 92) с углом падения УЗК, обеспечивающим возбуждение в материа­ле поверхностных волн.

Частоту контроля выбирают в зависимости от мате­риала и длины контролируемого участка лопатки. Так, например, турбинные лопатки длиной 120 мм, изготов-. ленные из жаропрочных сплавов ХН77ТЮ и ХН77ТЮР, можно контролировать на частоте 2,5 МГц. Однако ло­патки из этого же сплава, имеющие большую длину, не­льзя контролировать на частоте 2,5 МГц, так как поверх­ностные волны на этой частоте быстро затухают и не проходят всю длину лопатки. В этом случае контроль проводят на более низкой частоте, например 1,8 МГц. Лопатки компрессоров из сталей 13Х11Н2В2МФ, 40ХНМА и титана, имеющие мелкозернистую структуру, хорошо прозвучиваются поверхностными волнами на частоте 2,5 МГц на длине до 300 мм, а из алюминиевого сплава ВД-17—только на частоте 1,5—1,8 МГц, так как в этом материале поверхностные волны с расстоянием быстро затухают.

При контроле преобразователь прикладывают к кромке так, чтобы УЗК были напра'влены на другой ко­нец лопатки (см. рис. 70). Продольные УЗК на границе призма — лопатка трансформируются в поверхностные и, если дефектов нет, проходят вдоль кромки до конца лопатки и отражаются по тому же пути. В этот момент на экране видны два сигнала: начальный 5 и концевой 7. Наличие концевого сигнала при контроле лопаток обяза­тельно, так как он является критерием хорошего акусти­ческого контакта между преобразователем и кромкой лопатки. Если на пути УЗК, распространяющихся в по­верхностном слое кромки глубиной b (при /=2,5 МГц Ьт 1 мм), имеется дефект, то часть энергии отражается. На экране между сигналами 5 и 7 возникает промежу­точный сигнал 6. Трещина глубиной может полно­стью перекрыть путь ультразвуковому пучку, что приве­дет к исчезновению концевого сигнала, так как вся энер­гия УЗК отразится от поверхности трещины.

Как уже отмечалось при контроле деталей (в том числе и лопаток) поверхностными волнами, суммарная мертвая зона M=h--x, где h — непрозвучиваемый учас-

ток кромки, находящейся левее точки падения централь - ното луча пучка УЗК, х — мертвая зона преобразовате­ля (рис. 120). Величина зоны М зависит от длины ло­патки и достигает 25—30, а иногда 40 мм. Большая мертвая зона снижает эффективность контроля, поэто­му ее уменьшают, изменяя конструкцию и уменьшая га­бариты преобразователя и прозвучивая кромки дваж­ды от замка и от конца пера лопатки.

Приближенно можно считать, что величина М равна длине участка лопатки, на который падает пучок УЗК. Как видно, этот участок ограничен краем лопатки и верх­ним боковым лучом mk, который проходит наибольший путь в призме преобразователя. Таким образом, точка k падения луча mk делит кромку лопатки на два участка: J левее точки k — неконтролируемый участок М, правее—dM контролируемый участок 5К. Н

Общий путь S, проходимый пучком лучей от излуча^В теля до конца пера лопатки, равен S=Sr-fSK, где 5Г—ЯИ путь лучей в призме преобразователя; SK — путь лучей™ в кромке лопатки.

Пути 5 на экране ЭЛТ соответствует расстояние S' от начального до концевого сигнала, а точке k соответ - ' ствует точка k', которая делит развертку на экране на два участка: s', соответствующий пути лучей sr в приз­ме преобразователя, и s^, соответствующий пути лучей

sK в кромке лопатки.

При контроле лопаток между начальным и концевым, сигналами на экране ЭЛТ могут наблюдаться промежу точные сигналы. Чтобы правильно расшифровать осцил

лограммы, следует помнить, что сигналы, возникающие левее точки k' (на участке развертки s^.), характеризу­ют лишь качество сборки преобразователя и его индиви­дуальные особенности. И только сигналы правее точки k' (на участке развертки s^) характеризуют состояние контролируемого участка sK кромки лопатки. Дефекты в мертвой зоне при данной схеме контроля не выявляют­ся. Для обнаружения трещин на участке М контролю подвергают кромку вторично со стороны конца пера ло­патки.

Иногда при контроле допускают ошибку, заключаю­щуюся в том, что любой сигнал на участке развертки s'K принимают за отражение от трещины на кромке лопат - ' ки. На самом деле эти сигналы свидетельствуют лишь о неоднородности металла в поверхностном слое кромки лопатки, способных отражать УЗК. Такими неоднород­ностями могут быть различные поверхностные (трещи­ны, растрескивание, поверхностная коррозия, мелкие рис­ки и забоины) и подповерхностные (пористость, разно - зернистость структуры, межкристаллитная коррозия) пороки материала.

На рис. 121 показаны некоторые дефекты лопаток турбин и компрессоров, выявленные ультразвуком.

После окончания контроля рекомендуется забрако­ванные лопатки подвергнуть дополнительному контролю цветным методом. Решение об окончательной браковке лопаток принимают в соответствии с результатами двой­ного контроля и техническими условиями на проверяе­мые параметры.

В некоторых случаях при контроле отдельных лопаток турбин на экране ЭЛТ концевой сигнал отсутствует или имеет малую амплитуду (3—5 мм). Такое явление объ­ясняется крупнозернистой структурой металла, в значи­тельной степени поглощающей и рассеивающей УЗК. Так как такие лопатки проконтролировать ультразвуком нельзя, то их контролируют цветным методом. Если при этом трещины на лопатках не обнаружены, то они допус­каются к эксплуатации.

Как показала практика, характер осциллограмм за­висит от положения преобразователя на кромке лопат­ки. При правильном положении контактная поверхность преобразователя перпендикулярна кромке, при этом пре­образователь контактирует с кромкой на узком участке шириной 1—2 мм и в кромку вводится малая, но наибо-

лее интенсивная (центральная) часть пучка УЗК, кото - ] рая трансформируется в поверхностные волны. Если на кромке дефектов нет, то на экране ЭЛТ возникает прос - ! тая для расшифровывания осциллограмма, состоящая '< из начального и концевого сигналов. Если же на кромке ]

Рис. 121. Дефекты на кромках турбин и компрессоров, обнаруженные
ультразвуком (Х115):

а — межкристаллитная коррозия глубиной около 0,1 мм; б — глубокая
межкрнсталлитиая коррозия на лопатке компрессора; в — уширенные
границы зерен; г — усталостная трещина глубиной около 0,45 мм

имеется какой-либо дефект или внутренняя неоднороді ность структуры металла, то на экране ЭЛТ на участкф s'K появится сигнал, соответствующий отраженным УЗКІ При неправильном положении преобразователь расі полагают на спинке у кромки лоїтатки. При этом площади контакта существенно увеличивается и в металл вводит! ся значительно большая часть УЗК. В этом случае ве| роятность встречи УЗК с внутренними неоднородности] ми структуры металла и рисками на поверхности пера возрастает во много раз. На экране может наблюдаться весьма сложная для расшифровывания осциллограмм^ из-за множества сигналов, которые иногда «забивают:* весь экран. При наличии трещины на кромке определит^ ее будет невозможно, так как сигнал, соответствующий! отражению УЗК °т трещины, «потеряется» на фоне сиг-Г

налов, вызванных другими причинами. Поэтому при кон­троле лопаток необходимо следить за правильной уста­новкой преобразователя на кромке.

Следует иметь в виду, что при контроле лопаток пе­ремещать преобразователь вдоль кромки не надо, так как это усложняет расшифровывание осциллограмм из - за изменения положения концевого сигнала на развертке. Кроме того, могут быть допущены и грубые ошибки. Так, например, если на экране возникнет сигнал от трещины, расположенной вблизи замка лопатки, то при движении преобразователя может создаться ложное впечатление, что этот сигнал — концевой.

О местонахождении дефекта на кромке лопатки су­дят по положению сигнала от дефекта на развертке; чем ближе он расположен к концевому сигналу, тем ближе к концу пера лопатки находится дефект. Местонахожде­ние дефекта на кромке лопатки определяют следующим образом: прикасаясь пальцем руки, слегка смоченным минеральным маслом, к кромке лопатки в различных точках, начиная от конца пера по направлению к замку, наблюдают за сигналом от дефекта на экране ЭЛТ. Ис­чезновение сигнала на развертке соответствует положе­нию пальца над местом дефекта. Исчезновение сигнала при положении пальца на конце кромки свидетельству­ет о том, что этот сигнал концевой.

Ультразвуковой контроль лопаток турбин и компрес­соров широко применяют и в условиях эксплуатации [60]. Лопатки контролируют дефектоскопами УЗДЛ - 61-2М с комплектом преобразователей типа АИГ. Как показала практика, ультразвуковой контроль при ремон­те и эксплуатации энергетических машин оказался эф­фективным и позволил повысить эксплуатационную на­дежность техники. В зависимости от типа машины кон­троль лопаток, например, газотурбинных двигателей самолетов или вертолетов на аэродроме занимает от 15 до 60 мин.

Контроль кожухов камер сгорания

Камера сгорания работает в условиях высоких темпе­ратур и вибрационных напряжений. Одним из ее дефек­тов является усталостное разрушение цельноштампован­ных кожухов в местах продольных рисок на внутренней и наружной поверхностях кожуха (см. рис. 11). Так как он представляет собой тонкостенную трубу постоянной толщины с хорошо обработанной поверхностью, то для

выявления продольных рисок и трещин применяют но мальные волны, направляя их по окружности [3, 60].

Материал кожуха (сталь Юсп) имеет однородную и мелкозернистую структуру, что позволяет использовать УЗК частотой 2,5 МГц, которые вводят в изделие пре­образователем с плоской контактной поверхностью и уг( лом а = 59°, обеспечивающим возбуждение в стенке к жуха нормальных волн.

Кожух контролируют по участкам, устанавливая пре­образователь в зонах /—III (рис. 122) и прозвучивая их в двух направлениях: из зоны I прозвучивают участок трубы а; затем, повернув преобразователь на 180°, — противоположный участок б. Акустический контакт обес­печивают маслом, которое наносят на наружную поверх­ность трубы (в зоне I) волосяной кистью в виде полосы шириной 10—15 мм. Преобразователь прикладывают к трубе так, чтобы УЗК были направлены по ее окружно­сти, затем его перемещают вдоль трубы по слою масла и одновременно наблюдают за экраном дефектоскопа.

Перемещая преобразователь, необходимо отклонять его от первоначального положения на 5—10° и одновремен­но покачивать в исследуемом направлении. При наличии внутреннего или поверхностного дефекта часть УЗК от­ражается и на экране ЭЛТ появляется один или несколь­ко сигналов.

Аналогично проводят контроль трубы из зоны 11. Де­таль прозвучивают из зоны III для проверки тех мест, в которых ранее устанавливали преобразователь при кон­троле участков а и б.

Для надежного контроля кожухов необходимо пра­вильно подобрать контактную среду и применять ее в за­висимости от температуры окружающего воздуха. Для температуры >20 °С применяют чистое масло марки МК-22, МС-20 или другие масла с такой же вязкостью. Для температуры 10—20 °С применяют смеси масел, со­стоящие из 80 % МК-22 и 20 % трансформаторного. Для температуры 5—10 °С используют смесь масел, состоя­щую из 50 % МК-22 и 50 % трансформаторного. При температуре, близкой к нулю и ниже, лучше всего при­менять чистое трансформаторное масло.

Особенностью контроля кожуха является отсутствие донного сигнала на экране ЭЛТ. Поэтому периодически проверяют исправность преобразователя и акустический контакт по стандартному образцу, в качестве которого используют кожух с двумя искусственными рисками вдоль образующей на внутренней и внешней поверхнос­тях глубиной примерно 0,05 мм, длиной 60—80 мм и рас­стоянием между ними 30 мм.

Работоспособность преобразователя проверяют сле­дующим образом. На внешнюю поверхность кожуха на расстоянии примерно 200 мм от ближайшей риски на­носят кистью пятно масла, на которое устанавливают преобразователь так, чтобы УЗК распространялись по окружности в сторону рисок. При этом на экране ЭЛТ должны появиться два отраженных от рисок сигнала. При рекомендуемой настройке дефектоскопа их ампли­туда должна быть не менее 20—30 мм.

При контроле труб на экране ЭЛТ у начального сиг­нала могут наблюдаться непостоянные, изменяющиеся по амплитуде и расположению всплески от контактной среды, которые могут маскировать полезный сигнал от дефекта, если он находится на этом участке. Поэтому при контроле не следует учитывать всплески, возникаю­щие в начале развертки до 25 мм вправо от начального

сигнала. Возможные дефекты трубы на этом участке бу-1 дут выявлены при установке преобразователя в зоне III. J Сигналы, появляющиеся на экране ЭЛТ далее 25 мм • от начального, свидетельствуют о нарушении однородно - < сти или сплошности металла, способных отражать УЗК. і На рис. 123 показаны некоторые дефекты технологи - ] ческого и металлургического происхождения, не выявлен - ; ные при изготовлении кожухов и обнаруженные при ультразвуковом контроле в эксплуатации.

фект — раковина

Если при сканировании на пути пучка УЗК встрети' ся дефект в виде поры или небольшой раковины, то на экране ЭЛТ возникнет интенсивный по амплитуде, но неустойчивый сигнал, пропадающий при незначительном повороте или перемещении преобразователя.

Протяженность внутреннего дефекта, имеющего стро­чечный характер (раковины, закаты, зоны пористости), определяют следующим образом. Передвигая преобра­зователь вдоль слоя масла, фиксируют появление на эк­ране ЭЛТ сигнала от дефекта и добиваются (перемеще­нием и поворотом преобразователя) максимальной его амплитуды. После этого преобразователь перемещают

вправо и влево (по слою масла) до положения, при ко­тором амплитуда отраженного сигнала уменьшается до 10—15 мм. При дальнейшем продвижении преобразова­теля сигнал исчезает и таким образом отмечают грани­цы дефекта. Кожухи с протяженными дефектами бра­куют.

Точечные дефекты в виде отдельных пор или неметал­лических включений, расположенные в стенке кожуха, не являются браковочным признаком. Если такие дефек­ты образуют скопления или расположены цепочкой вдоль образующей, то трубы бракуют.

Кожухи при изготовлении и эксплуатации контроли­руют с помощью разработанного автором преобразова­теля АИГ-3. Он имеет два штепсельных разъема, что по­зволяет использовать его со специализированными дефек­тоскопами типа УЗДЛ и универсальными приборами УЗД-7Н, УДМ-1М, УДМ-3 и др. Как показала практика, ультразвуковой контроль кожухов оказался не только экономически выгодным (особенно в условиях эксплуа­тации, где контроль кожухов проводят без их демонтажа и разборки непосредственно на двигателе), но и единст­венно возможным, так как внутренние дефекты стенки трубы никакими другими методами не обнаружива­ются.

Контроль барабанов и реборд авиационных колес

При эксплуатации самолетов наблюдались случаи ус­талостного разрушения колес. Трещины возникают и развиваются на участках деталей, закрытых резиной и съемной ребордой колеса (рис. 124). Контроль колес на наличие трещин в условиях эксплуатации может быть проведен цветным методом и методом вихревых токов после демонтажа и разборки колес (снятия резины). Однако такой контроль является весьма трудоемким и потому нерентабельным.

Автором с сотрудниками [18] [3, 61} были разработаны методика и аппаратура для ультразвукового контроля барабанов и реборд непосредственно на самолете без де­монтажа и разборки колес.

Барабаны и реборды представляют собой крупнога­баритные и массивные детали с большим количеством выточек, ребер, переходов от одного сечения к другому, плоской поверхности к кривой. Детали колеса изготов­лены литьем из магниевого сплава МЛ-5, поэтому боль­шая часть их поверхности шероховатая и грубая. Меха­нически обработаны лишь фланцы барабанов и реборд. Наружная поверхность деталей защищена лакокрасоч­ным покрытием. Вместе с тем трещины усталости, как правило, развиваются по галтельным переходам: при прозвучивании этих участков наряду с отражениями УЗК от трещин возможно их отражение и от галтелей. Кроме того, участки, на которых возникают трещины, демпфи­рованы резиной (покрышкой колеса). Так как литой магниевый сплав МЛ-5 имеет удовлетворительные аку-

Рис. 124. Схема участков барабана н реборд колеса, на которых возникают трещины усталости: барабан; 2 — ребра жесткости; 3 — несъемная реборда; 4 — съемная реборда. Поверхность барабана, закрытая рези­ной, заштрихована

стические характеристики, то для прозвучивания коле применяют продольные волны на частоте 2,5 МГц, а дл ввода УЗК используют торцовые участки барабанов реборд.

Для контроля колес разработаны: ультразвуково малогабаритный дефектоскоп УЗДК-1 с питанием о аэродромных источников тока, малогабаритные преоб разователи, позволяющие вводить продольные УЗК чере узкие кольцевые участки фланцев барабанов и ребор колес; фиксирующие приспособления для точной уста новки преобразователей и стандартные образцы для на стройки прибора.

На рис. 125 показан общий вид дефектоскопа УЗДК-1

комплект преобразователей АИГ-15 с фиксирующими устройствами и набор стандартных образцов.

Преобразователь АИГ-15—неразъемный, состоит из цилиндрического металлического корпуса, внутри кото­рого на клею запрессован массивный текстолитовый демп­фер. В нижней части демпфера в кольцевой выточке помещен пьезоэлемент из ЦТС-19 диаметром 12 мм, тол­щиной 0,86 мм, имеющий собственную частоту колеба-

Рис. 125. Общий вид дефектоскопа УЗДК-1: / — электронный блок прибора; 2 — кабель питания; 3 — высокочастот­ный кабель для подключения преобразователя; 4 — преобразователи с фиксирующими устройствами; 5 — стандартные образцы

ний 2,5 МГц, закрытый предохранительным донышком из органического стекла. Каждый преобразователь по­мещен в фиксирующем приспособлении, с помощью кото­рого пучок лучей УЗК направляют в опасную зону кон­тролируемого объекта (в зону возникновения трещин) и за счет этого исключают возможность появления на эк­ране ЭЛТ мешающих сигналов, обусловленных конст­руктивными факторами (отражениями УЗК от ребер, выточек, галтелей и т. п.), рис. 96, а.

Для настройки чувствительности дефектоскопа при­меняют стандартные образцы, представляющие собой участки барабанов и реборд, вырезанные из забракован­ных деталей с искусственными отражателями в виде бо­ковой поверхности сверления диаметром 4 мм и длиной 10 мм.

Длину и диаметр отражателя выбирали следующим образом. Сначала прозвучивали барабан колеса с есте­ственной трещиной протяженностью около 20 мм. Пре­образователь устанавливали на фланце барабана над тре­
щиной, а дефектоскоп настраивали так, чтобы сигнал на экране, соответствующий отражению УЗК от трещины, имел амплитуду 25—30 мм. Затем, не меняя настройки дефектоскопа, преобразователь переносили на фланец другого барабана, где на том же расстоянии от поверх­ности ввода УЗК, на каком находится трещина на пер­вом барабане, было сделано несколько сверлений различ­ной длины и диаметров. При этом, наблюдали на экране

ЭЛТ, какое из сверлений дает амплитуду отраженно­го сигнала, примерно рав­ную амплитуде сигнала от трещины. Оказалось, что сверление диаметром 4 мм и длиной 10 мм дает пример­но такое же отражение УЗК, что и трещина протя­женностью 20 мм. После вырезки участка с трещиной определили ее глубину, кото­рая оказалась равной 3 мм. Такая чувствительность вполне приемлема для кон­троля колес в аэродромных условиях.

При настройке дефекто­скопа преобразователь с фиксирующим приспособ­лением сначала устанавли­вают на стандартный обра­зец так, чтобы пучок УЗК не пересекал отражатель. На экране возникают два сигнала: начальный и конце­вой (рис. 126, а). Затем преобразователь устанавлива­ют над отражателем. На экране ЭЛТ между начальным и концевым появляется промежуточный сигнал (рис. 126,6).

Перемещая преобразователь, добиваются получения максимальной амплитуды этого сигнала. Затем ручкой регулировки чувствительности устанавливают его ампли­туду равной 25—30 мм. На этом настройка дефектоскопа заканчивается. Далее отмечают мелом на колесе место начала контроля, кистью наносят тонкий слой контакт­ной смазки на участок ввода УЗК, и, установив преобра­зователь на барабан, перемещают его по фланцу так, чтобы ограничительный выступ фиксирующего приспосо­
бления прижимался к внутренней поверхности бара­бана.

При прозвучивании барабанов и съемных реборд ко­лес, не имеющих дефектов, на экране возникает только один начальный сигнал. Концевой сигнал отсутствует, так как участок барабана или реборды колеса в направ­лении прозвучивания значительно больше длины соот­ветствующего участка стандартного образца, по которо­му настраивают дефектоскоп. При наличии трещины в галтельном переходе или у бурта барабана колеса на экране возникает один или несколько сигналов.

Небольшая трещина глубиной до 3 мм, перпендику­лярная к направлению распространения лучей УЗК, вы­зывает на экране ЭЛТ одиночный сигнал с амплитудой 15—20 мм. Трещина глубиной 4 мм и более, развиваю­щаяся перпендикулярно к направлению распространения лучей, как правило, вызывает появление нескольких ин­тенсивных и устойчивых сигналов, расположенных через равные интервалы, вызванных многократным отражени­ем УЗК от дефекта. Трещина протяженностью по окруж­ности более 40—50 мм вызывает на экране устойчивый сигнал, который не исчезает при перемещении преобра­зователя вдоль поверхности ввода УЗК над трещиной.

Контроль коренных валов шахтных подъемных машин

При эксплуатации подъемных машин наблюдались случаи усталостного разрушения коренных валов. Как правило, трещины возникали в зонах шпоночных соедине­ний и по галтелям.

Перед началом ультразвукового контроля вал осмат­ривают и изучают документацию подъемной установки. Затем тщательно осматривают все доступные участки ва­ла с помощью лупы, радиусомеров и переносной лампы. Недоступные для осмотра участки (под ступицами ба­рабанов, червячного и зубчатого колес и т. д.) проверя­ют с помощью ультразвуковых дефектоскопов УДМ-1М или УДМ-3. Вал прозвучивают на частоте 1,8 МГц кон­тактным способом прямым и наклонными преобразовате­лями с углами а=40 и 55°.

Перед контролем прибор настраивают по стандарт­ному образцу, изготовленному из стали 45. Он представ­ляет собой брус, одна грань которого выполнена цилин­дрической, радиусом 110 мм (рис. 127). На этой грани на расстоянии 50 мм от края выполнен отражатель — пропил глубиной, примерно равной 10 мм. Место уста­новки преобразователя при настройке дефектоскопа от­мечают краской. Акустический контакт между преобра­зователем и изделием обеспечивают минеральным мас­лом средней вязкости.

Вал контролируют по участкам (рис. 128). Участки 3—14 контролируют преобразователем с углом а=55°, участки 2 и 15 (галтели подшипников качения) —пре-

Рве. 127. Схема стандартного образца, мест установки преоб - разователя при настройке дефектоскопа (1-^111) и осцилло* грамм прозвучивання: / — образец; 2 — преобразователи; 3 — экран ЭЛТ

образователем с углом а=40°, участок 1—прямым пре образователем. Перед прозвучиванием каждого участк прибор настраивают по стандартному образцу.

Для работы преобразователем с углом ос=55° де фектоскоп настраивают в следующей последовательное ти. Прибор включают и прогревают в течение 5—6 мин, затем ручками «Яркость» и «Фокус» регулируют чет­кость изображения на экране ЭЛТ. Присоединив к де­фектоскопу преобразователь и убедившись в его работо­способности (на экране возникают шумы), наносят тон­кий слой контактной смазки на цилиндрическом участ­ке контрольного образца в районе метки. Затем преоб­разователь устанавливают так, чтобы пучок УЗК был направлен на пропил. Перемещая преобразователь на­зад-вперед вдоль бруса, находят сигнал от отражателя

на экране ЭЛТ, перемеща­ющийся вдоль линии раз­вертки на фоне неподвиж­ных мешающих сигналов. Ручками управления дефек­тоскопом убирают шумы, выделяют сигнал от пропи­ла и устанавливают его ам­плитуду равной 40—50 мм, начальный сигнал фиксиру­ют в левой части, а сигнал от дефекта — в средней ча - 'сти экрана ЭЛТ (рис. 127, положение I).

Для работы преобразова­телем с углом а —40° де­фектоскоп настраивают по этому же образцу, устанав­ливая преобразователь по метке на плоской грани, противоположной цилиндри­ческой части, предваритель­но нанеся контактную смаз­ку (рис. 127, положение II). Все подготовительные и контрольные операции вы­полняют в том же порядке, что и в первом случае.

Для работы прямым пре­образователем дефектоскоп настраивают по образцу, ус­танавливая преобразова­тель на торец, противопо­ложный пропилу (рис. 127, положение III). Перемещая преобразователь по торцу по направлению к цилин­дрической поверхности,

фиксируют появление сигна­ла на экране ЭЛТ. Далее поступают, как и в первом случае.

Перед контролем вала демонтируют боковые крыш­ки подшипников (кроме

крышки у зубчатой муфты), разъемное кольцо, упоры шпоной и коническую шестерню. Поверхность сканирова­ния тщательно очищают от грязи, пыли, смазки, краски. Следы коррозии удаляют мелкой наждачной бумагой.

Ультразвуковой контроль вала проводят в следующей последовательности. Дефектоскоп располагают вблизи контролируемого участка вала так, чтобы было удобно манипулировать преобразователем и наблюдать за экра-, ном ЭЛТ. Прибор должен быть заземлен. Если прибо питается от сети переменного тока напряжением 220 ил 127 В, то его располагают вне барабана. Прибор можн располагать внутри барабана, если он питаете от источника тока низкого напряжения (батареи, акку мулятора). Присоединив к дефектоскопу преобразователь суглома=55° и настроив прибор, наносят на участок ва­ла, например в зоне 3, волосяной кистью слой контакт­ной смазки (рис. 128). Затем установив преобразователь на вал и направляя луч вдоль образующей в плоскости оси вала, перемещают преобразователь назад-вперед по образующей на 30—40 мм и по окружности, нанося пе­риодически смазку на поверхность контакта. Если в про - звучиваемом участке трещин нет, то на экране правее начального сигнала и шумов вблизи него наблюдают чи­стую линию развертки. После завершения контроля вала по окружности вновь проверяют настройку прибора. Уча­стки вала 4—14 контролируют аналогично (см. рис. 128). Участки вала 2 и 15 контролируют преобразователем с углом а=40° по этой же методике. Вал на участке 1 про - звучивают прямым преобразователем, которым сканиру­ют торец по окружности диаметром, на 15—-20 мм мень­шим диаметра вала.

Если при контроле на экране дефектоскопа появляет­ся сигнал от дефекта и повторная проверка чувствитель­ности прибора показывает, что он настроен правильно, на валу отмечают границы зоны выявления дефекта (в осевом направлении и по окружности) и вопросодаль­нейшей эксплуатации подъемной установки решается со­вместно с представителями завода — изготовителя ма­шины.