Применение поверхностных волн для контроля железнодорожных рельсов
Анализ принципов дефектоскопии поверхностными волнами и методов экспресс-контроля протяженных объектов. Исследование перспективности контроля поверхностными волнами на примере выявления различных несплошностей в сечении железнодорожного рельса Р65.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.05.2017 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Применение поверхностных волн для контроля железнодорожных рельсов
И.Г. Деренский
аспирант,
Технологический институт
Южного федерального университета
в г. Таганроге
Ультразвуковой неразрушающий контроль поверхностными волнами не получил широкого применения в связи с физическими ограничениями (малая глубина прозвучивания, требование к качеству поверхности). К тому же там, где можно использовать рэлеевские волны, этот метод зачастую заменяют более дешёвыми магнитными методами.
В настоящее время поверхностные волны используют для ограниченного числа изделий, таких как, например, детали после окончательной обработки, калиброванные продукты и др., так как затухание поверхностных волн кроме ослабления в материале объекта обуславливается ещё и микронеровностями поверхности, следами грязи, смазки и т.п. [1]
Трещины, чтобы быть обнаруженными поверхностными волнами, должны быть незаполненными, то есть если трещина имеет выход наружу, то в результате заполнения смазкой или водой она может быть и не обнаружена.
Но в тоже время можно обнаруживать подповерхностные трещины, не выходящие наружу, в отличие, например, от капиллярного метода [2].
В условиях производства имеет большое значение производительность контроля. Ультразвуковая дефектоскопия с помощью объёмных волн, а также вихретоковый контроль требуют сканирования всей поверхности. Эта операция требует больших затрат времени. Волнами Рэлея можно охватить большую площадь контролируемого объекта не перемещая преобразователь. Ввиду малого затухания поверхностных волн они распространяются на большое расстояние, это позволяет проводить дискретное сканирование протяжённых объектов с большим шагом, что минимизирует временные затраты. Использование поверхностных волн для контроля объектов сложной формы позволит получить ощутимый экономический эффект, особенно это актуально для объектов, находящихся в эксплуатации.
Контроль в процессе эксплуатации требует портативности, долгого времени работы от аккумуляторов без подзарядки, малого веса и некоторых других специфичных для конкретных областей применения свойств приборов. дефектоскопия поверхностный волна железнодорожный рельс
С этой точки зрения применение магнитных методов ограничено из-за их громоздкости и энергоёмкости, а применение ультразвукового контроля поверхностными волнами, напротив, предоставляет огромные возможности - при гораздо меньших энергозатратах и сравнительно малых габаритах он позволяет вести всестороннее исследование образца с высокой скоростью.
Техническая реализация ультразвуковых методов сравнительно проста, если рассматривать аналогичные портативные приборы для магнитного и вихретокового контроля.
С целью показать перспективность контроля поверхностными волнами был проведён эксперимент по выявлению различных несплошностей в объекте контроля. В качестве объекта контроля был выбран рельс Р65, в сечении которого есть много непараллельных плоскостей, которые трудно контролировать объёмными волнами, радиусов кривизны, куда установка преобразователя является проблемой.
Для проверки работоспособности метода в данном случае мы будем контролировать перо рельса и шейку при помещении преобразователя на шейку рельса.
Для возбуждения поверхностной волны требуется безграничное полупространство, которое на практике не встречается. При этом рэлеевская волна локализована в тонком поверхностном слое толщиной . При ограниченной толщине в объекте контроля будет возбуждаться квазирэлеевская волна, распределение смещений в которой аналогично рэлеевской, с той разницей, что волна будет переходить с одной грани объекта на другую [3]. Переход осуществляется при разности фаз составляющих волн, кратной . Глубина существования волны Рэлея зависит от её фазовой скорости и частоты, следовательно, её можно использовать для контроля объектов различной толщины. Поэтому выберем частоту преобразователя исходя из того, что контролировать будем изделие толщиной до 20 мм, при этом глубина проникновения рэлеевской волны должна быть не менее 10 мм, чтобы максимально снизить вероятность пропусков. Таким образом, длина рэлеевской волны в материале объекта контроля должна быть мм, для выполнения условий существования и минимизации вероятности пропуска дефектов. Тогда выберем серийно выпускаемый преобразователь с рабочей частотой 400 кГц - П121-0,4-90-ПР. Длина волны составит 7,5 мм.
В ходе эксперимента по выявлению несплошностей использовался дефектоском УД2-102 ПЕЛЕНГ с каналом 400 кГц, преобразователь П121-0,4-90-ПР, кусок рельса Р65 длиной 1,1 м, в шейке которого сделаны 2 отверстия диаметром 6 мм и 3 пропила в подошве, которые показаны на рис.1.
Результаты показаны на рисунках ниже.
Дефекты в подошве:
Рис.1 Искусственные дефекты в подошве
Рис.2 Установка преобразователя на рельс под углом
Сигнал, соответствующий этому положению преобразователя:
Рис.3 Сигнал при установке под углом
Рис.4 Установка преобразователя на рельс прямо
Соответствующая развёртка, с выделенными сигналами показана ниже:
Рис.5 Сигнал при установке прямо
Выводы:
По результатам эксперимента можно сделать выводы:
1. Дефекты типа сверления и пропила в рельсе могут быть обнаружены эхо-методом поверхностными волнами при помещении преобразователя на шейку, даже если они находятся в перьях.
2. Влияние смазки и мелких поверхностных дефектов при дефектоскопии поверхностными волнами на сравнительно низких частотах невелико, и не мешает различению полезного сигнала на фоне помех.
3. Дефектоскопия поверхностными волнами в ряде случаев может быть эффективным методом экспресс-контроля протяжённых объектов, которые имеют форму, не подходящую для контроля нормальными волнами (непараллельные грани, радиусы кривизны, клиновидные сечения).
Литература
1. Ультразвуковой контроль материалов: Справ. изд. Й. Крауткремер, Г. Крауткремер; пер. с нем. - М.: Металлургия, 1991, 752 с.
2. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 3: Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. - М.: Машиностроение, 2004. - 864 с.: ил.
3. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твёрдых телах. М.: Наука, 1981.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Метод неразрушающего контроля состояния поверхности полупроводниковых пластин, параметров тонких поверхностных слоёв и границ раздела между ними. Методика измерений на эллипсометре компенсационного типа. Применение эллипсометрических методов контроля.
реферат [1,1 M], добавлен 15.01.2009Огибание волнами препятствий, встречающихся на пути. Отклонения законов распространения волн от законов геометрической оптики. Принцип Гюйгенса. Амплитуда распространяющихся лучей. Суперпозиция когерентных волн, излучаемых фиктивными источниками.
реферат [428,8 K], добавлен 21.03.2014Идея метода волнового обтекания. Исследование рассеяния плоской электромагнитной волны о металлический цилиндр. Разработка искусственной структуры на основе двухвитковых спиралей для реализации возможности огибания цилиндрических объектов СВЧ волнами.
дипломная работа [6,5 M], добавлен 28.05.2013Классификация и модели тепловой дефектоскопии. Модель активного теплового контроля пассивных дефектов. Оптическая пирометрия. Приборы теплового контроля. Схемы яркостного визуального пирометра с исчезающей нитью. Пирометр спектральных отношений.
реферат [1,9 M], добавлен 15.01.2009Сущность метода магнитной дефектоскопии. Расчет составляющих напряженности поля. Разработка автоматизированной системы магнитопорошкового контроля оси колесной пары вагон. Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 19.06.2014Состав элегазового электротехнического оборудования, задачи контроля его параметров. Канал контроля влажности элегаза. Мониторинг подстанционного оборудования. Диапазон величин контролируемых параметров. Конструкции системы диагностики и контроля КРУЭ.
курсовая работа [33,9 K], добавлен 01.02.2012Краткий обзор наиболее распространенных видов приборов учета и различных способов автоматизированного контроля и учета электроэнергии. Состав и содержание основных стадий проектирования системы автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии.
отчет по практике [35,5 K], добавлен 24.06.2015Основные виды контроля состояния силового трансформатора во время работы и при периодических обследованиях, выявление его дефектов. Газохроматографический анализ масла и методы его интерпретации. Использование автоматизированных систем контроля.
дипломная работа [291,4 K], добавлен 19.05.2011Выработка энергии, накапливаемой морскими волнами на всей акватории Мирового Океана. Разработки волновых преобразователей. Устройство волновой электростанции. Поплавковые электростанции как один из видов ветровой электростанции, ее основные элементы.
презентация [240,5 K], добавлен 30.09.2016Особенности разработки схемы теплового контроля водяного котла утилизатора КУВ-35/150, способы организации процесса регулирования питания. Этапы расчета узла измерения расхода сетевой воды за котлом. Анализ функциональной схемы теплового контроля.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 15.01.2013Характеристика диапазона частот, излучаемых электромагнитными волнами. Особенности распространения радиоволн. Исследование частотного диапазона инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Специфика восприятия видимого света. Свойства рентгеновских лучей.
презентация [122,5 K], добавлен 20.04.2014Исследование дифракции, явлений отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Характеристика огибания световыми волнами границ непрозрачных тел и проникновения света в область геометрической тени.
презентация [1,4 M], добавлен 07.06.2011Анализ состава системы учета и контроля ядерных материалов, методика комплексной оценки ее состояния. Расчет показателей качества измерений и организации системы, оценка степени подготовки персонала. Изучение методов определения весовых коэффициентов.
дипломная работа [163,2 K], добавлен 27.01.2014Методы учета и контроля ядерных материалов в "мокром" хранилище отработавшего ядерного топлива реакторных установок ВВЭР-1000. Требования к применению средств контроля доступа и проведению физической инвентаризации. Порядок оценки безвозвратных потерь.
дипломная работа [780,3 K], добавлен 16.01.2014Перспективы методов контроля оптической толщины покрытий различного функционального назначения. Контроль толщины оптических покрытий на основе тугоплавких оксидов формируемых методом электронно-лучевого синтеза. Расчёт интерференционных покрытий.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 18.03.2015Особенности проведения тепловизионного контроля с целью выявления дефектов и неисправностей электрооборудования различных видов. Качественная диагностика зданий и сооружений, основы их диагностического и профилактического обслуживания. План мероприятий.
контрольная работа [38,4 K], добавлен 29.01.2016Метод высокоточной гелиевой дефектоскопии. Растворимость гелия в кристаллах с дефектами вакансионного типа. Схема термодесорбционной установки, методика измерений. Система вакуумирования, калибровки масс-спектрометра, контроля температуры ячеек насыщения.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 03.12.2014Технические средства визуально-оптической дефектоскопии. Технические характеристики видеокроулера Rovver 400. Выбор метода контроля и теоретическое моделирование, оценка чувствительности. Разработка структурной схемы установки, ее влияние на экологию.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 08.09.2014Нелинейные явления в ионосфере. Существующие методы фотометрирования протяженных объектов. Обзор программного пакета обработки астрономических объектов "MaxIm". Численная оценка стимулированного радиоволной потока излучения в красной линии кислорода.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 30.05.2015Характеристика системы электроснабжения промышленного предприятия. Проектирование и расчет автоматизированной системы контроля и учета энергоносителей. Анализ технических параметров и выбор электрических счетчиков, микроконтроллеров, трансформаторов тока.
контрольная работа [858,7 K], добавлен 29.01.2014
