7 Методы контроля

"ГОСТ Р 59238-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Колеса цельнокатаные колесных пар подвижного состава метрополитена. Общие технические условия" (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 03.12.2020 N 1245-ст)

7 Методы контроля

7.1 Размеры и отклонения формы колес (см. 4.1.1 - 4.1.3, 4.2.1 - 4.2.5) контролируют универсальными средствами измерений и аттестованными средствами допускового контроля, а также автоматизированными средствами по методике предприятия-изготовителя.

Параметры шероховатости поверхностей колес (см. 4.1.4, 4.2.6) контролируют профилографами-профилометрами по ГОСТ 19300 или сравнением с образцами шероховатости поверхности по ГОСТ 9378.

Содержание и качество маркировки колес (см. 5.1.19, 5.2.7) контролируют визуально. Высоту и глубину знаков маркировки, расстояние от их основания до кромки внутренней поверхности обода с наружной стороны колеса (см. 5.1.19) контролируют с помощью средств измерений линейных размеров, индикаторов часового типа или средств допускового контроля по результату одного измерения.

Погрешности, допустимые при измерении линейных размеров - по ГОСТ 8.051. При контроле размеров свыше 500 мм предельная погрешность применяемого средства измерения не должна превышать 1/3 значения допуска, установленного настоящим стандартом.

7.1.1 Профиль обода колеса (см. 4.2.5) контролируют шаблоном в соответствии с рисунком А.2 (приложение А). При контроле шаблон свободно устанавливают на обод таким образом, чтобы ножка шаблона касалась точки перехода от гребня к боковой поверхности обода с внутренней стороны колеса, а рабочая поверхность шаблона касалась точки на поверхности катания обода. Значение отклонения поверхности катания и гребня от номинальной формы (зазор) контролируют с помощью щупов, имеющих подтверждение о метрологической пригодности.

Допускается осуществлять контроль профиля обода колеса автоматизированными средствами по методике предприятия-изготовителя.

7.1.2 Толщину обода с внутренней стороны колеса (см. 4.1.1, 4.2.1) контролируют от вершины гребня до точки Б (см. рисунок 1), расположенной на внутренней поверхности обода на расстоянии 10 мм от его боковой поверхности.

Толщину обода с наружной стороны колеса (см. 4.1.1, 4.2.1) контролируют от точки на поверхности катания, расположенной на расстоянии 20 мм от боковой поверхности обода, до точки на расстоянии 10 мм по внутреннему диаметру от боковой поверхности обода с наружной стороны колеса.

Разность значений толщины обода по периметру колеса (см. 4.1.2, 4.2.2) контролируют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с внутренней или наружной стороны. За разность значений толщины обода принимают наибольшую разность по результатам измерений.

7.1.3 Ширину и разность значений ширины обода колеса (см. 4.1.2, 4.2.2) контролируют по периметру на расстоянии не менее 150 мм от крайних знаков маркировки. За разность значений ширины обода принимают разность наибольшего и наименьшего значений расстояния между боковой поверхностью обода с наружной и внутренней сторон колеса.

7.1.4 Отклонение от крутости по кругу катания колеса (см. 4.1.2, 4.2.2) определяют как полуразность наибольшего и наименьшего диаметров по кругу катания. Измерения проводят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

7.1.5 Высоту уступа на поверхности колеса в месте перехода от прокатанной к штампованной части диска (см. 4.1.3, 4.2.3) контролируют шаблоном с опорами на диск на расстоянии 10 мм от уступа.

7.1.6 Отклонение параллельности торцевой поверхности ступицы от боковой поверхности обода с внутренней стороны колеса (см. 4.2.2) определяют как разность наибольшего и наименьшего расстояний по окружности между основанием гребня и плоскостью, образуемой торцевой поверхностью ступицы.

7.1.7 Разность значений толщины стенки ступицы по периметру колеса (см. 4.1.2, 4.2.2) определяют как разность наибольшего и наименьшего значений толщины стенки, измеренных по окружности на расстоянии 10 мм от торцевых поверхностей ступицы.

7.1.8 Радиальное биение (эксцентриситет) отверстия ступицы относительно круга катания колеса (см. 4.1.2, 4.2.2) определяют как полуразность максимального и минимального расстояний от поверхности отверстия ступицы до круга катания. Измерения проводят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

7.1.9 Разность значений толщины диска по периметру колеса (см. 4.1.2, 4.2.2) определяют по наибольшей разности значений толщины диска на одном радиусе.

7.2 Определение массовой доли химических элементов в стали колес (см. 5.1.3, 5.1.4) проводят по ГОСТ Р 54153, ГОСТ 17745, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536.0, ГОСТ 22536.1, ГОСТ 22536.2, ГОСТ 22536.3, ГОСТ 22536.4, ГОСТ 22536.5, ГОСТ 22536.7, ГОСТ 22536.8, ГОСТ 22536.9, ГОСТ 22536.11, ГОСТ 22536.12 и ГОСТ 28033.

Ковшевую пробу для анализа химического состава стали отбирают по ГОСТ 7565.

Массовую долю водорода в жидкой стали (см. 5.1.5) определяют после вакуумирования по равновесному парциальному давлению водорода с применением системы зондового измерения.

При контроле химического состава колес отбор стружки или пробы проводят из средней части обода колес или из головки образца, испытанного на растяжение. Результаты контроля распространяют на все колеса данной плавки.

7.3 Испытания на механические свойства стали ободьев и дисков колес при растяжении (см. 5.1.9) проводят по ГОСТ 1497 на образцах с начальным диаметром 10 мм и начальной расчетной длиной 50 мм. Испытания проводят на одном образце из обода и одном образце из диска. Положение образцов показано на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2 - Положение образца для испытания на растяжение

в ободе колеса

Рисунок 3 - Положение образца для испытания на растяжение

в диске колеса

7.4 Твердость по Бринеллю стали колес измеряют по ГОСТ 9012 шариком диаметром 10 мм при усилии 29430 Н (3000 кгс).

7.4.1 Твердость по Бринеллю стали обода колеса (см. 5.1.9) измеряют на поперечном темплете в соответствии с рисунком 4. В качестве результата контроля твердости на глубине 30 мм принимают среднее значение твердости по Бринеллю, определенной по значениям твердости в точках 1, 2 и 3.

Рисунок 4 - Точки измерения твердости по Бринеллю на

поперечном темплете обода колеса на контрольной глубине

(точки 1, 2, 3) и в зоне перехода обода в диск (точка А)

7.4.2 Разницу значений твердости по Бринеллю стали обода по периметру одного колеса (см. 5.1.10) определяют по разнице средних значений твердости по Бринеллю на глубине 30 мм на четырех поперечных темплетах, вырезанных равномерно по окружности обода.

7.4.3 Разницу значений твердости по Бринеллю на боковой поверхности ободьев колес одной партии (см. 5.1.11) определяют по значениям твердости по Бринеллю, измеренным с наружной стороны колес на расстоянии 30 мм от круга катания.

Измерение твердости по Бринеллю проводят после удаления обезуглероженного слоя на глубину не менее 0,5 мм путем абразивной обработки или фрезерования. Ширина обработанной площадки должна составлять не более 30 мм, длина - не более 45 мм и не иметь резких переходов.

При механической обработке поверхности измерение твердости по Бринеллю проводят непосредственно на ней. После измерения твердости по Бринеллю на наружной боковой поверхности обода допускаются отпечатки от шарика твердомера и следы от фрезы.

7.5 Ударную вязкость стали колес (см. 5.1.9) определяют:

- при температуре 20 °C - по ГОСТ 9454 на образцах типа 1 по среднему значению, полученному в результате испытания трех образцов;

- при температуре минус 60 °C - по ГОСТ 9454 на образцах размером 10x10x55 мм с надрезом радиусом 5 мм и глубиной 2 мм по минимальному значению, полученному в результате испытания трех образцов.

Положение образцов на радиальном сечении обода показано на рисунке 5.

Рисунок 5 - Положение образцов для испытания на ударный

изгиб в ободе колеса

Положение образцов на радиальном сечении диска показано на рисунке 6. Допускается вырезать образцы из диска в приободной зоне.

Рисунок 6 - Положение образцов для испытания на ударный

изгиб в диске колеса

7.6 Отбор проб и изготовление образцов для контроля макроструктуры (см. 5.1.6) - по ГОСТ 10243.

Контроль макроструктуры колес проводят на протравленных полнопрофильных поперечных темплетах или методом серного отпечатка (по Бауману) по ГОСТ 10243. Отнесение обнаруженных дефектов макроструктуры к допустимым или недопустимым дефектам проводят по ГОСТ 32773.

7.7 Контроль поверхностных дефектов колес проводят визуально (см. 5.1.14, 5.2.2), с помощью средств измерений линейных размеров (см. 5.1.13, 5.2.1) и магнитным методом (см. 5.1.15, 5.2.3).

Магнитный контроль проводят способом приложенного поля по [3] и методике предприятия-изготовителя.

Магнитный контроль поверхностных дефектов на элементах колес проводят следующим образом:

- обода - на боковых поверхностях обода с обеих сторон колеса;

- диска - на поверхности диска и в зонах переходов в обод и ступицу с обеих сторон колеса;

- ступицы - на торцевой и наружной поверхностях ступицы с обеих сторон колеса.

7.8 Ультразвуковой контроль на внутренние дефекты колес (см. 5.1.7, 5.2.4) проводят эхо-импульсным методом по [3] и методике предприятия-изготовителя.

Элементы колес, подвергаемые ультразвуковому контролю, устанавливают в конструкторской документации, согласованной с заказчиком.

7.9 Допускается применение других стандартизованных методов неразрушающего контроля поверхностных дефектов колес, обеспечивающих достоверность контроля требований 5.1.15 и 5.2.3, и стандартизованных методов неразрушающего контроля внутренних дефектов колес, обеспечивающих достоверность контроля требований 5.1.7 и 5.2.4.

7.10 Контроль загрязненности стали колес неметаллическими включениями (см. 5.1.8) проводят по ГОСТ 1778-70 (метод Ш1) по среднему баллу отдельно по каждому виду включений. Контроль проводят на шести шлифах, вырезанных из двух диаметрально противоположных радиальных темплетов обода в соответствии с рисунком 7. Площадь контрольной поверхности каждого шлифа - не менее 200 мм2.

Рисунок 7 - Положение шлифов на поперечном темплете обода

колеса для контроля загрязненности стали колес

неметаллическими включениями

7.11 Контроль остаточных напряжений в колесах (см. 5.1.12) проводят методом огневой разрезки или другим способом. Для этого наносят две метки на боковую поверхность обода с наружной стороны колеса на середине толщины обода на расстоянии (100 +/- 0,5) мм друг от друга. Радиальный сквозной разрез должен быть произведен посередине между двумя метками в направлении от гребня к отверстию ступицы. При этом должен остаться зазор по всей длине разреза.

Сходимость обода определяют по разнице расстояний между метками до и после разрезки.

7.12 Предел выносливости колес (см. 5.3.1) определяют при испытаниях с радиальным циклическим нагружением.

Толщина ободьев испытуемых колес должна составлять по кругу катания (35 +/- 1) мм. Толщину обода колеса определяют как полуразность между диаметром по кругу катания и внутренним диаметром обода, измеренным с внутренней стороны колеса в точке Б (см. рисунок 1).

В соответствии с рисунком 8 колесо устанавливают вертикально и через отверстие ступицы пропускают стальную ось, диаметр которой от 1 до 2 мм меньше диаметра отверстия ступицы колеса. Ось опирается на две неподвижные профильные опоры испытательного оборудования.

1 - колесо; 2 - ось; 3 - неподвижные опоры испытательной

машины

Рисунок 8 - Схема приложения циклической нагрузки

при испытании колеса на предел усталостной выносливости

Циклическую нагрузку P при испытаниях прикладывают в радиальном направлении к ободу колеса в соответствии с рисунком 8. При этом возможны два варианта приложения нагрузки:

- к гребню колеса - на расстоянии l, составляющем от 14 до 16 мм от боковой поверхности обода с внутренней стороны до точки приложения нагрузки P;

- к поверхности катания колеса - на расстоянии l, составляющем от 46 до 49 мм от боковой поверхности обода с внутренней стороны до точки приложения нагрузки P.

Контроль величин и стабильности действия циклической нагрузки в процессе испытания осуществляют по показаниям силоизмерительных устройств испытательной машины. Регистрацию числа циклов нагружения проводят с помощью счетчика, входящего в состав испытательной машины. Точность измерения величины силы должна составлять (+/- 2%), числа циклов нагружения - (+/- 1%).

Отсутствие трещин в колесе контролируют визуально без остановки испытательной машины.

Испытания проводят на двух колесах, по одному сечению на каждом колесе. Испытание сечения колеса проводят до достижения базового количества циклов нагружения (5 млн. циклов) или до выявления усталостной трещины в диске длиной 20 мм и более, в зависимости от того, что наступит ранее.

Предел выносливости оценивают по максимальной нагрузке, при которой оба колеса прошли базовое количество циклов нагружения без образования трещин.

При необходимости определения фактического предела выносливости его значение принимают по кривой усталости, полученной по результатам испытаний двух колес. При этом испытывают от двух до шести сечений на каждом колесе с учетом возможности построения кривой усталости. Обработку результатов испытаний с построением кривой усталости проводят по ГОСТ 25.507.

Испытание проводят при температуре окружающей среды от 15 °C до 35 °C. Значения остальных факторов окружающей среды не нормируются.

7.13 Трещиностойкость (вязкость разрушения) стали обода колеса (см. 5.3.2) определяют при испытаниях по ГОСТ 25.506 на образцах толщиной 30 мм и шириной 75 мм с надрезом шириной 5 мм по среднему значению, полученному в результате испытаний шести образцов. При этом значение трещиностойкости каждого из шести образцов не должно быть ниже значения, установленного 5.3.2.

Положение образцов для определения трещиностойкости (вязкости разрушения) стали обода показано на рисунке 9.

Рисунок 9 - Положение образца для определения

трещиностойкости стали обода

7.14 Испытания колес проводят с использованием поверенных и калиброванных средств измерений на испытательном оборудовании, аттестованном по ГОСТ Р 8.568.