Повышение достоверности и информативности ультразвукового контроля литых деталей подвижного состава железных дорог

Введение. Структура литых деталей подвижного состава железных дорог (ПСЖД) по технологическим причинам часто имеет внутренние дефекты, которые существенно влияют на их прочность. Степень влияния зависит от множества факторов, включая форму и расположение дефектов в изделии. Форма дефекта оказывает наибольшее влияние при знакопеременных нагрузках. Это часто относиться к динамически нагруженным деталям экипажной части ПСЖД. Максимально снижает долговечность детали дефект, ориентированный перпендикулярно к направлению растягивающих нагрузок. Для выявления внутренних дефектов детали подвергаются ультразвуковому контролю классическим эхо-импульсным методом. Однако такие методики требуют повышения достоверности и информативности. Например, они не позволяют определить тип и ориентацию дефекта.

Материалы и методы. Рассмотрены особенности, преимущества и недостатки классического эхо-импульсного метода ультразвукового неразрушающего контроля, который основан на регистрации следующих эхо-сигналов: посланный;  отраженный от противоположной поверхности (дна) объекта;  отраженный от дефекта (при его наличии).  Время прихода импульсов пропорционально толщине детали. При наличии дефекта это время пропорционально расстоянию от поверхности ввода импульсов до дефекта. Этим методом можно определить наличие дефекта, однако нет возможности определить его тип.

Результаты исследования. Для определения формы дефекта предложен двухчастотный метод дефектометрии. Описана его сущность, алгоритм и реализуемые аналитические зависимости. При обнаружении в объекте контроля эхо-сигнала от дефекта измеряются амплитуды донных сигналов и амплитуды эхо-сигналов от дефекта на частотах ультразвуковой волны 2,5 МГц и 5,0 МГц. Рассчитывается коэффициент формы дефекта по аналитической зависимости и определяется тип дефекта. Он может быть объемный (поры, раковины, неметаллические включения) или плоскостной (трещины, ликвации и др.). 

Обсуждение и заключения. В работе предложен двухчастотный метод дефектометрии, позволяющий определить тип дефекта при ручном ультразвуковом контроле литых деталей ПСЖД. Для экспрессного автоматизированного использования предложенного метода разработан программный продукт NDTRT-07.04-L и описан алгоритм работы с ним. Применение данного метода позволяет повысить достоверность и информативность результатов контроля.

1. Алешин, Н. П. Методы акустического контроля металлов / Н. П. Алешин, В. Е. Белый. ― Москва : Машиностроение, 1989. ― 456 с.

2. Крауткремер, Й. Ультразвуковой контроль материалов: Справочник / Й. Крауткремер, Г. Крауткремер. ― Москва : Металлургия, 1991. ― 752 с.

3. Алешин, Н. П. Ультразвуковая дефектоскопия: Справочное пособие / Н. П. Алешин, В. Г. Лупачев. ― Минск : Высшая школа, 1987. ― 264 с.

4. Гурвич, А. К. Ультразвуковой контроль сварных швов / А. К. Гурвич, И. Н. Ермолов. ― Киев : Техника, 1972. ― 457 с.

5. Ермолов, И. Н. Неразрушающий контроль. Книга 2. Акустические методы контроля / И. Н. Ермолов, Н. П. Алешин, А. И. Потапов. ― Москва : Высшая школа, 1991. ― 283 с.

6. Ермолов, И. Н. Теория и практика ультразвукового контроля / И. Н. Ермолов. ― Москва : Машиностроение, 1981. ― 240 с.

7. Ермолов, И. Н. Физические основы эхо- и теневого метода ультразвуковой дефектоскопии / И. Н. Ермолов. ― Москва : Машиностроение, 1970. ― 108 с.

8. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые : ГОСТ Р 55724–2013. ― Москва : Стандартинформ, 2014. ― 24 с.

9. Киреев, А. Н. Анализ погрешностей применения условной чувствительности при ультразвуковом контроле деталей подвижного состава железных дорог / А. Н. Киреев, М. А. Киреева // Вестник Урал. гос. ун-та путей сообщения. ― 2018. ― № 2(38). ― С. 27–34.

10. Киреев, А. Н. Дефектометрия при ультразвуковом диагностировании элементов и систем подвижного состава железных дорог / А. Н. Киреев. ― Луганск : Ноулидж, 2016. ― 147 с.

11. Киреев, А. Н. Дефектометрия при ручном контроле элементов и систем подвижного состава железных дорог ультразвуковым эхо-методом / А. Н. Киреев // Вестник Ростов. гос. ун-та путей сообщения. ― 2015. ― № 2(58). ― С. 24–30.

12. Киреев, А. Н. Повышение информативности двухчастотного метода дефектометрии при ультразвуковом контроле деталей и узлов подвижного состава железных дорог / А. Н. Киреев // Вестник всерос. науч.-исссл. ин-та железнодорожного транспорта. ― 2018. ― Т. 77, № 3. ― С. 182–187.

13. Киреев, А. Н. Визуализация изображений дефектов при ручном ультразвуковом контроле деталей и узлов подвижного состава железных дорог / А. Н. Киреев // Вестник всерос. науч.-исссл. ин-та железнодорожного транспорта. ― 2017. ― Т. 76, № 3. ― С. 159–164.

14. Киреев, А. Н. Экспериментальные исследования метода дефектоскопии при ручном ультразвуковом контроле элементов подвижного состава железных дорог / А. Н. Киреев // В мире неразрушающего контроля. ― 2015. ― Т. 18, № 4. ― С. 72–75.