I recently encountered the method of non-destructive material testing, or NDT, at work.
My colleagues and I used it to detect a crack in steel.
The crack was formed in the weld during dynamic, i.e. variable loading of a welded structure, specifically the welded frame of a railway wagon chassis.
The crack manifested itself as a sudden change in mechanical stress in the material. We measure this in many places using strain gauges, resistance sensors that are glued to the test sample and change their electrical resistance when the place deflects.
The chassis was subjected to many millions of dynamic cycles with a frequency of around 5 Hz and amplitudes of around 100 kN to simulate the operational load when the wagons are running on the tracks. The loading forces are created by powerful hydraulic servo cylinders controlled by sensitive electronics. The cylinders are equipped with travel sensors and force gauges on the piston rods so that they can be acted on with feedback.
The chassis could not withstand the load towards the end of the test. However, the crack in the steel was very small, so we used the highlighting method to make it visible.
We sprayed the critical area with a special paint with metal particles. Then we applied a powerful electromagnet to the weld, which forced the paint particles to fill the crack. And finally, a photo under a UV lamp and measurement of the crack.
The test then continued to the end and the progress of the crack propagation in the material was documented.
Now it is up to the manufacturer to strengthen the critical area and thus improve the safety of rail transport.
Nedávno jsem se v práci setkal s metodou nedestruktivního testování materiálu neboli NDT.
Použili jsme ho s kolegy na odhalení trhliny v oceli.
Trhlina vznikla ve svaru při dynamickém, tedy proměnlivém zatěžování svařované konstrukce, konkrétně svařovaného rámu podvozku železničního vagónu.
Trhlina se projevila náhlou změnou mechanického napětí v materiálu. To měříme na mnoha místech pomocí tenzometrů, odporových senzorů, které jsou nalepeny na zkušebním vzorku a při průhybu místa mění svůj elektrický odpor.
Podvozek byl vystaven mnoha miliónům dynamických cyklů o frekvenci kolem 5 Hz a amplitudách kolem 100 kN, aby se nasimulovalo provozní zatížení při jízdě vagónů na kolejích. Zatěžovací síly vytváří mohutné hydraulické servoválce řízené citlivou elektronikou. Válce jsou vybaveny snímači dráhy a siloměry na pístnicích, aby na ně bylo možno působit zpětnou vazbou.
Podvozek nevydržel zátěž ke konci testu. Trhlina v oceli byla ovšem velice malá, tak jsme použili zvýrazňovací metodu, abychom jí zviditelnili.
Kritické místo jsme nastříkali speciální barvou s kovovými částicemi. Následně jsme přiložili ke svaru mohutný elektromagnet, který částečky barvy přinutil vyplnit trhlinu. A nakonec fotka pod UV lampou a změření trhliny.
Test následně pokračoval do konce a postup šíření trhliny v materiálu byl dokumentován.
Teď už je jenom na výrobci, aby zesílil kritické místo a zlepšil tak bezpečnost železniční dopravy.
