Р. А. Ахмеджанов, В. В. Макарочкин,
Н. В. Макарочкина
Вихретоковый контроль
Часть 2
Средства контроля
С фазовым способом выделения сигнала
Омск 2008
министерство транспорта российской федерации
федеральное агентство железнодорожного транспорта
омский государственный университет путей сообщения
_________________________________
Р. А. Ахмеджанов, В. В. Макарочкин, Н. В. Макарочкина
вихретоковый контроль
часть 2
средства контроля
с фазовым способом выделения сигнала
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве
методических указаний к лабораторным работам для студентов специальности «Приборы и методы контроля качества и диагностики»
Омск 2008
УДК 629.4.027/027:620.179.16(07)
ББК 39.22-046я73
А95
Вихретоковый контроль. Часть 2. Средства контроля с фазовым способом выделения сигнала: методические указания к лабораторным работам / Р. А. Ахмеджанов, В. В. Макарочкин, Н. В. Макарочкина; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2008. 33 с.
Методические указания содержат описание двух лабораторных работ, посвященных изучению портативных приборов вихретокового контроля ВД-12НФ, ВД-12НФМ и ВД-12НФП производства МНПО «Спектр», их возможностей, программного обеспечения, предназначенного для работы с дефектоскопом ВД-12НФП и для создания электронной версии протокола контроля и базы данных контролируемых объектов.
Предназначены для студентов второго – пятого курсов специальностей 200102 – «Приборы и методы контроля качества и диагностики», 190302 – «Вагоны», 340100 – «Управление качеством», 200503 – «Стандартизация и сертификация» – очной и заочной форм обучения, могут быть использованы слушателями Института повышения квалификации и переподготовки при начальной подготовке дефектоскопистов.
Библиогр.: 5 назв. табл. 4. Рис. 16. Прил. 2.
Рецензенты: доктор техн. наук, профессор Ю. М. Вешкурцев;
канд. техн. наук, доцент П. Н. Блинов.
__________________________
ã Омский гос. университет
путей сообщения, 2008
оглавление
| Введение ………………………………………………………………………… | ||
| Лабораторная работа 3. Применение вихретокового дефектоскопа типа ВД-12НФ и его модификаций для контроля деталей подвижного состава …..…………………………………………………………..………. | ||
| 3.1. Общие сведения ………………………………………………………. | ||
| 3.2. Контроль изделий из ферромагнитных материалов с помощью вихретоковых дефектоскопов ВД-12НФ и ВД-12НФМ ………………… | ||
| 3.3. Порядок выполнения работы ………………………………………… | ||
| 3.4. Содержание отчета …………………………………………………… | ||
| 3.5. Контрольные вопросы …………………………..…………………… | ||
| Лабораторная работа 4. Особенности применения программируемых вихретоковых дефектоскопов типа вд-12нфП ………………..…………….. | ||
| 4.1. Общие сведения ……………………………………………………… | ||
| 4.2. Контроль изделий из ферромагнитных материалов с помощью вихретоковых дефектоскопов ВД-12НФП …..…………………………. | ||
| 4.3. Порядок выполнения работы ………………………………………… | ||
| 4.4. Содержание отчета ………………………………………….………… | ||
| 4.5. Контрольные вопросы ………………………………………………… | ||
| Библиографический список …………………………………………………….. | ||
| Приложение 1. Функциональная схема и описание работы дефектоскопа ВД-12НФМ.................................................................................................... | ||
| Приложение 2. Функциональная схема и описание работы дефектоскопа ВД-12НФП …………………………………………………………………. |
Введение
Вихретоковые методы неразрушающего контроля основаны на взаимодействии внешнего электромагнитного поля, генерируемого специальным источником, и вихревых токов, возникающих при этом в объекте контроля, в связи с чем следует, что материал объекта контроля должен быть электропроводящим. Частотный диапазон взаимодействующих электромагнитных полей значителен – от единиц герц до десятков мегагерц. Преимуществами вихретокового контроля являются бесконтактность, получение информации об обнаружении дефекта в виде электрического сигнала, портативность исполнения, что обеспечивает высокую производительность контроля, технологичность и удобство эксплуатации дефектоскопов. Кроме того, на сигналы вихретокового контроля практически не влияют влажность, давление и загазованность окружающей среды, радиоактивное излучение, загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами. Простота конструкции вихретоковых дефектоскопов предопределяет их надежность в эксплуатации.
По способу получения первичной информации, т. е. по принципу действия, дефектоскопы подразделяются на амплитудные, фазовые и амплитудно-фазовые. В первых двух случаях их построение одноканальное, в третьем – двухканальное.
В представленных лабораторных работах описываются дефектоскопы с фазовым способом выделения сигнала ВД-12НФ, ВД-12НФМ и ВД-12НФП.
Лабораторная работа 3
применение вихретокового дефектоскопа
типа вд-12нф и его модификаций
для контроля деталей подвижного состава
Цель работы: приобретение навыков работы с приборами вихретокового контроля и освоение технологии контроля деталей подвижного состава.
Аппаратура и образцы, используемые в работе: вихретоковые дефектоскопы ВД-12НФ, ВД-12НФМ и ВД-12НФП; стандартные образцы предприятия (СОП) ИРСЮ 741421.001, Иа8.896.034; имитаторы искусственного зазора Иа8.896.035 и Иа8.896.035.01; образцы из стали с моделями дефектов – объекты контроля (ОК), линейка с миллиметровыми делениями, мел.
Общие сведения
Вихретоковые дефектоскопы типа ВД-12НФ предназначены для обнаружения поверхностных трещин в деталях из ферромагнитных материалов с грубой плоской и криволинейной поверхностью (преимущественно в изделиях железнодорожного подвижного состава, таких как диски вагонных колес, корпус автосцепки, боковые рамы, надрессорные балки и др.), а также из неферромагнитных материалов и сплавов (например, латунных сепараторов подшипников буксовых узлов) (РД 32.150-2000. Вихретоковый метод неразрушающего контроля деталей вагонов / ВНИИЖТ. М., 2000. 98 с.; ЦТт-18/2. Инструкция по неразрушающему контролю деталей и узлов локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава. Вихретоковый метод / М.: Техинформ, 1999. 127 с.).
Дефектоскопы ВД-12НФ, ВД-12НФМ и ВД-12НФП состоят из электронного блока и снабжены комплектом вихретоковых преобразователей (ВТП):
ВТП (базовый вариант) для контроля изделий из ферромагнитных материалов – два преобразователя диаметром 5 (типа 1 – маркировка •) и 10 мм (типа 2 – маркировка ••);
ВТП для контроля изделий из неферромагнитных материалов (типа 3 – маркировка •••), поставляемый по отдельному заказу для дефектоскопов ВД-12НФМ и ВД-12НФП;
ВТП для контроля пазов П-образной формы с наклонным чувствительным элементом (типа Н – маркировка Н).
Вихретоковый преобразователь, применяемый в приборах типа ВД-12НФ и его модификациях, является двухпараметровым, дифференциальным трансформаторного типа с тремя соосными обмотками. На первичную (среднюю) обмотку подается синусоидальное напряжение частотой (70 ± 5) кГц. Две вторичные (сигнальные) обмотки соединены последовательно, дифференциально, что обеспечивает минимальное значение начального разбаланса преобразователя при удалении его от контролируемой поверхности. Технические характе-ристики дефектоскопов ВД-12НФ, ВД-12НФМ и ВД-12НФП приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1
Технические характеристики дефектоскопов
ВД-12НФ, ВД-12НФМ и ВД-12НФП
| Основная характеристика | Тип дефектоскопа и значение параметра | ||
| ВД-12НФ | ВД-12НФМ | ВД-12НФП | |
| Минимальный размер выявляемого поверхностного искусственного дефекта на СОП, мм, при шероховатости поверхности: | |||
| Ra 1,25 мкм, не более: | |||
| глубина | 0,5 ± 0,1 | 0,5 ± 0,1 | 0,5 ± 0,05 |
| ширина | 0,15 ± 0,05 | 0,15 ± 0,05 | 0,05 – 0,15 |
| Rz 320 мкм, не более: | |||
| глубина | 3,0 ± 0,1 | 3,0 ± 0,1 | 3,0 ± 0,1 |
| ширина | 0,15 ± 0,05 | 0,15 ± 0,05 | 0,1 – 0,3 |
| Рабочая частота, кГц | 70 ± 5 | 70 ± 5 | 70 ± 5 |
Окончание табл. 3.1
| Максимальный рабочий зазор между ВТП и контролируемой поверхностью, мм, при уровне чувствительности: | |||
| 3 мм | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| 0,5 мм | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Режим работы | Динамический | Динамический и статический | Динамический и статический |
| Режим отст-ройки от помех | Автоматичес-кий и ручной | Автоматический и ручной при динамическом режиме работы | Автоматический и ручной при динамическом режиме работы |
| Ручной при статическом режиме работы | Ручной при статическом режиме работы | ||
| Индикатор | Световой, звуковой, стрелочный | Световой, звуковой, стрелочный, цифровой | Световой, звуковой, цифровой |
Контроль изделий из ферромагнитных материалов с помощью вихретоковых дефектоскопов ВД-12НФ и ВД-12НФМ
3.2.1. Подготовка к работе и настройка дефектоскопа ВД-12НФ
Внешний вид дефектоскопа ВД-12НФ приведен на рис. 3.1, где 1 – ручки «Уст. 0/Грубо» и «Уст. 0/Точно»; 2 – тумблер «Вкл.» для включения дефек-тоскопа; 3 – стрелочный индикатор; 4 – ручка «Порог» для плавной регулировки чувствительности; 5 – разъем «Щуп» для подключения преобразователя; 6 – разъем «Звонок» для подключения наушников; 7 – тумблер «Зап.» для установки режима запоминания срабатывания звукового и светового индикаторов; 8 – тумблер «Ручн./Авт.» для переключения режима отстройки от помех; 9 – тумблер «3/0,5» для переключения уровня чувствительности.
При подготовке дефектоскопа к работе к разъему «Щуп» подключается преобразователь типа 2 при контроле поверхности с шероховатостью Rz £ 320 или преобразователь типа 1 при контроле поверхности с шероховатостью Ra £ 1,25.
при использовании преобразователя типа 2 тумблер уровня чувствительности «3/0,5» устанавливается в положение «3», типа 1 – в положение «0,5».
Настройка дефектоскопа с использованием преобразователя типа 2 производится на стандартном образце ИРСЮ 741421.001 со стороны искусственного дефекта глубиной (3,0 ± 0,1) мм (поверхность СОП выполнена с искусственной насечкой, имитирующей шероховатость Rz 320 мкм), типа 1 – со стороны искусственного дефекта глубиной (0,5 ± 0,1) мм (поверхность с шерохова-тостью Ra 1,25 мкм). Преобразователь устанавливается на бездефектный участок стандартного образца ИРСЮ 741421.001 перпендикулярно его поверхности (угол отклонения преобразователя a от нормали к контролируемой поверхности должен составлять не более 30°, как показано на рис. 3.2, где 1 – поверхность объекта; 2 – линия сканирования; 3 – ВТП; 4 – нормаль к поверхности объекта; 5 – ось ВТП; α – угол между осью ВТП и нормалью к поверхности объекта). Ручками «Грубо» и «Точно» на стрелочном индикаторе устанавливается значение, равное 15 делениям вправо от нулевой отметки.
Ручка «Порог» переводится в крайнее правое положение (на 9-е деление). Вращением ручки «Порог» против хода часовой стрелки добиваются устойчивого срабатывания звуковой и световой сигнализации при пересечении преобразователем искусственного дефекта (ИД) со скоростью сканирования 0,02 – 0,1 м/с. Тумблер режима работы при этом устанавливается в положение «Ручн.».
Сохраняя положение тумблера режима работы в положение «Ручн.», при постановке ВТП на объект контроля выставляют «рабочую точку» в пределах 15 делений вправо от нулевой отметки по стрелочному индикатору (ручками «Грубо» и «Точно»).
При проведении контроля тумблер режима работы переключается в положение «Авт.».
3.2.2. Подготовка к работе и настройка дефектоскопа ВД-12НФМ
Функциональная схема и описание работы дефектоскопа ВД-12НФМ приведены в прил. 1, а его внешний вид представлен на рис. 3.3, где 1 – ручка «Уст. 0»; 2 – цифровой индикатор; 3 – индикатор «Дефект»; 4 – ручка «Порог» для плавной регулировки чувствительности; 5 – кнопка «Контроль»; 6 – тумблер «3/0,5» для переключения уровня чувствительности; 7 – тумблер «Ручн./Авт.» для переключения режима отстройки от помех; 8 – тумблер «Стат./Дин.» для переключения режима работы; 9 – кнопка «Питание»; 10 – стрелочный индикатор; 11 – кнопка «Сброс»; 12 – разъем «Телефон» для подключения наушников; 13 – разъем «Преобр.» для подключения преобразователя; 14 – индикатор «Питание»; 15 – лимб; 16 – преобразователь.
Дефектоскоп снабжен комплектом преобразователей:
Иа5.125.006 (тип 1) – для контроля изделий из ферромагнитных материалов с толщиной неметаллического покрытия 0,5 мм;
Иа5.125.002 (тип 2) – для контроля изделий из ферромагнитных материалов с толщиной покрытия 3,0 мм;
Иа5.125.006-01 (тип 3 – поставляется по отдельному заказу) – для контроля изделий из немагнитных сплавов с толщиной покрытия 0,2 мм, при котором обеспечивается отстройка дефектоскопа от зазора.
Для настройки дефектоскопа с преобразователями типа 1 и 2 используется стандартный образец калибровки порога чувствительности по глубине и ширине раскрытия дефекта и оценки его глубины СОП Иа8.896.034, представляющий собой ферромагнитную пластину с двумя искусственными дефектами (по одному с каждой стороны), размеры которых указаны в табл. 3.1. Для имитации шероховатости и допустимой толщины неметаллического покрытия для преобразователей типа 1 и 2 применяются стандартные образцы диэлектри-ческого зазора Иа8.896.035-01 (пластинка толщиной 0,5 мм) и Иа8.896.035 (пластинка толщиной 3,0 мм) соответственно.
3.2.2.1. Подготовка и настройка дефектоскопа в динамическом режиме работы
1) Подключить к разъему «Преобр.» преобразователь типа 2 при контроле поверхности с шероховатостью Rz £ 320 или преобразователь типа 1 при контроле поверхности с шероховатостью Ra £ 1,25. Установить тумблер уровня чувствительности «3/0,5» в положение «3», если используется преобразователь типа 2 или в положение «0,5», если применяется преобразователь типа 1. Для контролируемого ферромагнитного материала переключатель вида контролируемого материала «Фер./Нем.», расположенный на задней стенке прибора, установить в положение «Фер.», выбрать динамический режим работы при ручной отстройке от помех (тумблер 8 установить в положение «Дин.», тумб- лер 7 – в положение «Ручн.»). Перевести ручку «Порог» в крайнее правое положение (на 9-е деление).
2) В динамическом режиме работы при ручной настройке установить преобразователь на бездефектный участок стандартного образца Иа8.896.034 перпендикулярно его поверхности (угол отклонения преобразователя от нормали к контролируемой поверхности должен составлять не более 30°, как показано на рис. 3.2). Выставить стрелку индикатора вблизи нулевой отметки («0»). Вращением ручки «Порог» против хода часовой стрелки добиться устойчивого срабатывания звуковой и световой сигнализации при пересечении преобразователем искусственного дефекта. Скорость сканирования при этом должна быть 0,02 – 0,1 м/с. максимальное отклонение стрелки индикатора должно соответствовать расположению преобразователя точно над дефектом.
3) Повернув ручку «Порог» еще на одно деление против хода часовой стрелки, зафиксировать число делений, соответствующее этому положению.
4) В положении установленного порога просканировать преобразователем СОП не менее трех раз (при каждом пересечении ИД обязательно должна срабатывать сигнализация).
5) Расположить на СОП Иа8.896.034 образец диэлектрического зазора Иа8.896.035 (толщиной 3 мм при работе с преобразователем типа 2) или Иа8.896.035-01 (толщиной 0,5 мм при работе с преобразователем типа 1). Преобразователь установить над бездефектным участком СОП перпендикулярно его поверхности, выставить стрелку индикатора вблизи нулевой отметки. При сканировании преобразователем ИД на СОП должно наблюдаться устойчивое срабатывание индикаторов дефекта.
6) Перевести дефектоскоп в режим автоматической отстройки от мешающих факторов (тумблер 7 переключить в положение «Авт.») и повторить действия, указанные в п. 4, 5, не изменяя положения ручки «Порог». При каждом пересечении искусственного дефекта должна устойчиво срабатывать звуковая и световая сигнализация.
3.2.2.2. Настройка дефектоскопа в статическом режиме работы
Статический режим работы предназначен для контроля дефектов в углах, сварных швах, локальных труднодоступных зонах, а также для определения протяженности дефекта.
Для установки статического режима работы перевести тумблер 8 в положение «Стат.», тумблер 7 – в положение «Ручн.» (работа дефектоскопа в статическом режиме осуществляется только при ручном режиме отстройки от влияющих факторов).
1) Установить ВТП на бездефектный участок СОП Иа8.896.034 перпендикулярно поверхности, содержащей искусственный дефект глубиной 3 мм (0,5 мм) для преобразователя типа 2 (типа 1). Стрелку индикатора выставить вблизи отметки «0».
2) Медленно перемещая преобразователь вдоль стандартного образца, установить его над ИД. Пока преобразователь находится над искусственным дефектом, должна непрерывно работать звуковая и световая сигнализация.
3) Расположить на СОП Иа8.896.034 образец диэлектрического зазора Иа8.896.035 (толщиной 3 мм при работе с преобразователем типа 2) или Иа8.896.035-01 (толщиной 0,5 мм при работе с преобразователем типа 1). Преобразователь установить над бездефектным участком СОП перпендикулярно его поверхности, стрелка индикатора выставляется вблизи отметки «0».
4) Повторить действия, указанные в п. 2.
3.2.2.3. Подготовка дефектоскопа к работе
при оценке степени опасности (глубины) дефекта
1) Подключить к дефектоскопу преобразователь типа 1 и установить динамический режим работы.
2) Произвести настройку дефектоскопа на обнаружение искусственного дефекта глубиной 0,5 мм.
3) Установить ВТП на бездефектный участок СОП Иа8.896.034 (стрелка индикатора должна находиться вблизи отметки «0») и кнопкой «Сброс» произвести сброс показаний цифрового индикатора. Не отрывая преобразователь от поверхности СОП, несколько раз провести ВТП над ИД глубиной 0,5 мм и зафиксировать показания цифрового индикатора.
4) Установить ВТП со стороны СОП с искусственным дефектом глубиной 3 мм, выставить ручкой «Уст. 0» стрелку стрелочного индикатора на отметку «0».
5) Произвести сброс цифрового индикатора, нажав кнопку «Сброс». Не отрывая преобразователь от поверхности СОП, несколько раз провести ВТП над ИД глубиной 3,0 мм и зафиксировать показания цифрового индикатора.
6) сравнить показания цифрового индикатора при настройке дефек-тоскопа на две различные глубины дефектов. Эти показания должны различаться не менее чем в два раза. При выполнении этого условия дефектоскоп готов к работе в режиме оценки степени опасности (глубины) дефекта.