679

таблицу. При этом нулевое значение разности времен прихода указывает на преобразователь, который зарегистрировал акустическийимпульспервым.Полученныеданныеиспользуются в программном обеспечении акустико-эмиссионной системы для вычисления координат дефектов.

Разность времен прихода на преобразователи для различных участков объекта контроля

Впроцессе проведения контроля регистрируют сигналы с различным набором разностей времен прихода на ПАЭ (пример:0,4,291,274).Дляопределениякоординатывыявленного источника необходимо соотнести полученную комбинацию времен с табличными данными (см. таблицу). Источник относят к тому участку объекта контроля, с которым наблюдается наилучшее совпадение разностей времен прихода (в приведенном примере — участок номер 2 ).

Применение табличного метода локализации позволяет получить дискретные значения координат дефектов. Существенным достоинством метода является отсутствие ограничений по сложности формы контролируемых объектов, по наличию технологических отверстий и других конструктивных особенностей. Хотя в отличие от аналитического метода локализации применение табличного метода требует значительно большего времени для настройки системы на контроль.

Зонная локализация

Внекоторых частных случаях диагностики оказывается вполне достаточно лишь оценить месторасположение дефекта.

91

При таких исследованиях объект контроля разделяют на определенное количество зон довольно крупных размеров. Такой способ определения координат, являясь, с одной стороны, очень простым, с другой — позволяет решать сразу две задачи:

—осуществлять контроль протяженных объектов (трубопроводов, мостовых конструкций и др.) относительно небольшим количеством преобразователей;

—диагностировать детали сложной

формы,требующиеприменениянескольких акустическихантенн издесятка преобразователей (надрессорные балки, боковые рамы, колесные пары и др.).

Впервомслучаеточныекоординаты дефекта определяют в последующих испытаниях; во втором — координаты внутризонывычисляют попараметрам сигналов, принятых акустической антенной, расположенной в зоне локализации.

Вкачестве примера зонной локализации рассмотрим схему определения координат дефектов при акустико-эмис-

сионном контроле буксового проема боковой рамы грузового вагона (рис. 6.5). В районе буксового проема устанавливают четырепреобразователя,которые образуют четыре локационные зоны:

— первая зона образована приемниками с номерами 0, 1 и 2;

—вторая зона — приемниками 0, 1 и 3;

—третья — приемниками 0, 2 и 3;

—четвертая — приемниками 1, 2 и 3.

В каждой зоне координаты источника уточняются с использованием аналитического метода по разности времен прихода сигналов на три соответствующих зоне ПАЭ, работающих в режиме приема.

92

На рис. 6.6 показана панель просмотра формы сигналов акустической эмиссии в программе управления диагностической системой СЦАД 16.02. Сигналы от источника были зарегистрированы всеми четырьмя каналами акустико-эмиссион- ной системы. Однако вычисление координат проводится только по трем каналам, на которых сигнал был зарегистрирован раньше. Эти преобразователи, очевидно, расположены ближе всех остальных к источнику акустической эмиссии.

Рис. 6.6. Акустико-эмиссионные сигналы, зарегистрированные системой СЦАД 16.02: выделены разности их времен прихода

Сигналы были зарегистрированы в следующем порядке:

—первым принял сигнал ПАЭ 1, разность времен прихода равна нулю;

—вторым — ПАЭ 3, разность времен прихода 36 мкс;

—третьим — ПАЭ 0, разность времен прихода 42 мкс;

—последним зарегистрировал сигнал ПАЭ 2 с временем прихода 56 мкс.

93

Зона локализации в этом случае состоит из преобразователей акустической эмиссии с номерами 0, 1, 3. В подтверждение этого факта система СЦАД выделила их номера на рисунке цветом, который отличается от цвета надписи канала 2. Для уточнения координат дефектов в зоне используется плоскостная локализация по разности времен прихода на три преобразователя.

Погрешность локализации

При создании методики контроля и обработке результатов акустико-эмиссионных испытаний особого внимания заслуживает оценка погрешности определения координат выявляемых источников. В соответствии с общепринятой классификацией погрешностиразделяютпоследующимпричинамвозникновения:

—инструментальная погрешность — эта погрешность,

связанная с неточным определением времени начала сигнала, ошибками в определении зоны локализации;

—методическая погрешность обусловлена отличием ско-

рости распространенияот расчетногозначения, несоответствием принятой в расчетах модели и реального объекта контроля;

– субъективная погрешность (человеческий фактор) свя-

зана с ошибками в работе оператора акустико-эмиссионного комплекса.

Одной из причин субъективной погрешности обычно является значительное отклонение мест установки и номеров преобразователей от указанных в нормативно-технической документации. Не обнаруженная при настройке недостаточная чувствительность отдельных каналов диагностической системы (плохой акустический контакт) также может стать причиной допущения погрешностей,ав некоторыхслучаях игрубых ошибок в установлении локализации. При этом единственной возможностью уменьшения вероятности допущения субъективной погрешности является повышение квалификации оператора диагностического комплекса.

Контрольные вопросы

1.Сколько ПАЭ требуется для локализации источников на линейном, плоском и объемном изделии?

2.В чем принципиальные отличия амплитудной и временной локализации?

94

3.Как вы думаете, какие достоинства и недостатки (по сравнению с временной) у амплитудной локализации?

4.Почему в некоторых случаях используют зонную локализацию источников?

5.Если система фиксирует у одного из приемных датчиков разность прихода сигналов равную 0, что это значит?

6.Какие факторы обусловливают погрешности в определении координат источников АЭ?

7.Что называется локализацией?

8.Что означает формулировка «разность времен прихода

(РВП)»?

9.Что такое акустическая антенна?

10.По рис. 6.6 определить последовательность регистрации сигналов, судя по результатам разности времен прихода.

11.Как классифицируются погрешности по причинам их возникновения?

Глава 7. ТЕХНОЛОГИИ КОНТРОЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОБЪЕКТОВ АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫМ МЕТОДОМ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СЦАД 16.02

Диагностические системы вида СЦАД 16.02 применяются для контроля различных объектов железнодорожного транспорта, таких как боковые рамы и надрессорные балки грузовых вагонов, колесные пары вагонов и локомотивов, кольца подшипников, котлы цистерн и др.

Основные этапы АЭ контроля любого объекта диагностирования — это:

—подготовка объекта и диагностирующего оборудования;

—настройка основных параметров АЭ системы;

—проведение испытаний;

—оценка результатов и оформление протокола.

7.1.Подготовка оборудования и объекта к контролю

Сначала следует подготовить объектконтроля. Для чего его

очищают от грязи. При этом следует отметить, что с точки зрения акустико-эмиссионного контроля помеховые сигналы создают выкрашивание и растрескивание на поверхности детали хрупких покрытий, капли застывшего цемента, капли

95

металла после сварки и т. д. С другой стороны, вязкие материалы, такие как мазут, солидол и др., находящиеся на поверхности деталей, не влияют на образование помеховых сигналов и не поглощают распространяющиеся волны и поэтому не мешают проведению контроля. Очистка от грязи должна носить выборочный характер, она не требует усилий для удаления мазута, которым часто сильно испачканы литые детали тележек или котлы цистерн. Более того, зачищать участки изделия, на которые затем устанавливают преобразователи — приемники сигналов АЭ, можно не до появления металлического блеска, а просто до требуемой шероховатости поверхности. Даже если там остался слой мазута, то это не влияет на величину принимаемых датчиками сигналов.

Участки детали под установку датчиков зачищают до шероховатости Rz = 80 мкм, что вполне удовлетворительно и с запасом обеспечивается пневматическими или электрическими наждачными машинами, используемыми в деповских условиях. Места под установку датчиков зачищают так, чтобы по возможности весь датчик (включая держатель-магнит) находился на ровной поверхности.

Точки установки датчиков для каждого контролируемого изделия указываются втехнологических инструкциях и технологических картах контроля. При этом, как правило, в документации указываются точка и диапазон, в пределах которого центр датчикаможетотклонятьсяот этойточки.Приустановке следует помнить,чтономеркаждогоустанавливаемого датчика должен строго соответствовать номеру, указанному в схеме установки. В противном случае в процессе записи и обработки результатов контроля система будет неправильно определять и отображать координаты источников, что может повлиять на оценку показателей. Обычный разброс по каждой координате,

взависимости от типа детали и места установки ПАЭ, колеблется от 10 до 40 мм. В отдельных случаях допускается отклонение места установки ПАЭ на 70 мм, что чаще всего связано с конструктивными неровностями поверхности детали

вместе установки датчика и оговаривается в нормативной документации на контроль.

96

На каждыйконтролируемый объектустанавливается требуемое количество приемных датчиков. Например, на боковую раму и котел цистерны –16, на надрессорную балку — 12, на колесную пару — 16 (по 4 на каждое колесо и 8 на ось), на кольцо подшипника — 2, на карданные валы и другие детали локомотивов — 4. Кроме того, на детали следует зачистить место установки датчика имитатора сигналов АЭ. Чаще всего это место расположено в средней части детали.

Затем подготовленный объект устанавливают на позицию контроля или в нагружающее устройство и только после этого проверяют работоспособность механического стенда. При подготовке нагружающего устройства следует выполнять следующие операции:

а) проверить уровень и температуру масла по стрелочному термометру, установленному на станции. Температура должна быть в пределах +15…35 °С. Если масла в станции недостаточно, то егоследует долить, аесли температуравыходит зарамки указанного диапазона, то контроль проводить запрещается, так как сильно изменяющаяся вязкость масла может привести к поломке насоса;

б) включить маслонасосную станциюи убедиться в наличии давления в системе по манометру. Давление должно попадать в диапазон 180…220 кг/см2. Если давление не соответствует регламентированному, то маслонасосную станцию следует ремонтировать;

в) произвести пробное нагружение нагрузкой, не превышающей 20 кг/см2. Необходимо убедиться в том, что подвижные элементы нагружающего устройства перемещаются;

г) осмотреть шланги гидросистемы, цилиндры и соединительные элементы. Убедиться, что нет течей масла в системе, а для устранения обнаруженных течей следует обратиться к специалистам.

Далееподготавливаютакустико-эмиссионнуюсистему,пред- варительно осмотрев все ее элементы. Датчики, все соединительные кабели, предварительные усилители, сама система и имитатор не должны иметь механических повреждений и оголенных проводов. Систему, как и нагружающее устрой-

97

ство, необходимо заземлить. Затем разворачивают соединительные кабели и соединяют преобразователи с предварительными усилителями и кабелями. Датчики подсоединяют к разъемам предварительных усилителей с маркировкой «дат». Другой разъем усилителей соединяется с основным кабелем системы,накотором стоит маркировкаканала.Такимобразом, не важно какой конкретно датчик или усилитель стоит на каждом конкретном месте на детали, важно, чтобы он был соединен с кабелем, имеющим заданный в инструкции номер. Датчики устанавливают на деталь, а предварительно на них наносят контактный материал (им может выступать специальный вязкий материал для АЭ контроля, вазелин, а в деповских условиях допускается использовать смазку типа ЛЗ-ЦНИИ, используемую в подшипниках буксовых узлов. При этом контактный материал должен быть чистым, не отработанным. Смазки наносят примерно 1–3 г, чтобы при прижатии датчика к детали она равномерно растеклась под усилием прижатия пружины тонким слоем толщиной менее 1 мм. Затем включают систему и после загрузки операционной системы Windows активизируютАЭ программу «СЦАД 16.02», в результате чего открывается основное окно управления системой (рис. 7.1).

Все эти операции проводят в начале каждой смены. Естественно, что перед испытаниями каждый объект подготавливается самостоятельно.

7.2. Настройка основных параметров системы СЦАД 16.02

Для контроля объектов железнодорожного транспорта должно быть открыто специализированное основное меню (рис. 7.1, а), а для других объектов может использоваться меню общего назначения (рис. 7.1, б). Специализированное меню удобно использовать, когда уже известны виды нагрузки, конфигурация объекта контроля и критерии браковки для каждой зоны. Общее меню целесообразно использовать для новых объектов, когда в процессе работы необходимо менять местоположение приемных датчиков, критерии браковки и т. п.

98

а)

б)

Рис. 7.1. Основная панель управления системой АЭ контроля типа СЦАД: а — специализированная панель для контроля деталей подвижного состава; б — общая панель, в которой самостоятельно создаются макеты объектов контроля, устанавливаются координаты датчиков и критерии дефектности

Основные этапынастройки системыосуществляются последовательно:

а) в разделе «Объект контроля» основного меню программы (см. рис. 7.1, а) выбирают название того типа объектов, которые предстоит контролировать;

99

б) выполняют вход в режим «Настройка плат» (рис. 7.2), в котором определяют коэффициенты усиления основных усилителей каналов (для железнодорожных деталей на уровне 100) и порог чувствительности каналов (на уровне 5);

Рис. 7.2. Отображение режима настройки плат системы типа СЦАД, «видны» шумы в неисправном канале 5

в) в этом же режиме проверяют уровень шумов в каналах. Если шумы малы, то каналы не срабатывают, т. е. индикаторы каналов остаются серого цвета. В противном случае они либо мигают, либо горят красным цветом непрерывно, как, например, канал 5 (см. рис. 7.2). В таких каналах причиной интенсивных шумов могут быть неисправные преобразователи. Они чаще всего выходят из строя и их следует заменить на исправные из ЗИПа системы. Если это не помогает, значит причина высокого уровня шумов другая (неисправные усилители, перебитые соединительные кабели или разъемы, собственные шумы канала платы);

г) затем в режиме «Настройка обработки» устанавливают необходимые для правильной идентификации, локализации и

100