火车车轮超声波探伤
铁路客车轮对穿透探伤超声波探伤常见现象的讨论
铁路客车轮对穿透探伤超声波探伤常见现象的讨论摘要本文对铁路客车轮对超声波探伤过程中出现的常见缺陷产生的波形进行对比，同时阐述手工超声波探伤过程中发生问题的解决方法，分析和讨论轮对超声波探伤常见缺陷产生的原因。
关键词：超声波探伤客车轮对缺陷波形铁路客车是铁路客运的重要运载工具，轮轴是铁路车辆上关系运行安全的重要部件，为满足铁路客运提速的要求，以及在役车辆车轴的运用状况日趋恶劣，相应对铁路客车车轴的探伤技能及车辆超声波探伤技术也提出了更高的要求。
1.目前客车轮对常规超声波探伤的方法1.1轮对全轴穿透超声波探伤该方法是通过探伤工观察波形来检测轮对横截面上的缺陷和裂纹，并通过波形在轴身上对缺陷进行定位。
最终可以由磁粉探伤结果做出判定。
由于工作过程中需要探伤工时刻观察波形的变化，所以人为因素对轮对探伤的结果有着很大的影响。
1.2轮对轮座镶入部超声波探伤该方法是通过探伤工观察界面波及界面波之前波形的变化来检测轮座及制动盘座镶入部是否存在缺陷，并使用多种探测方法核查，最终做出判定。
由于探伤人员操作不规范会导致超声波探伤仪显示波形也存在不同，每个探伤人员对同一波形的认知程度不够，所以人为因素对轮对探伤的结果有着很大的影响。
可见，两种常规方法都存在人为因素对超声波探伤判伤结果起到关键影响的情况。
不同的操作人员对相同或相似波形产生不同的判断。
因此有必要就判伤的方法进行总结，本文仅对检修轮对车轴的穿透探伤的波形特点加以分析。
2.轮对超声波穿透探伤常见缺陷波形对比和分析2.1轮对全轴穿透超声波探伤前提：仪器参数符合要求，测距标定为横坐标每格240mm，确定探伤灵敏度TS-3试块φ2平底孔回波+14dB。
2.1.1正常波形波形特点：a 始波后干净清晰不存在林状波，草状波。
b 在时基线长度达到轴长的位置左右出现轴端三孔，底波，以及大量迟到波。
c 在探伤灵敏度下底波回波之间出现一较高固有回波N波形产生原因：a 探头发射的超声波经过车轴另一端面反射，被探头接收。
铁路货车轮轴探测规定
铁路货车轮轴探测规定6.2.1 轮轴、轮对、车轴超声波探伤（1） LZ40钢车轴的轮轴、轮对第一次组装时间达到5年，LZ50钢及LZ45CrV钢车轴的轮轴、轮对第一次组装时间达到6年，或虽未达到上述年限但已经过重新组装，每次进行二级修及以上修程时，均须对车轴施行全轴穿透探伤检查、对轮座镶入部施行超声波探伤检查；轮轴还须对轴颈根部或卸荷槽部位施行超声波探伤检查。
（2）对轮轴进行超声波探伤作业时，若仅采用手工作业方式，须对全轴超声波穿透探伤、轴颈根部或卸荷槽小角度超声波探伤施行两次探伤检查，且两次探伤作业不得由同一探伤人员完成。
（3）A型显示微机控制超声波自动探伤后，对轮轴须进行全轴穿透和轴颈根部（卸荷槽）手工超声波复探，对轮对须进行全轴穿透手工超声波复探；若A型显示微机控制超声波自动探伤发现缺陷时，还须采用手工超声波探伤方式施行超声波复探。
以上探伤以手工超声波探伤结果为准。
（4）检修车轴在压装前，须进行超声波穿透探伤检查。
（5）车辆颠覆或重车脱轨时，须对全车轮对施行全轴穿透探伤检查和轮座镶入部探伤。
6.2.2轴承外圈超声波探伤新制和大修轴承外圈须施行超声波探伤。
6.2.3轮轴、轮对、车轴磁粉探伤轮轴、轮对、车轴须按下列规定施行复合磁化荧光磁粉探伤检查：（1）新制车轴的再加工部位。
（2）轮对解体后的车轴各部位及再加工部位。
（3）轮轴、轮对在施行二级修及以上修程时，车轴外露部位（轮轴如不退轴承时，防尘板座及轮座外侧的外露部位除外）及车轮内侧辐板孔部位（四级修除外）。
（4）轮对不解体时，轴颈、防尘板座及轴身再加工部位。
（5）车辆颠覆或脱轨事故卸下轮对的车轴外露部位。
6.2.4轴承零部件磁粉探伤轴承零部件须按下列规定施行复合磁化荧光或非荧光磁粉探伤检查：（1）一般检修时的轴承外圈。
（2）大修时的轴承内、外圈和滚子。
44CRH系列动车组车轮超声波探伤指导书
上海铁路局上海动车客车段 发 布前言本标准由上海动车客车段技术装备科制订本标准由上海动车客车段总工程师批准本标准于2012年07月第一次修订本标准由上海动车客车段技术装备科郑成建起草1、关于印发《CRH动车组车轮超声波探伤工艺规程号2、《CRH2A、B、E 型动车组三级修规程（试行）》（运装客车〔3、《关于印发CRH2C附录1 DAC曲线制作F1 距离-波幅曲线示意图F1.1 距离-波幅曲线由检验人员根据所使用的检测系统制作。
使用前应对距离-波幅曲线进行校验。
F1.2 径向探测距离—波幅曲线制作时，使用纵波探头、横波斜探头，以10mm、20mm、30mm、40mm、60mm深的Φ3横通孔5个不同声程横通孔的测试分贝值绘制。
F1.3 车轮径向探测DAC曲线绘制车轮探测曲线绘制：将探头置于样板车轮探测面上扫查，找到埋藏深度为10mm的φ3横通孔反射波，调整仪器使反射波高为满刻度的50％，记录dB值，然后依次探测并记录其他不同深度的φ3横通孔的反射波高为满刻度50％的dB值和深度值。
将所标记的各点连成圆滑曲线，并延伸到整个探测范围，该曲线即为探头探测车轮(轮辋)φ3横通孔实测DAC曲线A，然后绘制出不同深度横通孔φ3-3dB(减3dB)的曲线B，如下所示。
F-1DAC曲线图附录2 CRH轮辋辐板探伤设备样板轮对技术规格F2.1 用途CRH缺陷样板轮对用于移动式/固定式轮辋轮幅探伤设备性能测试、技术验收和状态标定，样板轮对的车轮应与被检轮对的车轮型号、规格相同。
F2.2 功能和要求（1）要求：CRH缺陷样板轮经超声探伤合格，按照对应车型进行踏面外形修形，车轮直径按各型CRH车轮标准执行。
（2）人工缺陷：在轮辋、辐板、轮缘等关键部位制作人工比对缺陷，进行硅胶灌封保护。
（3）功能：用于移动式轮辋辐板探伤系统的日常校验和标定，设备的功能测试、验收。
（4）标识标记：辐板部位喷涂“CRH*-*”，在轴上铆接CRH样板轮铭牌。
新制铁路车轴超声波探伤工艺解析
新制铁路车轴超声波探伤工艺解析摘要：在新版《铁路货车轮轴组装、检修及管理规则》（简称《轮规》）未使用之前，旧《轮规》中的轮轴超声波探伤旧工艺在探伤方法、设备、标准等方面存在一些不足，由此导致了铁路轮轴制造与检修技术文件中没有普遍推广应用轮轴超声波探伤旧工艺，例如轮轴超声波自动探伤B、C型的显示技术就未得到推广应用。
本文解析了新《轮规》中超声波探伤工艺的主要变化，便于轮轴探伤的相关工作人员能够深入了解铁路货车轮轴超声波探伤新工艺的作业执行。
关键词：轮规；超声波探伤工艺；变化分析在铁路货车运行中注重轮轴质量控制工作，分析轮轴质量影响因素，从轮轴结构设计、材料选择、承受重量、使用环境和使用条件等方面，采取措施提高轮轴质量。
其中，超声波探伤工艺属于一种无损检测技术，在轮轴损伤检测中有重要的应用价值，借助计算机技术信息技术完善超声波自动化探伤系统，为铁路货运车辆运行安全性提升奠定良好基础。
1、铁路货车轮轴损伤分析1.1 车轮磨损货车运行过程中，车轮与钢轨直接接触，在运行过程中产生较强的摩擦力，极易出现车轮磨损情况。
车轮磨损类别包括踏面磨损与轮缘磨损。
（1）踏面磨损。
货车在运行中的紧急制动，使踏面出现了凹槽，无法确保轮轴四周能正常运行。
制造材料质量不佳因素影响，会使货车运行过程中踏面出现“剥离”情况。
材料不同所造成的“剥离”裂纹程度也不同，均会加大车轮与钢轨的摩擦力，并有强大的冲击性[1]。
（2）轮缘磨损。
因多种力影响，轮缘内侧、外侧均受到不同程度的撞击，使货车在运输中无法直线行驶。
再加上车辆运行速度较快、行驶地势与地形较复杂，会使其边缘受到较强烈的冲击，所产生的磨损程度较严重。
同时，还增加货车运行过程中的阻力，严重时会使货车失衡而发生脱轨事故。
1.2 轮轴和车轮裂纹铁路货车轮轴车轮裂纹发生的部位较多，需根据裂纹产生情况详细探究裂纹类别，主要包括车轴裂纹、车轮踏面裂纹、防尘板座裂纹、轮缘根部裂纹等。
产生各种车轮裂纹的主要原因包括：车轴与制动拉杆组合不合理、受较强烈性的撞击，在外力影响下对其造成破坏。
铁路轮轴电磁超声探伤
3 磁粉
裂纹或缺陷旳显示是否清楚和作为媒质旳磁粉有 很大旳关系。假如磁粉没有良好旳导磁率，或者 粒度过大，就不易或不能被漏磁通所吸引，所以， 显示就不清楚。所以对探伤旳磁粉要求是：导磁 率高，质地纯净，粒度适中，不混合粘土和固定 碳等非磁性氧化物质。常用磁粉旳化学成份为可 溶铁含量68.00％～73.00％，化合碳含量不大于 0.20％。干法探伤时，用于车轴探伤旳磁粉粒度 为100～200目（使用原则铜丝筛筛选）。湿法探 伤是，用于车轴探伤旳磁粉粒度为不大于320目。
斜探头合用范围
使用斜探头时，超声波要经过有机玻璃 块，还要被有机玻璃表面发射，其强度要 减弱诸多，敏捷度要有所下降，所以只有 在不能用直探头时才用斜探头。对车轴轮 座部分探伤时，可采用入射角为7°、8°、 9°旳斜探头在轴端探测，也可用入射角为 30°、40°、50°旳斜探头在轴颈或轴身 上探测
三 轮对超声波探伤工艺
四 探伤工艺
轮轴、轮对、车轴磁化前，喷淋装置应对探伤部 位表面（不退轴承内圈时涉及内圈表面）自动喷 淋磁悬液，磁悬液应做到缓流、均匀、全方面覆 盖探伤部位。夹紧（周向磁轭）装置夹紧车轴时， 两磁轭应与车轴旳两端面（或轴承前盖、密封座） 接触良好，预防打火现象。磁化时，周向磁化电 流和纵向磁化电流应符合要求。探伤部位旳紫外 辐照度、白光照度符合要求。磁化结束后，应标 出每个探伤部位转动检验旳“起始”标识，确保 转动检验一周以上。
五 退磁
轴承零件探伤结束，良好轴承零件应须逐 件进行退磁处理。轴承零件退磁后，应逐 一进行剩磁检验，其剩磁不超出 0.3 mT(3Gs)为合格。未经探伤旳轴承零件应全 部进行残磁检验，残磁超标者应做退磁处 理。
六 探伤统计
轴承零件探伤后，探伤人员应填写或 打印下列记录：填写或打印《车辆滚动轴 承零件磁粉探伤记录》(车统-53B)”并签 章。无轴箱双列圆锥滚子轴承外圈探伤后 还应在滚动轴承检测组装记录单上签章。 探伤发既有裂纹旳轴承零件，应详细填写 或打印《车辆滚动轴承零件磁粉探伤发现 裂纹记录》（车统-52B），注明裂纹情况， 参加鉴定旳人员应在记录上签章。填写探 伤记录应做到字迹清晰，干净整齐，不错
铁路货车轮轴超声波探伤工艺探讨
由于 轮规 的透声要 求比 T B/ T 1618
2001 高
许多, 如果出现车轴制造单位按 T B/ T 1618 2001 的 要求判定探伤合格而轮轴组装单位按 轮规 的要求判 定探伤不合格的情况, 就会产生因执行标准不同而产 生的质量纠纷( 西安轨道交通装备有限责任公司近几 年每年因执行标准不同而产生的有质量纠纷的车轴少
3
轴颈根部或轴颈卸荷槽超声波探伤
近 10 年发生的车轴冷切事故表明 , 轴颈卸荷槽是 车轴最薄弱的部位 , 也是探伤的重点部位。从近几起 冷切事故看, 车轴冷切部位一般距轴端 206 mm ~ 210 mm, 而现有的实物试块上轴颈根部 ( 或卸荷槽部 位) 的人工裂纹距轴端 200 mm 。试验发现 , 现有轴颈根 部( 或轴颈卸荷槽) 超声波探伤工艺对距轴端 200 mm 左右的疲劳裂纹效果相对 较好, 但对距轴端 205 mm ~ 210 m m 的疲劳裂纹的灵敏度明显 降低, 且该位置 出现腐蚀坑、 划痕等其他杂波, 与裂纹波不易分辨, 容 易出现漏检情况。因此 , 不退卸轴承的轮轴轴颈根部 ( 或轴颈卸荷槽 ) 超声波探伤工艺还需进一步研究。
会产生新的内部缺陷和透声不良情况, 可以不再考虑 前 2 次漏探的情况( 以前的车轴, 由于各单位透声合格 标准不一致, 厂修、 段修时仍会发现一些 透声不良车 轴) 。因此 , 车轴厂修、 段修时可以把精力集中在对行 车安全危害最大的疲劳裂纹上。 根据车轴制造、 组装、 段修、 厂修时存在的主要缺 陷, 提出了各阶段的车轴端面直探头探伤目的 ( 表 2) 。
表 3 车轴组装前透声探伤灵 敏度校验
T B/ T 轴型 标准试 块型号 1618 2001 半轴实 物试块 型号 中规定的 探伤灵敏 度 / dB R D2 ( 40 钢 ) TS R D2 ( 50 钢 ) TS RE 2B TS 1 1W 1W 95 100 100 R D2 R D2 R E 2A 轮规 中 规定的 探伤灵 敏度 / dB 88 88 79 灵敏度 差值 / dB
火车车轮主要危害性缺陷类型及其超声检测方法
⽕车车轮主要危害性缺陷类型及其超声检测⽅法⽕车车轮主要危害性缺陷类型及其超声检测⽅法铁路机车车辆车轮是保证列车安全运⾏的极其重要的部件，起着承重和导向的作⽤。
车轮⼀旦发⽣问题，将导致崩轮、切轴，进⼀步发⽣列车巅覆的重⼤交通事故。
因此，如何对车轮进⾏检测，保证车轮运⾏安全⾄关重要。
⼀、铁路机车车辆车轮主要危害性缺陷类型1、辋裂列车运⾏时，在车轮接触⾯下⼀定深度范围（10 mm~20 mm）是轮轨接触剪应⼒的最⼤分布区，若该区域存在有⾮⾦属夹杂等冶⾦缺陷，则夹杂物在剪应⼒作⽤下会成为疲劳裂纹源，随后疲劳裂纹不断扩展。
轮轨接触剪应⼒是列车运⾏时轮对所固有的，当裂纹源成核并在剪应⼒作⽤下促使裂纹萌⽣时，列车运⾏速度越快，裂纹扩展也将越快，当裂纹发展到较⼤尺⼨的快速扩展阶段时，裂纹会发展到轮辋外侧⾯、内侧⾯或踏⾯，如不及时发现会造成车轮“掉块”。
这类缺陷称为辋裂。
典型的辋裂缺陷如图1、图2、图3所⽰。
图1 轮辋疲劳裂纹图2 辋裂掉块基体图3 辋裂掉块偶合⾯从打开的辋裂缺陷可以清晰看到辋裂缺陷有疲劳源和疲劳扩展过程（贝壳状裂纹）。
从辋裂的发展过程来看，它是沿车轮的圆周⽅向扩展的，因此称为周向缺陷。
2、车轮裂损由于⾮正常强烈制动、车轮内部冶⾦缺陷或制造⼯艺缺陷，导致车轮径向崩裂，在列车运⾏中有可能造成列车颠覆事故。
如图4、图5所⽰。
图4 冶⾦缺陷导致车轮崩裂图5 由于强烈制动产⽣的制动热裂纹导致车轮径向崩裂车轮裂损沿车轮直径⽅向，称为径向缺陷。
⼆、车轮缺陷超声探伤⼯艺1、周向裂纹的检测根据超声波探伤的原理，当超声波与裂纹⾯垂直时，超声反射能量最⼤。
超声波沿车轮径向⼊射时正好与周向缺陷相垂直。
因此，采⽤超声径向⼊射检测车轮周向缺陷，如图6所⽰。
图6 周向裂纹检测2、径向缺陷的检测采⽤常规超声横波进⾏检测，如图7所⽰。
图7 径向裂纹检测来源：节选⾃《2014中国⽆损检测年度报道》，版权归原作者所有，如有侵权请联系我们及时处理。
关于火车轴的超声波探伤
心反射波等, 都是需要注意区分的。
2 空芯车轴的超声波探伤装置
空芯车轴如前所述在轴的中心轴线上有一个呈 一定直径的横通孔, 在孔中可以插入超声波探头, 一
第 5 期 郑中兴: 关于火车轴的超声波探伤 13
时也被定位。 探伤采用折射角为 45°的聚束斜探头, 判定基准如表 1 所示, 此外的检查项目和月检相同。
图 5 年检用固定式探伤机
3 实芯头做贯穿 式透声检查、轴端用小角度探头做纵波斜射检测轮 轴压合部位的外侧和内侧、用斜探头在轴承座上检 测压合部位外侧, 三种方式组合使用。垂直探伤和小 角度纵波斜射探伤都是在轴的端部进行, 将轴或者 将探头旋转进行 360°的探伤。 端部垂直探伤除了检 测产生于表面的疲劳缺陷和产生于芯部的各种缺陷 外, 还负责车轴的透声性检查, 这种透声检查能够通 过与标准试块的底波比较检测车轴的热处理状态、 晶粒度、机械性能强度等, 所以我国对车轴的透声检 查都有严格的标准。
伤基准。 这种检查基准是列车在行走一段时间或一
段距离时进行检查, 有检查内容和检查方法的规定。 同时由于运行中受往复弯曲应力的作用, 在压合部 位内侧和外侧环状带容易产生呈一定角度的疲劳裂
纹, 是超声波检测时必须检测的重点。
表 1 高速车轴探伤基准
分类 年 (包括转向架) 检查 轴身、轮轴、转向架的
坏检查. 2007, 56 (3) : 114. [ 4 ]成铁工. (86) 164 号文. 轨道车车轴不解体超声波探伤暂
行办法.
图 6 采用折射角为 1°的小角度探头探伤轴中央部位出现的波形 (A 显时间轴经修正)
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火车车轮超声波探伤摘要:本文介绍了火车车轮超声波A扫描和C扫描探伤,并对C扫描探伤的原理、方法和过程进行了详细的介绍。
对于C扫描探伤的直接接触法与水浸法两种方法进行了比较,水浸法探伤在探测不同取向缺陷、较薄试件、灵敏度、分辨率、探头寿命和可靠性方面具有较大优势。
对于超声波A扫描和C扫描探伤的优缺点进行了比较。
关键词:火车车轮超声波探伤C扫描常规车轮检测主要是以A扫描为主,A扫描探伤是基本的探伤方式,其采用脉冲反射幅度法检测缺陷。
A扫描只能反应基本信息且与技术人员的经验有极大关系。
常规超声波检验主要分为在线检测和离线检测两种。
自动车轮探伤工序如图1所示。
设备采用耦合接触法超声波探伤,车轮内侧面和踏面分别布置一组组合式耦合接触式双晶探头,声束覆盖各扫查面宽度。
工件经过抛丸处理后由辊道进入检测托辊,稳定后工件转动,实现探头对工件轴向和径向的扫查,检测人员观察屏幕及各通道指示灯,发现有缺陷红灯指示时切换屏幕显示,转动工件仔细确认缺陷,并填写检验结果,检查完毕,车轮经辊道进入下一检测工序。
1 车轮超声C扫描探伤C扫描实现了材料检测的自动化,使检测结果呈直观的图像显示;超声C扫描具有良好的穿透性,对缺陷具有较高的灵敏度和可靠性;C 扫描可以获得材质内部缺陷、损伤的大量信息,甚至可以对工件的整体品质做一定的质量评估[1～2]。
1956年在美国的加里福尼亚的派拉蒙研究出世界上第一台超声波C扫描检测仪器,C扫描技术很快推广应用到材料内部缺陷的检测上。
超声波C扫描提取垂直于声束指定截面(即横向截面像)的回波信息合成二维图像,可获取不同截面的信息,因此被广泛应用[3～4],超声C扫描过程如图2所示。
在水浸式C扫描成像中,超声探头得移动是二维扫描即要沿x方向扫描,又要沿z方向扫描。
为获得某一与声束轴线垂直的断面在y=y0的图像,扫描声束应聚焦与该平面,并从换能器接收到的散射信号中选取对应于y=y0处的信号幅度,调制图像中与物体坐标(x,z)相应像素的亮度,以获得y=y0截面的图像。
改变扫描声束聚焦的平面,即可获得物体不同深度的C扫描截面图像[5]。
超声C扫描技术是将超声检测与电脑控制系统相连接,利用电脑进行数据采集、存贮、处理、图像显示集合在一起的技术。
超声波C 扫描系统使用电脑控制探头在工件上扫查,把工件内部C扫描的反射波强度作为辉度变化并连续显示出来,可绘制工件内部缺陷的横截面图形。
超声波C扫描系统由机械传动机构、C扫描控制器、超声波C 扫描检测仪以及PC微机系统四部分组成。
检测时数据的获取、处理、存贮与评价都是在每一次扫描的同时,由电脑在线实时进行。
共有两个信号输入计算机处理:一个是探头所处位置的信号,一个是来自超声波检测仪描述超声波振幅的模拟信号。
这两个信号经过A/D转换,模拟信号转化为数字信号后输入电脑,然后由扫描模式产生一个确定其尺寸的数据阵列,图形显示这个区域范围内数据阵列里每个点在显示器上显示为一个像素。
图形可以有多种颜色分级显示,代表不同的dB 数,在每次扫描结束时,计算机可通过软件自动完成对每一种颜色和显示的面积的像素数的统计。
对显示的扫描图像作相应的解释,对缺陷进行评定[6～7]。
超声波C扫描是记录来自“A扫描”的数据和信息的二维平面图。
在C扫描上所示的所有信息首先在示波器上显示,而后由C扫描显示器上显示出来。
在示波器上有控制输出信号的闸门电路,检测人员确定采集所需信号,可转化成为衡量材料质量的信息,并将其显示在C扫描记录上[8]。
超声波C扫描检测系统,其系统配置主要包括以下四个模块:(1)机械扫查结构;(2)运动控制硬件和软件;(3)数据采集分析硬件和软件;(4)其他相关仪器。
超声波C扫描检测系统主要由传感器、检测仪、机械扫描机构、信号采集单元、控制系统以及成像显示单元组成,如图3所示。
其工作原理是:当被检物体内部的均匀性发生变化时(例如车轮内部存在夹杂等缺陷),声波将会改变其原有的传播规律,这种变化被换能器接收,其信号以回波形式通过A/D转换成为数字信号。
通过提取其中与缺陷有关的特征参量,建立缺陷识别模式,将被检测部分的检测结果以不同颜色显示出来。
超声波自动C扫描成像检测通过设计专门的扫描机构,在控制系统的作用下,自动地完成对被检测材料或绩构上每二点的覆盖扫描、同时以波形和图像实时显示被检测结构的内部质量[9]。
超声波C扫描探伤技术,由于其具有自动化程度高,检测结果直观可靠,检测结果便于永久保存,这都为缺陷的定量、定性、定位的最终判定提供了有利的判定依据。
利用高频超声波具有波长短、方向性好及分辨率高等特点对车轮进行C扫描实验,可对微小缺陷(例如非金属夹杂物)进行检测。
利用A扫描中缺陷波的深度位置及C扫描中缺陷距试样边界距离进行定位,同时,C扫描图像可再现单个大颗粒夹杂物或小夹杂物团重叠的形貌。
此外,利用超声波C扫描功能可获得车轮试样的超声层析成像,进而获得缺陷的具体形状和精确尺寸,这就为车轮的安全评定,寿命评估和有限元应力计算等提供了准确的预测依据。
对于车轮探伤,在扫描方式上选择水浸式,这样与超声波C扫描技术有利的结合起来。
超声波探伤有很多方法,按耦合方式分类可分为:直接接触法与水浸法两种。
其中直接接触法是最为常见的探伤方法,其具有方便灵活、耦合层薄、声能损失少等优点。
然而,实际探伤时由于探头上所施加压力大小、耦合层厚度、接触面积大小、工件表面情况均难以控制,因此,它们的综合影响难以估量;再则,直接接触法使探头容易磨损,检测速度慢,因此对于诸如车轮,宜采用水浸法探伤。
其有如下几点优势:(1)探头和试件不接触,超声波的发射和接收都比较稳定。
试块表面粗糙度的影响在水浸法中也存在,但粗糙表面引起的声能损失比接触法小的多。
(2)通过调节探头角度,可方便地改变探头发射的超声束的方向,从而很容易地实现斜射声束检测,以及沿曲面或不规则表面进行的扫查,对于获得不同取向缺陷的最大回波高度也是有利的。
(3)由于表面回波宽度比发射脉冲宽度窄,可缩小检测盲区,从而可检测较薄的试件。
(4)由于探头不直接接触试件,探头损坏的可能性较小,探头寿命较长。
(5)便于实现聚焦声束检测,满足高灵敏度、高分辨率检测的需要。
(6)探头可以在机械系统驱动下运行,便于实现自动检测,减少影响检测可靠性的人为因素。
2 车轮探伤方法的比较就当前国内的常规车轮超声波探伤技术应用情况来看,常规超声波无损检测技术虽然己经被广泛地应用于车轮检测,对质量控制和在线实时检测都具有重要的作用和影响;但是常规波形检测结果对检测人员的依赖性都还很强,并且都还存在着一些难以克服的困难和缺陷,例如:(1)通常要有熟练的技术技能,对结果做出说明及解释。
因此,在相互关系未经证明的情况下,可能存在不同人员对结果看法不统一。
(2)外界环境的温度、湿度、粉尘、振动、噪音以及磁、电场和仪器本身内部的各种干扰都会对检测结果产生影响。
(3)超声无损检测还大部分是采用常规的A型脉冲反射法技术,存在不直观、判伤难、无记录、人为因素影响大等缺点,严重影响着超声检测结果的可靠性。
通过上面对不同车轮超声探伤方法的介绍,不难看出超声波C扫描检测技术巨大技术优势,较之常规超声探伤技术,高频超声波C扫描检测技术的优点可总结如下:(1)采用水浸式探伤方式,大大提到了自动化检测的程度,其检测的精度、检测的效率也大幅提高。
(2)利用高频超声波波长短、方向性好及分辨率高等特点,可更好的再现缺陷的形貌以及缺陷在车轮中的分布情况。
(3)调节探头入射角度,可实现对车轮关键部位的检测,避免了常规超声波探伤中的漏检。
3 车轮探伤技术存在问题在以往火车车轮探伤过程中,技术人员想要了解车轮中的缺陷(如夹杂物)的情况,通常采取金相等有损检测办法,但是金相检验的办法是无法对车轮整体的缺陷情况进行检测判断,它的取样面积小,并且是在二维平面上进行检查,所以检查效率很低。
采用超声波探伤技术来研究车轮缺陷是目前出现的较新的无损评价(NDE)技术,通过采用高频率聚焦超声C扫描,结合对车轮样品制备技术,在对车轮质量的无损评价方法相关的灵敏度校准和建立理想检测条件的试验基础上,对车轮质量检测的超声结果和金相解剖结果进行了分析和对比,来进行车轮质量的评估,具有极大意义。
但同时超声检测技术也存在问题,具体问题如下:(1)盲区的影响。
不管是C扫描、S扫描,还是电磁超声都存在着波形盲区的影响(2)试样表面质量的影响。
试样表面质量及倾斜度都会影响超声波在介质中的传播,引起能量的衰减。
超声C、S扫描需要耦合介质,试样的表面粗糙度和倾斜度对灵敏度的影响较大。
电磁超声需要铁磁性介质,试样表面洁净度会产生一定影响。
(3)试样加工问题。
超声无损探伤是一种对比探伤,是在一定标准试块的基础上探伤的。
所谓的当量法就是要求所探缺陷与标准试块上的人工标准缺陷回波高度相同或者换算当量大小相同。
车轮中的自然缺陷是不可知的,所以人工制造的缺陷也不能完全反应自然缺陷。
4 结论(1)C扫描探伤的水浸法相对于直接接触法在探测不同取向缺陷、较薄试件、灵敏度、分辨率、探头寿命和可靠性方面具有较大优势。
(2)C扫描检测技术相对于A扫描探伤,其检测的精度、检测的效率和自动化检测的程度具有优势。
(3)车轮探伤在盲区的影响、试样表面质量和试样加工等方面存在较多问题。
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