Главенствующей задачей неразрушающего контроля на предприятии считается контроль надежности основных рабочих свойств и характеристик изделия или отдельных его узлов, не требующий выведения объекта из работы либо его демонтажа. В настоящее время имеется большое количество дефектоскопов, которые тем или иным образом имеют непосредственное практическое применение на производстве. В данной статье будет рассмотрен принцип действия вихретокового дефектоскопа типа НТ‐8, содержащего шестнадцать накладных преобразователей и предназначенного для обнаружения дефектов сплошности различного вида в ферромагнитных изделиях, а также рассмотрен процесс контроля с его помощью чугунных гильз блока цилиндров дизельного двигателя.
Данный дефектоскоп позволяет обнаружить всевозможные дефекты сплошности материала гильзы блока цилиндров, таких как трещины, раковины, поры, расположенных как на внутренней, так и на наружной поверхностях гильзы, в различных диапазонах частот. Отличительная особенность данного дефектоскопа – высокая производительность (время непосредственного контроля одной гильзы не превышает 13 секунд). Автоматизация процесса контроля, а также возможность работы на нем контролеров завода без специальной подготовки позволяет сократить финансовые затраты предприятия на обучение кадрового состава.
Принцип действия дефектоскопа основан на модуляционном (или динамическом) способе контроля. Его характерной особенностью является относительное перемещение вихретокового преобразователя и контролируемого изделия, чаще всего с постоянной линейной скоростью. При взаимном перемещении накладного преобразователя и контролируемого изделия при попадании дефекта сплошности в область под преобразователем изменяется амплитуда его выходной э.д.с. При постоянной скорости относительного перемещения накладного преобразователя и контролируемого изделия указанная амплитуда зависит также от зазора между преобразователем и поверхностью изделия, а также от его электрических и магнитных параметров, в первую очередь таких, как удельная электрическая проводимость и магнитная проницаемость.
Как показывают всевозможные исследования, наибольшую сложность при контроле гильз блока цилиндров, изготавливаемых из высокопрочного чугуна, представляет разделение сигналов в измерительной цепи дефектоскопа, возникающих из‐за присутствия дефектов сплошности контролируемого изделия и из‐за непостоянства электромагнитных параметров его материала при перемещении накладного преобразователя вдоль контролируемой поверхности.
Для уменьшения влияния непостоянства зазора между накладным преобразователем и контролируемой поверхностью применяется два способа. При контроле внутренней поверхности гильзы блока цилиндров, то есть при малой шероховатости этой поверхности, используются контактные подпружиненные накладные преобразователи. Также, контроль гильз дефектоскопом проводится до операции мойки, поэтому на ее поверхности имеются остатки охлаждающей жидкости (применявшейся при механической обработке гильзы), что уменьшает трение между контактным преобразователем и контролируемой поверхностью. При контроле наружной поверхности гильзы применяются бесконтактные преобразователи. Для уменьшения влияния непостоянства зазора между накладным преобразователем дефектоскопа и контролируемой поверхностью он сделан относительно большим (около 3 мм). Для обеспечения требуемой чувствительности к мелким дефектам обмотки преобразователя включены в резонансные колебательные контура.
Для разделения сигналов, формирующихся от дефектов сплошности материала контролируемого изделия и от различных мешающих факторов, при динамическом способе вихретоковой дефектоскопии общепринятым является применение частотных фильтров различного типа, установленных после амплитудного детектора, на который поступает вторичный сигнал преобразователя. Это обусловлено тем, что в большинстве случаев частотный спектр импульсов (на выходе амплитудного детектора), соответствующих дефектам сплошности, отличается от спектра импульсов, вызванных влиянием мешающих факторов. Обычно дефектам сплошности как локальным резким изменениям однородности материала соответствуют на выходе амплитудного детектора импульсы с более крутыми фронтами и с меньшей длительностью по сравнению с теми, которые формируются при перемещении преобразователя над участками с отсутствующими дефектами. Применение в данном дефектоскопе фильтра верхних частот позволило достичь существенного повышения отношения (сигнал от дефекта) / (сигнал от структурных неоднородностей).
После фильтра верхних частот производится дальнейшее разделение сигналов от дефектов сплошности и от структурных неоднородностей с применением микропроцессора на основе алгоритма, выведенного на основании экспериментальных исследований и практических опытов. Результатом данного технологического решения является почти полное устранение так называемых ложных срабатываний дефектоскопа, когда дефектоскоп срабатывает не от дефекта сплошности материала контролируемого изделия, а от сигнала, вызванного каким‐либо мешающим фактором.
Процесс дефектовки гильз блока цилиндров с помошью дефектоскопа НТ-8 в промышленности полностью автоматизирован. После установки гильзы в отсек контроля дефектоскопа, закрываются защитные створки, гильза приближается к накладным преобразователям и приводится во вращение. При обнаружении под любым из 16‐ти накладных преобразователей дефекта сплошности материала гильзы ее вращение прекращается, защитные створки открываются, а на передней панели электронного блока загорается световой индикатор красного цвета, показывающий, под каким преобразователем обнаружен дефект. Если дефекты отсутствуют, то после завершения цикла контроля вращение гильзы 31 прекращается, защитные створки отсека контроля открываются и оператор заменяет гильзу на новую и процесс повторяется.
Таким образом, применение вихретоковых дефектоскопов позволяет выявить скрытые дефекты ещё на этапе производства и сборки цилиндров двигателя. Стоит отметить, что применение данного оборудования в качестве первичной диагностики позволяет сэкономить значительные финансовые средства предприятия и предотвратить различные серьёзные поломки двигателей на этапе дальнейшей эксплуатации. Так, применение данных дефектоскопов на таких преприятиях, как АО «Омстрансмаш», ООО «Челябинский тракторный завод – УРАЛТРАК» с 2011 года позволило сократить число рекламаций по поводу преждевременного выхода из строя дизельных двигателей по причине разрушения блока цилиндров из-за внутренних дефектов на 7,5%, что хоть и незначительно, но сказывается на экономии финансовых ресурсов предприятий. Поэтому можно сказать, что на данный момент применение дефектоскопов самого различного устройства и принципа действия для диагностики узлов и агрегатов является необходимым фактором для повышения качества и надёжности производимого оборудования.
Материалы второй всероссийской научно-технической конференции "ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ И ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ"
