Измерения и неразрушающий контроль на железнодорожном транспорте (стр. 4 из 6)

4.1. Краткие теоретические сведения

Глаз человека является основным контрольным прибором при дефектоскопии деталей. Визуально проверяются полуфабрикаты и готовая продукция, отклонения от формы и геометрические размеры изделий, изъяны материала, обработка поверхности (крупные трещины и коррозионные поражения) и другие дефекты.

Качество визуального контроля ограничено возможностями глаза и зависит от удаленности объекта, слабой освещенности, быстрого перемещения изделия и др.

Намного расширить пределы естественных возможностей глаза позволяют оптические приборы, которые увеличивают остроту зрения и разрешающую способность глаза примерно во столько раз, во сколько увеличивает оптический прибор.

Визуальный контроль с применением оптических устройств называется визуально-оптическим. Это наиболее доступный и простой метод обнаружения поверхностных дефектов изделий.

При визуально-оптическом контроле изделия осматриваются в видимом свете с использованием оптических приборов. Этот вид контроля используется на различных стадиях изготовления детали, в процессе их эксплуатации и ремонта.

По виду приемника лучей, отраженных от контролируемого изделия, различаются следующие виды оптических приборов:

- визуальные;

- детекторные;

- комбинированные.

Приемником у визуальных приборов является глаз человека. К визуальным приборам относятся обзорные приборы, лупы, микроскопы, эндоскопы и др. В эту же группу входят приборы, с помощью которых измеряются геометрические размеры.

У детекторных приборов приемником лучистой энергии являются всевозможные детекторы: химические реактивы, электронные приборы, люминес-цирующие вещества и др.

Комбинированными приборами контроль можно производить визуально и при помощи детекторов.

При визуально-оптической дефектоскопии в основном используются визуальные аппараты, которые можно разделить на три группы:

- приборы для контроля изделий небольших размеров, расположенных от глаза контролера в пределах расстояния наилучшего зрения (лупы, микроскопы);

- приборы для контроля удаленных объектов (бинокли, зрительные трубы, телескопические лупы);

- приборы для контроля скрытых объектов, внутренних полостей объектов (перископы, бороскопы, эндоскопы и др.).

4.1.1. Видимость объектов

Видимостью называется степень различимости объектов при их наблюдении. Она зависит от продолжительности осмотра, контраста, яркости, цвета, освещенности и других условий. Каждому из таких факторов соответствует свой порог видимости, ниже которого объект не будет виден несмотря на благоприятность остальных условий. Например, при слишком малой освещенности предмет нельзя сделать видимым никаким увеличением.

К наиболее существенным условиям видимости относятся контраст и угловые размеры объекта контроля.

За меру яркостного контраста чаще всего принимается отношение:

(4.1)

где Вф - яркость окружающего фона;

В_о- яркость рассматриваемого объекта.

При К > 0,5 контраст считается большим, при 0,2 < К < 0,5 - средним и при К < 0,2 - малым.

Порог контрастной чувствительности К_лор(т. е. минимальный яркостный контраст, который контролер еще способен различать) для большинства людей равен 0,01 - 0,02 при оптимальных условиях осмотра. В реальных условиях К_пор = 0,05 -0,06.

Отношение значения наблюдаемого контраста к значению порогового контраста в данных конкретных условиях определяет видимость объекта:

(4.2)

Максимального яркостного контраста, а следовательно, и максимальной видимости можно достигнуть при использовании белого и черного цветов или белого с красным.

4.1.2. Оптические приборы

При осмотре с помощью оптических приборов происходит увеличение углового размера рассматриваемого объекта. Острота зрения увеличивается во столько раз, во сколько увеличивает оптический прибор. Это позволяет видеть мелкие объекты, которые нельзя обнаружить невооруженным глазом.

Необходимо помнить, что с ростом увеличения оптических приборов значительно сокращаются поле зрения и глубина резкости, поэтому для осмотра деталей применяются в основном приборы не более 20 - 30-кратного увеличения. При общем осмотре и поиске дефектов используют приборы 2 - 16-кратного увеличения, а при анализе обнаруженных дефектов - приборы 15 - 30-кратного увеличения.

4.1.3. Микроскоп стереоскопический МБС-10

Стереоскопические микроскопы находят наиболее широкое применение при визуально-оптической дефектоскопии. Они служат для наблюдения прямого объемного изображения предметов в отраженном и проходящем свете. Зна-

чительным преимуществом микроскопов этого типа является наличие систем Галилея, переключением которых достигается быстрое изменение увеличения при постоянном рабочем расстоянии. В комплект микроскопа входят широкоугольные окуляры с различным увеличением, с помощью которых можно получить нужное значение.

Микроскоп типа МБС используется для оптического контроля малогабаритных и некоторых крупногабаритных деталей. Кроме того, он может применяться при капиллярной и магнитной дефектоскопии.

Линейные значения увеличения микроскопа приведены в табл. 4.1. К микроскопу прилагается четыре пары окуляров увеличения 4, 8, 12, 16 с диоптрийной наводкой, шкалой и сеткой. Округленные значения увеличения указаны на корпусах окуляров.

Общий вид микроскопа показан на рис. 4.1. Основным узлом прибора является оптическая головка 1, в которую вмонтированы все оптические детали. Объектив микроскопа 14 крепится на резьбе к корпусу головки. Выше объектива в корпусе на подшипниках установлен барабан с системами Галилея. На конце оси насажаны рукоятки 12, при вращении которых происходит переключение увеличения объектива. Округленные значения увеличения 7; 4; 2; 1; 0,57 нанесены на рукоятках.

Для того чтобы установить нужное увеличение, необходимо, вращая барабан, совместить цифру на рукоятке 12 с точкой, нанесенной на подшипнике. При этом перефокусировку производить не нужно. Каждое из положений барабана фиксируется щелчком. Оптическая головка имеет механизм фокусировки. При вращении рукояток 18 происходит подъем и опускание оптической головки относительно столика микроскопа. Окулярная насадка устроена так, что позволяет изменять межзрачковое расстояние в соответствии с индивидуальными особенностями глаз наблюдателя. На оправах призм крепятся окулярные трубки 11. Оправы объективов могут поворачиваться в направляющей. При изменении межзрачкового расстояния прибора, вращая призмы вместе с оправами объективов, следует держаться за корпус призм, а не за окулярные трубки.

Контроль объектива можно вести как в проходящем, так и в отраженном свете, для чего имеется осветитель. Он состоит из конденсатора и лампы с патроном, объединенных в общем корпусе. Питание лампы осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В только через блок питания 24.

Рис. 4.1. Микроскоп МБС-10:

1 - барабан с корпусом; 2 - столик микроскопа; 3 - основание стола; 4 - кольцо диоптрийной наводки; 5 - бинокулярная насадка; 6 - рукоятка механизма изменения межзрачкового расстояния; 7 - фиксатор столика; 8 - винты, фиксирующие бинокулярную насадку; 9 - втулка осветителя; 10 - гайка осветителя; 11 -окулярная трубка; 12 - рукоятки переключения увеличений; 13 - стойка; 14 -объектив f = 90 мм; 15 - предметное стекло; 16 - держатели; 17 - рукоятка фокусировки; 18 - рукоятка регулировка хода; 19-кольцо

V. МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВ

Железные дороги Северной Америки ежегодно тратят около 80 млн. дол. На проверку состояния рельсов. Большинство дефектов выявляются до момента их перерастания в опасные, однако изломы рельсов в пути полностью исключить не удается. Поэтому железные дороги ведут исследования по повышению надежности дефектоскопии рельсов в условиях эксплуатации за счет совершенствования существующих методов неразрушающего контроля, особенно за счет более широкого приминения бесконтактных технологий.

Табл 1

Методы
Механический и оптический	Проникающее излучение	Электромагнитный и электронный	Звуковой и ультразвуковой	Химико-аналитический	Анализ изображения сигнала	Термический
Визуально-оптический	Рентгенография	Магнитные частицы	Импульсный эхосигнал	Методом пятна	Выделение видеосигнала	Контактная термография
Голография	Флуороскопия	Магнитный резонанс	Звуковые колебания	Ионное рассеивание	Цифровое преобразование изображения	Термоэлектрический пробник
Анализ среза	Гамма-радиография	Эффект Баркгаузена	Акустическая эмиссия	Дифракция рентгеновских лучей	Компьютерная томография	Радиометрия инфракрасных лучей
Проникающая жидкость	Нейтронная радиография	Вихревой ток	Лазерный	Активация нейтронами	Ультразвуковая спектроскопия	Видеотермография
Обнаружение течи	Радиометрия обратного рассеивания	СВЧ-излучение	Акустический и ударный	Анализ Мёссбауэра	Анализ контура сигнала	Электротермальный

Табл 2

Рабочие характеристики ультразвуковых щупов

Щуп преобразователя	Расстояние от щупа до обследуемой детали	Чувствительность	Эффективность	Сложность щупа	Сложность сканирующей системы	Достоверность сигнала	Пригодность к, обследован ню оолыних сооружений
Скользящий контакт	Контакт	Высокая	Высокая	Низкая	Высокая	Низкая	Низкая
Погружение	Фокусное расстояние	•	Средняя	•	*	Высокая	*
Барботер	Контакт	*	Высокая	•	Средняя	Средняя	*
Водная струя	1 - 20 см	»	Средняя	Средняя	»	Высокая	Высокая
Воздушная среда	1 - 50 см	Средняя	Низкая	Средняя	»
Электромагнитный¹	<0,2см	Низкая	*	Высокая	Высокая	Низкая	Низкая
Л азер-опти чес ки й	1 - 1000 см	Средняя	Средняя	Высокая	Высокая

¹Требуется электропроводный материал