ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ УПРОЧНЕННОГО СЛОЯ МЕТАЛЛА МАГНИТНЫМ МЕТОДОМ

Наиболее распространенным методом упрочнения поверхностей осей подвижного состава является обработка холодным пластическим деформированием путем накатки роликами. К основным параметрам технологического процесса после накатывания относятся микротвердость поверхностного слоя металла оси и его глубина. Для контроля поверхностного слоя металла применяется способ, основанный на вырезании продольных штифтов и контроле твердости по методу Виккерса. Существующие методы неразрушающего контроля базируются на измерении индукции и других магнитных величин в объеме сердечника намагничивающего устройства. Это вносит методическую погрешность и ограничивает возможности определения структуры обрабатываемого материала.
Цель работы – теоретическое и экспериментальное исследование метода контроля параметров упрочненного слоя оси при помощи анализа характеристик магнитного поля рассеяния намагниченного локального участка поверхности оси до и после обработки накаткой роликами.
Предложен метод определения толщины упрочненного слоя металла оси подвижного состава, основанный на измерении параметров магнитного поля рассеяния намагниченного локального участка до и после обработки. Для обоснования предлагаемого метода проведено математическое моделирование магнитного поля рассеяния локального намагниченного участка оси.
Контроль упрочненного слоя металла выполняется намагничиванием локального участка оси электромагнитом с последующим измерением напряженности магнитного поля рассеяния. Определяется максимальное значение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля, которое является информативным параметром. Разработана математическая модель магнитного поля намагниченного участка, приведены результаты численных и натурных экспериментов. Оценено расхождение экспериментальных данных и результатов теоретических расчетов.
Метод дает возможность контролировать толщину упрочненного слоя металла и качество упрочнения оси подвижного состава.

1. ГОСТ 11018–2000. Тяговый подвижной состав железнодорожных дорог колеи 1520 мм. Колесные пары. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001.

2. Циркунов А. Б., Цигунов А. Е. Классификация дефектов вагонной оси // Железнодорожный транспорт. 1990. № 8. С. 47–49.

3. Михеев М. Н., Фродман А. А., Морозов В. М. О применении коэрцитивных методов с приставными электромагнитами при контроле массивных стальных изделий // Дефектоскопия. 1978. № 8. С. 47–51.

4. Бида Г. В., Ничипурук А. П. Коэрцитиметрия в неразрушающем контроле // Дефектоскопия. 2000. № 10. С. 13–18.

5. Ничипурук А. П., Бида Г. В., Шанурин А. М. О функциональных возможностях магнитного структуроскопа СМ-401 // Дефектоскопия. 2000. № 10. С. 13–18.

6. Lanbe W., Lindow R. Fertigungstechnik und Betrieb. FB: Zeitschr. Berlin: Verl. Technik, 1996. 365 p.

7. Жученко Н. А. Совершенствование систем дефектоскопии деталей ходовой части подвижного состава: дис. … канд. техн. наук: 05.11.13 – приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий. Луганск, 2007. 163 с.

8. Kores V. Electromagnetic testing of railway axle structure // Proc. 10th World Conf. NTD. 1982. Vol. 2. P. 267–274.

9. ГОСТ 33200–2014. Оси колесных пар железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2015.

10. Корбан Н. П. Совершенствование метода интегральных уравнений численного расчета магнитного поля намагниченного тела // Електротехніка і електроенергетика. 2011. № 1. С. 5–10.

11. Bezkorovaynyy V., Yakovenko V. Mathematical modeling of magnetic stray fields defects ferromagnetic products // TEKA. 2013. Vol. 13, № 4. P. 25–32.

12. Курбатов П. А. Метод ограниченных областей для решения задач нелинейной магнитостатики // Электромагнитное поле и системы. 1986. № 118. С. 31–37.

13. Мельгуй М. А. Формулы для описания нелинейных и гистерезистых свойств ферромагнетиков // Дефектоскопия. 1987. № 11. С 3–10.

14. Швец С. Н., Ливцов Ю. В., Яковенко В. В. Контроль параметров поверхностного слоя металла после накатки роликами // Актуальні проблеми автоматики та приладобудування. Матеріали II Всеукраїнської науково-технічної конференції. 10–11 грудня 2015 р. Харків: ТОВ "В справі", 2015. С. 123–124.

15. Математические модели магнитного поля намагниченного поверхностного слоя металла / В. С. Безкоровайный, О. В. Тарасенко, Ю. В. Ливцов, В. В. Яковенко // Електричні машини і апарати. 2014. № 25. С. 1–11.

16. Курбатов П. А., Аринчин А. С. Численный расчет электромагнитных полей. М.: Энергоатомиздат, 1984. 168 с.

17. Яковенко В. В., Жученко Н. А. Математическая модель остаточной намагниченности локального участка ферромагнитной детали // Праці Луганського відділення міжнародної академії інформатизації. 2006. № 2 (13). С. 100–104.

18. Букреев В. В., Яковенко В. В. Математическое моделирование поля в магнитной системе датчика микротвердости упрочненного поверхностного слоя // Вісник СНУ ім. В. Даля, 2009. № 8 (138). С. 28–35.

19. Филимоненко Н. Н., Карлов Д. Б., Чурносов А. П. Математические модели для расчета намагниченности при определении толщины и твердости верхнего слоя металла, упрочненного способом виброобработки // Вісті Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2010. № 3 (145). С. 158–166.