бесплатно рефераты скачать
  RSS    

Меню

Быстрый поиск

бесплатно рефераты скачать

бесплатно рефераты скачатьРеферат: Измерения и неразрушающий контроль на железнодорожном транспорте

Реферат: 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


Содержание

Введение

I.          Ультразвуковая дефектоскопия.

II.         Акустико-эмиссионный контроль режимов шлифования.

III.       Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля.

IV.       Визуально-оптический контроль деталей.

V.        Методы неразрушающего контроля состояния рельсов.

VI.       Неразрушающий контроль при ремонте и техническом обслуживании подвижного состава.

VII.     Библиографический список.


 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.


I. 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. Для 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.

Прибор комплектуется прямой искательной головкой для прозвучивания объектов продольными волнами на частоте 2,5 МГц и призматическими голов­ками с углами падения УЗК 30, 40 и 50° - для прозвучивания объекта питания прибора является сеть переменного тока напряже­нием 220 В частотой попереч­ными волнами на частотах 1,8 и 2,5 МГц.

Индикация дефектов производится при появлении сигналов в телефоне и импульса на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

Источником 50 - 60 Гц.


II. АКУСТИКОЭМИССИОННЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЖИМОВ ШЛИФОВАНИЯ

2.1. Краткие теоретические сведения

Одним из наиболее перспективных методов неразрушающего контроля (применительно к контролю технологических процессов) является метод аку­стической эмиссии (АЭ).

Особое значение имеет использование метода АЭ для оперативного кон­троля абразивной обработки, среди многообразия видов которой наиболее ши­роко распространено шлифование. Контроль методом АЭ по своим возможно­стям не имеет аналогов, поскольку позволяет оценить ряд параметров качества обработки (шероховатость, некруглость, волнистость детали, режущую спо­собность круга) непосредственно в процессе шлифования.

2.1.1. Принципы АЭ-контроля шлифования

Рабочие контакты единичных режущих зерен шлифовального круга с по­верхностью обрабатываемой детали генерируют сигналы АЭ. Энергия акусти­ческого сигнала зависит от количества единичных врезаний, т. е. связана с ре­альной производительностью обработки. Это дает возможность по изменениям сигнала АЭ судить о выходных характеристиках шлифования, связанных с мгновенным объемом металла (режущей способностью круга, некруглостью, волнистостью детали).

Аппаратура регистрации сигнала АЭ при шлифовании включает в себя датчик (пьезопреобразователь), преобразующий механические колебания в

электрический сигнал; предварительный усилитель; узкополосный фильтр с центральной частотой,/; детектирующее звено; самописец. В настоящей работе роль предусилителя, фильтра и детектора выполняет селективный микровольт­метр. На самописце записывается интенсивность узкополосной составляющей сигнала I/t).

В условиях круглого врезного шлифования (при вращении детали) реги­страция сигнала (рис. 2.1) производится путем поджима датчика 3 к поверхно­сти детали 2. Для уменьшения трения между датчиком и деталью используется тифлоновая пробка. Благодаря кулисному механизму поджима 4 уменьшение диаметра детали

d = do-2tp                                                            (2.1)

где d0 - диаметр заготовки, мм;

?р - припуск, мм,

не сказывается на плотности контакта датчика с обрабатываемой поверх­ностью.

Рис. 2.1. Крепление пьезопреобразователя в рабочей зоне

Цикл круглого врезного шлифования (рис. 2.2, а) предусматривает три режима: черновая подача (FBp = 3 - 6 мм/мин); чистовая подача (Квр = 1 - 0,5 мм/мин); выхаживание (Квр = 0).

Такое дифференцирование цикла позволяет обеспечить, с одной стороны, высокую производительность обработки, с другой стороны,- требуемое качество шлифуемой поверхности.


Акустограмма  (рис. 2.2, б)

0,5



vвр.чер

vвр.чист

vвр=0

Рис. 2.2. Цикл обработки (а) и соответствующая акустограмма АЭ (б)

При этом характер колебаний / в процессе обработки позволяет выделить переходные зоны, связанные с выходом оборудования на установившийся ре­жим. Протяженность переходных зон зависит от режущей способности круга. Чем острее зерна абразива, тем быстрее выбирается натяг технологической сис­темы и тем короче переходные зоны на акустограмме I/t).

Таким образом, задавая математически функцию I/t) в областях переход­ных зон, можно количественно оценить текущую режущую способность круга. Наиболее удобен для аппроксимации режим выхаживания. Его можно прибли­женно промоделировать выражением:

                                               (2.3)

где р- постоянная времени, количественно отражающая крутизну падания ин­тенсивности сигнала If, т. е. показатель Р может использоваться для оценки те­кущей режущей способности инструмента.

Проведя предварительные эксперименты и получив предварительную для максимально допустимого затупления круга величину р, можно регламентиро­вать рациональную длительность периода правки.


III. МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ МЕТОД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

3.1. Краткие теоретические сведения

Магнитные методы контроля основаны на обнаружении магнитного по­тока рассеяния, создаваемого различными дефектами в намагниченных издели­ях из ферромагнитных материалов. Магнитный поток, распространяясь по из­делию и встречая на своем пути дефект, огибает его вследствие того, что маг­нитная проницаемость дефекта значительно (в 1000 раз) больше магнитной проницаемости основного материала. В результате этого часть магнитно-силовых линий вытесняется дефектом на поверхность, образуя местный маг­нитный поток рассеяния (рис. 3.1). Дефекты, которые вызывают возмущение в распределении силовых линий магнитного потока без образования местного потока рассеяния, не могут быть обнаружены методами магнитной дефектоско­пии. Возмущение потока происходит тем сильнее, чем большее препятствие представляет собой дефект. Так, если дефект'расположен вдоль направления магнитных силовых линий, то возмущение магнитного потока невелико, в то время как тот же дефект, расположенный перпендикулярно или наклонно на­правлению магнитного потока, создает значительный поток рассеяния.

В зависимости от способа регистрации магнитного потока рассеяния маг­нитные методы контроля подразделяют на магнитопорошковый, магнитогра­фический, феррозондовый.

а                                      б

Рис. 3.1. Распределение магнитного потока по сечению качественного сварного шва (а) и дефектного (б)

Сущность магнитопорошкового метода заключается в том, что на по­верхность намагниченной детали наносят ферромагнитный порошок в виде суспензии с керосином, маслом или мыльным раствором (мокрый метод) или в виде магнитного аэрозоля (сухой метод). Сухой метод менее чувствителен, и его применяют на стадии предварительного контроля для выявления грубых дефек­тов. Под действием втягивающей силы магнитных полей рассеяния частицы порошка перемещаются на поверхности деталей и скапливаются в виде валиков над дефектами. Форма этих скоплений соответствует очертаниям выявляемых дефектов.

Страницы: 1, 2, 3


Новости

Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

  бесплатно рефераты скачать              бесплатно рефераты скачать

Новости

бесплатно рефераты скачать

© 2010.