3. Технология ультрозвукового контроля осей колесных пар вагонов

Ультразвуковому контролю подвергаются оси вагонных колесных пар типов РУ1-950; РУ1Ш-950; РУ-950 при их формировании и освидетельствование. Для выполнения ультразвукового контроля осей колесных пар должен быть обеспечен доступ к торцевым поверхностям осей.

Выполнение ультразвукового контроля по данной технологии обеспечивает выявление «непрозвучиваемых» осей, а также обнаружение в осях усталостных трещин и внутренних несплошностей, является браком завода-изготовителя, эквивалентных или больших по своим отражающим свойствам искусственным отражателям в контрольном образце оси, используемым для настройки чувствительности ультразвукового контроля (УЗК) соответствующей части оси.

Комплект оборудования для ультразвукового контроля осей колесных пар включает:

- ультразвуковой дефектоскоп УД2-12 или УД11-ПУ;

- стандартный образец СО-2 или СО-3Р;

- прямой пьезоэлектрический преобразователь (П111-2,5-К12-002);

- наклонный пьезоэлектрический преобразователь (П121-2,5-50-002);

- наклонный пьезоэлектрический преобразователь (П121-2,5-18);

- комбинированный пьезоэлектрический преобразователь из комплекта ПКО (П131-2,5-0/18).

Д ля проверки работоспособности, а также настройки чувствительности дефектоскопа необходимо изготовить контрольные образцы осей РУ 1 и РУ1Ш рисунок 2.

Рис.2. Контрольная ось типа РУ1

Требования, которым должен удовлетворять контрольный образец оси РУ1:

1. Линейно-угловые размеры оси должны соответствовать требованиям чертежа оси тира РУ1. Шероховатости торца шейки оси, расположенного после зарезьбовой канавки, должна соответствовать Rz =10-20 мкм

2. Ось должна удовлетворять требованиям «прозвучиваемости» и отсутствия дефектов, выявляемых при ультразвуковом контроле.

3. Ширина пропилов эталонных отражений должна быть 2±1 мм. Пропилы должны быть перпендикулярны к продольной оси колесной пары.

4. Пропилы на подступичной части оси должны быть выполнены рядом со ступицей без распрессовки колес.

5. Расстояние от начала подступичной части оси до пропилов в сечении Б-Б и Д-Д должно быть не менее 20±5 мм.

6. На шейку оси с моделью дефекта в сечение А-А должны быть надеты кольца роликовых подшипников.

7. Размеры L указаны относительно ближнего к пропилу торца оси. Контрольная ось типа РУ1Ш изготавливается аналогично контрольной оси РУ1.

Технология контроля включает в себя следующие этапы:

-подготовка к контролю;

-проведение контроля;

-оценка качества проконтролированной детали.

Подготовка к контролю включает в себя:

-подготовку аппаратуры к работе;

-подготовка оси.

Подготовка аппаратуры включает в себя:

-подготовку дефектоскопа к работе;

-настройку масштаба развертки;

-настройка чувствительности дефектоскопа.

Подготовка дефектоскопа к работе:

Установить органы управления дефектоскопа в исходные положения в соответствие с приложением.

Настройки масштаба развертки:

Перед проведением контроля осей необходимо настроить масштаб развертки дефектоскопа. Для этого:

а) подключить к дефектоскопу прямой или комбинированный пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) (угол ввода 0°,частота 2,5 МГц)%;

б) установить его на торец контрольного образца (КО);

в) получить донный сигнал;

г) кнопками аттенюатора уменьшить его до высоты масштабной сетки экрана (ЭЛТ);

д) регулятором на блоке А6 выставляют донный сигнал на следующие деление горизонтальной шкалы экрана (ЭЛТ).

-для РУ1-9,0

-для РУ1Ш-8,9

-для РУ-9,4

е) довести кнопками аттенюатора амплитуду донного сигнала до середины экрана электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);

з) отжать кнопку «х2» на задней панели дефектоскопа.

Установленный масштаб развертки дефектоскопа для продольных волн составит Мпропер.=140 мм/дел.

Настройка чувствительности дефектоскопа:

Для настройки чувствительности необходимо знать основные этапы ультразвукового контроля осей вагонных колесных пар: поверка осей на «прозвучиваемость» (проводится при формировании колесных пар);

1-й этап – ультразвукового контроля средней части и дальней подступичной части оси;

2-й этап – ультразвукового контроля шейки и предподступичной части оси;

3-й этап – ультразвукового контроля ближней подступичной части оси в зоне под внешней кромкой ступицы.

На практике необходимо проводить проверку осей с демонтажем буксового узла без снятия внутренних колец подшипников и осей со снятыми внутренними кольцами подшипников; во всех случаях выполняются все три перечисленных этапа контроля.

Настройка чувствительности дефектоскопа для проведения УЗК осей с демонтажем буксового узла без снятия внутренних колец подшипников.

а) Проверка осей на «прозвучиваемость»- значит проверить, удовлетворяет ли данная ось норме по затуханию ультразвука. Если удовлетворяет – ось имеет мелкозернистую структуру, соответствующую требованиям ГОСТ 4008-89, если нет, – значит, ось имеет крупнозернистую структуру. Такие оси в эксплуатацию не допускаются, а бракуются.

Для проверки оси на «прозвучивание» необходимо сравнить амплитуду донного сигнала в стандартном образце СО-2 (Nсо-2) по ГОСТ – 14782 (или вСО-3Р по ГОСТ – 18576) и амплитуду донного сигнала в проверяемой оси N₀. Если разница составит более 46 дБ, то ось считается «непрозвучиваемой».

(Nco-2) – (N₀)>46 дБ.

Поэтому необходимо измерить амплитуду донного сигнала в СО-2 или СО-3Р, для этого:

-установить прямой ПЭП на поверхность СО-2 или СО-3Р;

-получить серию донных сигналов;

-первый донный сигнал кнопками аттенюатора довести до средней линии экрана ЭЛТ;

-показания аттенюатора Nсо-2 занести в журнал установленной формы, приведенной в технической характеристике.

Примечание: при невозможности установить амплитуду донного сигнала до средней линии экрана ЭЛТ уменьшить амплитуду на блоке А8 регулятором, в дальнейшем трогать регулятор на блоке А8 ЗАПРЕЩЕНО.

б) 1-й этап – для ультразвукового контроля (УЗК) средней части и дальней подступичной части оси.

Для выполнения УЗК средней части и дальней подступичной части оси браковочную чувствительность N₁ настраивают по эхо-сигналу от пропила глубиной 4мм, выполненному вблизи внутренней кромки ступицы колеса. Для этого:

-прямой ПЭП (П111-2,5-К12-002) или комбинированный ПЭП из комплекта ПКО (частота 2,5 МГц, угол ввода 0°) устанавливают на торец оси (РУ1Ш);

-комбинированный ПЭП из комплекта ПКО (частота 2,5 МГц, угол ввода 0°) устанавливают в за резьбовую канавку (оси РУ1 ,РУ);

-Получают эхо-сигнал от пропила и кнопками аттенюатора доводят его до средней линии экрана ЭЛТ. Показания аттенюатора N₁ заносят в журнал установленной формы, приведенной в технологической инструкции.

в) 2-й этап – для УЗК ближних шейки и предподступичной части оси браковочную чувствительность N₂ настраивают по эхо-сигналу от пропила в галтели шейки под кольцами роликовых подшипников глубиной 3 мм, на расстоянии 150-165 мм от поверхности сканирования. Для этого:

-прямой ПЭП или комбенированый ПЭП из комплекта ПКО (частота 2,5 МГц, угол ввода 0°) устанавливают в резьбовую канавку (оси РУ1, РУ) рисунок 3.

Рис.3 Схема прозвучивания оси.

-получают эхо-сигнал от пропила и кнопками аттенюатора доводят его до средней линии экрана ЭЛТ. Показания аттенюатора N₂ заносят в журнал установленной формы, приведенной в технической инструкции.

г) 3-й этап – для выполнения УЗК ближней подступичной части оси в зоне под внешней кромкой ступицы браковочную чувствительность N₃ настраивают по эхо-сигналу от пропила вблизи внешней кромки ступицы колеса глубиной 3мм на расстояние 280-330 мм от поверхности сканирования. Для этого:

-наклонный или комбинированный ПЭП из комплекта ПКО (частота 2,5 МГц, угол ввода 18°) устанавливают в за резьбовую канавку (РУ1, РУ) или на торец оси (РУ1Ш).

-получают эхо-сигнал от пропила и кнопками аттенюатора доводят его до средней линии экрана электронно-лучевой трубки. Показания аттенюатора N₃ заносят в журнал установленной формы, приведенной в технической характеристики.

Подготовка оси:

Очистка обеспечивает подготовку поверхностей колесных пар для выполнения дефектоскопии. Основными требования к способам очистки колесных пар является высокое качество и быстрота очистки при сохранение нормальных условий труда. Известны следующие способы отчистки колесных пар: механический (механизированный и ручной), при котором в качестве рабочих органов используются металлически щетки или скребки; струйно-гидравлический с использованием щелочного раствора или чистой воды; гидромеханический; пескоструйный; вываривание в щелочном растворе (погружение в ванну); химический (обмазывание специальной мастикой).

Механический способ очистки применяют как основной, так и дополнительный в сочетание с другими способами для удаления различных нерастворимых органических соединений, ржавчины, старой краски. При ремонте колесных пар очистку скребками или металлическими щетками, применяют до обмывки колесных пар в моечной машине и после нее. Ручная очистка колесных пар щетками и скребками обеспечивает тщательное удаление загрезнений, представляет собой трудоемкую и малопроизводительную работу.

В последнее время находят применения механизированные установки для предварительной отчистки колесной пары металлическими щетками или скребками. Такие установки снабжены механизмами вращения колесной пары и пневматическими цилиндрами для прижатия щеток к элементам колесных пар в процессе их отчистки; убедится в отсутвие поверхностных дефектов.

Проведение контроля

а) Проверка осей на «прозвучиваемость».

Проверку осей на прозвучиваемость выполняют при формировании колесных пар до и после на прессовки колес.

Проверку осей на «прозвучиваемость» выполняют путем установки комбинированного ПЭП из комплекта ПКО (частота 2,5 МГц, угол ввода 0°) или прямого ПЭП на торец оси. При этом измеряют амплитуду донного сигнала от противоположного торца оси N₀ в 4-х точках, выбирают меньшее значение и сравнивают с амплитудой донного сигнала в СО-2.

Ось бракуется, если разница между N₀ и Nсо-2 превышает 46 дБ;

(Nсо-2) – (Nсо-2)>46 дБ.

Проверку всех частей оси проводят на поисковой чувствительности Nn, которая на 6-8 дБ выше браковочной N. Поэтому, чтобы определить знание поисковой чувствительности, необходимо от значения браковочной чувствительности отнять 6 (8) дБ.

Nn=N-6(8), дБ.

Полученное значение Nn выставляют на аттенюаторе дефектоскопа для проведения контроля.

б)1-й этап – УЗК средней части и дальней подступичной части оси.

УЗК средней части и дальней подступичной части оси выполняют прямым или комбинированным ПЭП (частота 2,5 МГц, угол ввода 0°) поочередно с каждого торца оси.

Зона контроля пол горизонтальной шкале масштабной сетки экрана ЭЛТ составляет 4,0-7,8 деления.

Для выполнения УЗК осей следует:

-нанести на торец оси (зарезьбованную канавку) контактную смазку;

-установить прямой или комбинированный ПЭП на торец оси (за резьбовую канавку);

-получить донный сигнал;

-кнопками аттенюатора довести амплитуду донного сигнала до средней линии экрана ЭЛТ;

-показания аттенюатора N₀ занести в рабочей журнал;

-если разность показания аттенюатора (N0-N0')<10 дБ, установить на аттенюаторе значение поисковой чувствительности Nn1;

Примечание. Если разность показаний аттенюатора (N0-N0')>10 дБ, установить на аттенюаторе значение браковочной чувствительности, равное N1'=N1-(N0-N0'),дБ, если N₁'<0,то ось подлежит браковке как "не бракуемая".

-выставить на аттенюаторе поисковую чувствительность, уменьшив показания аттенюатора N1' на 6-8 дБ;

-выполнение сканирование, перемещая комбинированный ПЭП по зарезьбовой канавке (РУ1, РУ) или устанавливая прямой ПЭП на торце оси в 20-25 точках (РУ1Ш);

-при появление в зоне контроля одиночного эхо-сигнала уменьшить чувствительность до браковочной.

в)2-й этап – УЗК ближних шейки и предподступичной части оси.

УЗК ближней шейки и предподступичной части оси выполняют поочередно с каждого торца оси прямым или комбинированным ПЭП (частотой 2,5 МГЦ, угол ввода 0^°).

Зона контроля пол горизонтальной шкале масштабной сетки экрана ЭЛТ составляет 0,4-1,4 деления.

Для выполнения УЗК ближних шейки и предподступичной части оси следует:

-выставить на аттенюаторе поисковую чувствительность N_n2;

-нанести на торец (за резьбовую канавку) оси контактную смазку;

-установить прямой ПЭП на торец оси (за резьбовую канавку);

-выполнить сканирование, перемещая ПЭП по зарезьбовой канавке или устанавливая его в 20-25 точках на торце оси;

-при появлении в зоне контроля одиночного эхо-сигнала уменьшить чувствительность до браковочной.

г)3-й этап – УЗК ближней подступичной части оси в зоне под внешней кромкой ступицы.

УЗК ближней подступичной части оси в зоне под внешней кромкой ступицы выполненного поочередном с каждого торца оси комбинированный ПЭП (частота 2,5 МГ, угол ввода 18°).

Зона контроля УЗК ближней подступичной части в зоне под внешней кромкой ступицы следует:

-вставить на аттенюаторе поисковую чувствительность N_n3;

-нанести на торец оси (зарезьбоаую канавку) контактную смазку;

-установить комбинированный ПЭП на торце оси (зарезьбоаую канавку);

-выполнение сканирования, перемещая ПЭП по зарезьбовой канавке или устанавливая его в 20-25 точках на торце оси;

-при появлении в зоне контроля одиночного эхо –сигнала уменьшить чувствительность до браковочного.

Оценка качества проконтролированной детали:

Ось колесной пары подлежит браковке, если:

-отсутствует сигнал от противоположного торца оси при сквозном прозвучивание (ослабление сигнала от противоположного торца оси (донного сигнала) относительно донного сигнала, измеряемого по СО-2 минус 46 дБ и менее);

-в зоне контроля при браковочной чувствительности имеется эхо-сигнал, превышающий среднюю линию экрана ЭЛТ.

Результаты УЗК заносятся в журнал установочной формы, приведенной в технической инструкции.