Центр колесный литой (ГОСТ 4491). УЗК и МПК

[Sparrow85]

При изготовлении центров колёсных литых согласно требований ГОСТ 4491, центра подлежат МПК и УЗК.
С МПК более-менее понятно. А вот с УЗК литых центров кто-то сталкивался? Необходимо контролировать УЗК ступицу и обод. Допускаются внутренние литейные дефекты, площадь которых не более 5 % от площади круга, вписанного в поперечное сечение в месте соединения диска или спицы с ободом или ступицей. Вписать эту окружность можно по-разному (это как бы 1-й вопрос). Попробовали на 3Д модели отливки посмотреть сечение, вписали окружность, взяли с самым большим диаметром. Получили значения допустимых размеров внутренних дефектов - для обода площадь 105,31 мм квадратных, диаметр 11,5 мм; для ступицы площадь 301,88 мм квадратных, диаметр 19,6 мм.
2-й вопрос - правильно ли я трактую требования ГОСТа? Смущают размеры ) 3-й вопрос - нужна помощь с технологией контроля.

 

[Сергей Сергей]

День добрый, я уже с работ ухожу, расписать подробно все пока не могу, нюансов там много для начала ГОСТ 34657-2020 посмотрите, в понедельник отвечу. Если срочно можете набрать, телефон есть в инфе.

 

[Sparrow85]

День добрый, я уже с работ ухожу, расписать подробно все пока не могу, нюансов там много для начала ГОСТ 34657-2020 посмотрите, в понедельник отвечу. Если срочно можете набрать, телефон есть в инфе.

Спасибо за ГОСТ. Не знал, что такой даже существует. Хотелось бы услышать о нюансах)) Потому как в ГОСТе все очень просто на первый взгляд.

 

[Сергей Сергей]

Давайте попробуем разобраться, сразу скажу, что мои умозаключения по этому вопросу могут кому то не понравиться, но целью такой я не задаюсь, просто так получается.

Так вот старый ГОСТ 4491-86 на центры колесные который:
Одно то, что разработчик МПС и то, что среди лиц разрабатываемых данный стандарт несколько сотрудников ВНИИЖТа (так сказал гугл), ну мне по крайней мере намекает на его серьезность и проработанность.
Вот так он, имел следующие требования касательно неразрушающего контроля:

Тут логика ясна, «сырой» литой центр, тот который не прошел ТО, или не правильно прошел ТО, должен отбраковываться, такая «гадость» по удару не пройдет да и в бандаже провернуться может.

Так же оговаривается виды испытаний:

Состав приемо-сдаточных (тут НК нет):

И периодических:

К НК тут относится пункт 1.7 с объемом выборки, как выяснится потом, 1 центр из 200 или 1 центр в квартал, в зависимости от того, что наступает быстрее (у нас обычно первый вариант).
При этом:

И при этом:

В целом, мы имеем, что на основании ГОСТ 4491-86 мы должны контролировать центры:
1. Прозвучиваемость периодически.
2. Плотность периодически.

По прозвучиваемости есть инструкция одного из завода. Инструкция 1996 года, на бланке МПС, разработчик ВНИИЖТ, согласовал главный инженер этого завода, что в ней интересного:

С нормами:

Ну и эти точками:

По какой НТД в те времена проводили контроль плотности, и проводили ли вообще, я не знаю.
Продолжение следует...

 

[Сергей Сергей]

Продолжение...
Далее 90-е, тут всем понятно, что ни то, что с контролем с НДТ, и с качеством проблемы, тут они со всей страной.
После не простых лет, как я понимаю, в конце 90х в МПС начали задумываться о процедуре сертификации на железнодорожном транспорте

Например, НБ ЖТ ТМ 02-98 (номерной экземпляр которого мне достался в наследство) разработанный ВНИИЖТ и внесенный новоиспеченным на тот момент органом МПС, по сертификации:

Который вроде как относится к сертификационной деятельности, но я не исключаю, что испытания сертификационные могут стать периодическими, а потом и приемо-сдаточными. Так вот требования там следующие:

Хорошо 5% остались, но добавился коробчатый тип центров, ну да и ладно все это касательно визуального контроля (то есть порезали, померили, сертифицировали, или нет).

Не плохо, даже нормы со старой инструкцией совпадают.

А вот далее, далее в 2000 году ВНИИЖТ разрабатывает, а МПС утверждает ЦТт-18/3.
Вроде я слышал, что был прецедент, когда в эксплуатации нашли трещину в галтельном переходе удлиненной ступице, возможно, поэтому и ввели дополнительный контроль.
Так ЦТт-18/3. полноценный хороший документ со следующими нюансами и нововведениями:

То есть, добавляется контроль на удлиненной ступицы двух чертежей электровозов, при чем не только на 12 мм ПЭП на 2,5 но и 20 мм на 1,25.

Касательно чувствительности из основного текста:

Ясно настройка на 6 мм + 34 дБ.
При этом из приложения модели дефектов:
Для одного чертежа:

И для другого чертежа:

Ясно, что проверять свою настройку надо на контрольных образцах (повторюсь тут для двух чертежей).
Причина не использования образцов с моделями дефектов для их настройке, мне видится, что метрологическим эталоном чувствительности должен быть стандартный образец, а модели дефектов это больше про проверку работы.
Хотя мне видится тут все иначе, тут же ясно, что мы ищем трещину в галтельном переходе, и пропил больше соответствует возможному реальному дефекту, чем пресловутые 6 мм СО-2 + 34 дБ,
Рабочие режимы для одного чертежа:

Более менее стало понятно с разными ПЭП.
Схема:

Ну и тоже для другого чертежа:

Продолжение следует...

 

[Сергей Сергей]

Продолжение...
И соответственно схема:

Ага, тут уже контроль только с одной стороны и интересно почему.

В целом, касательно ЦТт-18/3 все ясно, единственное не ясно, откуда взялись именно 34 дБ, размеры зон контроля, вроде кто то говорил, что появилось статистически (для меня это странно).

Что происходит с контролем с 00-х по 10-е мне не известно, но времена меняются, и наступает эра РЖД.

Так вот РЖД вносит разработанный и горячее мною любимый (не иронизирую) ФГУП «НИИ мостов и дефектоскопии» СТО РЖД 11.009-2012.
Так вот там:

Еще бы знать производителю литья, что предусмотрено ремонтной организацией, ну да ладно.
Далее:

О отлично, ни чего нового, прозвучиваемость нам известна, а дефекты в эксплуатации, это же не нам, мы же производители.
И еще раз:

Ну да, точно, какие тут усталостные трещины в галтели, слава Богу, не про нас.
Далее:

Получается схема HT – прозвучиваемость, а HR1.1 и HR1.2 – трещины.
Далее:

Странно, что же далее:

То есть мы должны контролировать прозвучиваемость удлиненной ступицы настроившись на 6 мм отверстие, с какой то стороны (будем считать, что со стороны 44 мм) с добавлением 34 дБ.
Это очень, очень странно (возможно даже ошибочно).
Мы не выбираем в виде образца колесный центр с известной нам зернистостью, не выбираем даже СО-2 с известными нам акустическими свойствами, а выбираем 6 мм. Не указываем места контроля, не понимаем, что делать с ободом и обычной ступицей.
При этом на трещины контроль (который пока нас не касается, потому что эксплуатационный) можем уже проводить с одной стороны на частоте 2,5 с чувствительностью 6 мм СО-2 + 34 дБ, и с другой стороны, на частоте 5 и с чувствительностью 6 мм СО-2 + 40 дБ, видимо имея ввиду, что 6 мм СО-2 + 34 дБ и пропил 3 мм соотносятся между собой на частоте 2,5.

Что мы имеем еще:
Нашу внутреннюю заводскую инструкцию, разработанную местным специалистом и согласованную РЖД году в 2012
Что мы в ней имеем:
Ну в первых он ссылается на ГОСТ 4491-86 который мы уже посмотрели и на ЦТт-18/3 который с изменениями, что же там изменилось в 2008 году:

Для оного чертежа:

И для другого:

Ввели подтверждающий контроль, на частоте 5МГц при настройки на 6 мм + 38дБ, что не критично но важно.

А что катательно внутренний инструкции, то там уже сть разделение на тепловозные и электровозные центры, появляются типы центров.
Ну и:

Продолжение следует...

 

[Сергей Сергей]

Продолжение...
Что мы имеем:
Прозвучиваемость настраиваем на бездефектном участке СО-2 +16дБ для удлиненной ступице и бездефектный участок СО-2 +12дБ для обода. Как настраивать ступицу не удлиненную, а она почти в два раза меньше, не понятно. При этом точек стало в два раза больше относительно инструкции 1996 года:

Далее дефекты:
6мм + 40дБ в зоне 150-250 удлиненной ступице.
6мм + 34дБ в остальной зоне удлиненной ступице.
6мм + 22дБ в ободе.

Дефекты в удлиненной ступице, все таки перекочевали из эксплуатации, и это очень странно, так еще и необычным образом, с зоной контроля 150-250мм.
Начнем с того что 6мм + 36дБ для УД2-102, в среднем при разных ПЭП около 60дБ, 60 из 80 всего диапазона прибора, для 350 мм (глубина удлиненной ступицы) это по моему мнению очень много, а для зоны до 150мм, это явный перебор.
Опять же, что делать не с удлиненной ступицей, не ясно и откуда вообще 22дБ для обода.
Далее:

То есть мы настраиваем на явный ЭХО, а бракуем еще и по ЗТМ, а ни чего, что при 60 дБ донный будет такой что его почти не погасить, где какая то корректировка между стробами ЭХО и ЗТМ, если выполняете комбинированный контроль.
В общем полная анархия, но вопрос только к нам к ним.

Далее наступает 2016 год и выходит новый ГОСТ 4491-2016, разработанный ВЭлНИИ и внесенный МТК №524, что же там:

Хорошо, будем знать, хотя как узнать проценты пока не порежешь мне не ясно.
Далее:

Значит структура и внутренние дефекты, и МПК по желанию заказчика.


Так еще и каждый центр, а на основании чего, не ужели хоть с одним центром когда нибудь что то случилось, ну да ладно.

Тут не понятно зачем контролировать неоднородность структуры, если это же контролируется шлифами, при условии что каждая плавка это каждый центр.

То есть ЭХО уже перекачивал основательно, из эксплуатации в изготовление, в ГОСТ на продукцию.

Далее 4 года понятно было, что надо контролировать, но как контролировать было не ясно, пока ФГУП «НИИ мостов и дефектоскопии» при участии ОПЖТ не разрабатывают , а МТК №524 не вносит ГОСТ 34657-2020.

В нем мы уже отличаем литые и катанные центры, вводим поняние механической обработки центров ну и в целом:

Что в принципе хорошо, и достаточно понятно:

Настройка по бездефектному участку СО-2 на 2,5:
+12 дБ обода
+16 дБ ступицы
+20 дБ удлиненной ступицы
Ну все логично, глубины разные, дБ разные, почему не взять колесный центр с заданным зерном и отталкивается он него, я не знаю, возможно металлургические предприятия не на столько богатые, что бы позволить себе забраковать один центр.
Далее количество точек, почему именно такое? И почему именно количество.
Дело в том, что вот например у нас печи электрические, которые просто почти не могут дать неравномерный прогрев, как например газовые, и возможность что центры будут местами не термообработанны ничтожны.
По крайней мере я такого ни встречал ни когда, а падение донного в «сырых» центрах будет такое (донного почти не будет вовсе), что центр станет не контролепригодным, для ЗТМ на дефекты.
Далее по дефектам ЗТМ:

Тут уже фигурирует бездефектный участок колесного центра (обода и ступицы).
Вопрос что считать донным, при настройке и в работе, донный там не один, как минимум два, но бывает и четыре, трансформированная ли волна, конструкция, я не разбирался, но факт фактом.
Еще вопрос в протяженности дефекта, то есть дефект в котором падение донного будет например 10 дБ, а его протяженность будет 90 градусов по окружности, считать годным, по НДТ вроде да, а я бы не стал, и я бы так не говорит если бы такого не было.
Но в целом идея ясна, годный центр от не годного не должны отличатся более чем на 14дБ очень похоже например на EN 12680, со своими 12дБ.

Вообще я считаю данный контроль единственны правильным (посмотрите статью на нашем форуме Евгения Федоровича Кретова) для лить, в том числе для колесных центров, ЗТМ наше все, просто надо настроится правильно, и поправки на качество поверхности ввести и будет нам коммунизм, точнее счастье).

Ну и на сладенькое:

Во первых почему все таки такой контроль перекачивал из эксплуатации, во вторых почему 36дБ, было же 34дБ.
6мм СО-2 + 36дБ это очень много для толщин 120-230 мм, (да и зона опять поменялась) это уже на структуру замах.

То что мы ловили на 36дБ, сколько мы браковали, кому мы это показывали и как выходили из ситуации в следующей серии.

 

[Sparrow85]

Спасибо. Очень интересная предистория. Но нужно ещё ни один раз прочитать и вникнуть.
У нас колёсного центра пока нет. Только чертеж (пока только один дисковый), ну и 3Д модель уже есть. Вы кстати не меряли те 5% от вписанной окружности? На 3Д смотрели сечение, то 5% площади вписанной окружности по ободу - 105.3 мм^2, по ступице - 301.88 мм^2. Но это смотря как окружность вписывать ) Я брал по максимуму. Может опять что-то не правильно интерпретировал.
Это довольно большие дефекты.
С децибелами тоже не понятно. Откуда взято и зачем. Мне сейчас и попробовать не на чем. И по протяженности тоже нет конкретики. Получается браковать только по изменениям амплитуды.
Кстати если бы ЕN 12680 пристегнули к этому ГОСТу было бы проще, я думаю.

 

[Сергей Сергей]

Вернулся из командировки, продолжим:

Во первых есть разная механическая обработка колесных центров, черновые, чистовые немного отличающиеся типы, все это накладывает свои ограничения, где то сдвигает зоны контроля, где то делает контроль не возможным в принципе, где то при разных толщинах одни и те же нормы контроля.

Во вторых вернемся к ЗТМ по ГОСТ 34657-2020:

То, что разница годного, от не годного 14дБ, это ясно, не ясно как мы должны найти этот бездефектный участок, так еще и…

…бездефектном участке «контролируемого» колесного центра, я интерпретирую это так, что настройка осуществляется на каждом колесном центре, а не на одном заведомо годном образце.

Ну и в третьих злосчастные 36дБ, настроились и вышли на 30% брака, за первые месяцы работы, заказчик в шоке - ему не хватает центров, руководство в шоке – как так может быть, технологи в шоке – что там может быть, лаборатория в шоке – почему так может быть (а им надо знать, что там , что бы понимать с чем бороться).
Начали разбираться, первая попытка была неудачна, классическая ситуация, слова приписываемые и Наполеону Бонапарту, Фердинанду Порше: если хочешь чтобы было сделано хорошо сделай это сам.
Нашли дефект, локализовали ,а после «умелый» слесарь отбивал недорезанный участок кувалдой, ну как понятно забил все дефекты.
Попытка номер два оказалась удачней, нашли дефект УЗК, 36дБ браковочного + 6 дБ превышение, локализовали, вырезали сектор.

Из него кубик с дефектом, при чем тут был один очень любопытный момент.
Сектор я вырезал не случайно, идея была такая, так как мы не знаем что там за дефект и как к нему подобраться, то нам бы хорошо видеть эхо сигнал от дефекта на секторе в динамике, то есть мы вырезали заведомо большей сегмент, и фрезеровали с одной стороны, контролируя УЗК после каждого прохода фрезой.
То есть как только амплитуда эхо сигнала от дефекта начала бы уменьшаться, это означало бы, что отражающая способность дефекта уменьшилась, а следовательно плоскость нашей фрезеровки пересекла дефект.
Так мы и сделали, но по началу амплитуда увеличивалась, при чем значительно (порядка 3-5дБ но это уже не точно), я объяснил это изменением влияния боковой стенки в ограниченном пространстве, и в голове сразу зародилась мысль, если боковая стенка так сильно влияет, она могла повлиять на изначальною чувствительность, так как там тоже боковая стенка, но в другой плоскости…
Тут я до конца не разобрался, хотя наверно стоило бы.

Ну нашли мы место пересечения дефекта с плоскостью фрезеровки, что дальше:

Вырезали кубик, по которому все равно молотком ударили, но хоть не попали по дефекту.
Визуально кубик «чист», ПВК, не однозначно в данном месте, так как места с ПВК хуже, тоже есть, а УЗК там нормально:

Далее МПК, тут интересней, что то нашли, закернили (между кернами около 5 мм):


Еще раз, травление с МПК и без МПК:

Ну и микроскоп 100х:

И 500х.

Однозначно «что то» есть, поражает чувствительность УЗК и МПК, ПВК наверное не очень хорошо показал себя потому, что это больше не пустота а включение, да и раскрытие очень мало. Само расположение изначального дефекта идеально для УЗК, перпендикулярно вводу ультразвука, с глубиной залегания «угадал» в десятые доли мм.

В общем то все хорошо, если бы ни тот факт, что ловя микроны в удлиненной ступице по ГОСТ 34657-2020, допускает при этом по ГОСТ 4491-2016:

А по моим расчетам, это дефект размерами от 9,84мм до 16,32 мм в диаметре (в зависимости от того как мерить вписанную окружность) при любой протяженности.

 

[Сергей Сергей]

Получили значения допустимых размеров внутренних дефектов - для обода площадь 105,31 мм квадратных, диаметр 11,5 мм; для ступицы площадь 301,88 мм квадратных, диаметр 19,6 мм.

Расчет в целом похож на правду, я не загоняюсь как вписать окружность, беру толщину обода/ступицы этого заведомо хватит как не считай, а какие центра собираетесь лить, и откуда Вы если не секрет?