浅析新制铁路车轴超声波探伤工艺

浅析新制铁路车轴超声波探伤工艺

张金玲李胤王泽文

中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

摘要：作为动车重要部件之一的车轴，起到了举足轻重的作用。如果车轴不重视修理和保养，一旦断裂就会造成不可估量的损失。超声波探伤工艺是比较先进和有效的探伤方法，本文通过介绍超声波探伤的各种方法，并对超声波的工艺参数进行研究分析。

关键词：车轴；类型；新工艺

引言：超声波探伤实质上是利用超声波进行传播后，根据反射回来的波的强弱和形状来判断在哪出现了裂纹、裂纹的损坏程度如何等。超声波探伤实质上是利用了波的反射性原理，也就是当超声波在传播的过程中遇到像裂纹这种有缺陷的地方的时候，就不会有像其他完好无损的地方一样的波形。超声波探伤技术相对于其他的探伤技术来说更加的科学和准确，往往不会出现检查不到的地方。人们越来越多的乘坐动车这种交通工具。无论是从财产还是从人员方面来看，都是不利的。因此，要对车轴进行定期的保养和维护。科学的探伤方法也是不可或缺的，超声波探伤工艺就是一种比较科学和有效的方法。

1、关于车轴的结构

车轴一般是由轴颈、轴肩和轴身等组成的。车轴是很容易产生疲劳裂纹的，因此对车轴的探伤显得很重要。车轴可能由于制造车轴的材料不达标、车轴结构设计的不合理、选择的工艺参数和实际情况不符等原因而产生裂纹。这些都是一些客观的因素，还有许多主观的因素也容易产生裂纹，比如动车的行程太长、工作人员操作的不合理、每次运输的货物都超重等。车轴上的裂纹并不是一天就能产生，而是先从一个比较微小的裂纹开始，逐渐变的越来越严重。

2、超声波探伤方法

在利用超声波进行探伤的时候，并不是每次都对整个动车的所有车轴都进行探伤。这样不仅会浪费资源还会大大的延长保养和修理的时间，降低动车的使用率。我们要抓主要问题率先来解决，就是对容易出现疲劳裂纹的地方重点的、多次的进行探伤。下面介绍几种新制铁路车轴超声波探伤的方法。

2.1垂直探伤

垂直探伤实质上是将纵向的超声波从车轴的表面垂直的射入车轴当中，再根据超声波的反射性原理，通过检查传播以后超声波的波形和幅值来判断车轴是否有损伤。虽然垂直探伤能够检测出部分的缺陷，但是也存在着很大的问题。有时候因为车轴比较厚，而超声波传播的距离有限，还没有到达最后面波形就已经差不多没有了，就会造成表面看起来波形没有什么异常，实际上却隐藏了处于较深处的裂纹。有时候也会由于焊接而无法探测出裂纹。通过进行焊接，会使车轴的厚度增加，同时也会严重的阻碍超声波的传播，进而无法明确的探测出波形的变化。车轴形状的改变同样会使垂直探测的结果不准确。鉴于此，进行探伤的时候最好缩短所要探测车轴的厚度。

2.2斜角探伤

所谓的斜角探测就是将横向的超声波以一定的角度射入车轴当中，通过检测超声波传播时波形和幅值的变化来判断车轴存在的裂纹或是很有可能会出现裂纹的地方。斜角探伤大大的提高了超声波探伤的准确性。因为采用斜角，所以相对垂直来说所要检测的车轴的距离就会显得不是很厚了，这样就有可能在波的能量衰减完之前到达顶端，就会对车轴有一个正确的检测。但是由于车轴形状的限制，有时候一些复杂的地方很难采用斜角探测，这样就会出现误差。而且为了减小厚度，应对车轴需要探测的部件进行打磨。

2.3局部探伤

局部探伤是和斜角探伤差不多的方法，只不过局部探伤是以更小的角度并且是纵形的超声波，但是局部探伤同样存在缺陷。只所以是局部探伤，是因为每次只能够探测车轴的某一个零部件，要想探测完所有的零部件，工程将会非常的复杂和繁重。而且对于一些结构比较复杂的部件，很难找到一个切入点进行探伤，这样就会使探伤不是很全面，出现漏洞。不仅如此，现在几乎所有的超声波探伤都是人工作业，由技术人员来对波形和幅值的变化做出判断。这就需要技术人员有着非常专业的技术水平，在波形和幅值出现异常的时候，能够充分的考虑各种可能造成这种波的出现的原因。但是往往不能保证技术员不出现失误。

2.4新的超声波探伤方法

多波道、旋转式局部探伤方法是一种比较先进的超声波探伤方法。利用该方法可以有效地解决局部探伤和斜角探伤中所出现的问题。因为车轴是在旋转的情况下进行探伤的，因此可以使探测的精度大幅度的提高，并且大大的缩短探测所需要的时间，提高了工作的效率。

3、超声波探伤的工艺参数的选择

针对于不同的车轴，应有不同的超声波探伤仪器。这里介绍超声波探伤仪器的几个工艺参数，以便能够对探伤有较好的把握。

3.1车轴超声波探伤探头的选择

车轴超声波探头安装在超声波探伤仪器上，对车轴进行直接的接触。既然是与车轴直接接触的，因此超声波探头的好坏直接影响了探测的准确性。比如车轴的很多部件都是偏向弧形的，而超声波探头却设计成垂直面的，这样超声波的探头和车轴的接触面积就会大大的减少，与此同时，测量的准确性也会相应的降低。只有将超声波探头的形状尽量的与所要探测的车轴的形状相接近，才会与车轴有一个比较好的接触，测量才能够准确。当形状相近时，也就是接触面比较大时，超声波所能够传播的距离就会更远一些，就能将整个车轴的厚度全部贯穿，测量的准确性就会大大提高。

由于超声波探伤是依据波的反射原理，因此波的频率、幅值和波速都会对传播的距离产生影响。当波的波长增加的时候，波的频率就会相应的减少。而想要超声波能够传播的远一些，就要使频率高一些，频率高了波长自然就短了。波长短了，波的散射就会减小，波就能够传播的远一些。

3.2耦合剂的选择

耦合剂是为了防止超声波在传播的过程当中能量的消耗。由于超声波是一种波，因此在传播的过程当中如果遇到不同的介质，会消耗大量的能量。而耦合剂的使用就是为了能够尽量的减少能量的损失，使超声波能够尽量的传播的远一些。在车轴上涂抹耦合剂的时候，如果耦合剂有腐蚀性，那么虽然起到了减少能量损失的作用，但是对车轴造成了损失，是得不偿失的。如果将耦合剂涂抹到车轴上面以后，很难将其弄下来，也会严重的影响车轴的使用。有些耦合剂会散发出一些有害的气体，对操作人员的身体带来损坏。选择好的耦合剂是十分必要的。

3.3超声波试块的选择

超声波试块一般分为两种，一种用于检测超声波仪器的性能，一种用于检测探伤的灵敏度。

结语：

车轴对于动车来说是非常重要的零部件，因此在保养和维护方面要非常的注意。在新制铁路车轴的探伤方面，超声波探伤具有准确率高、科学性等优点。要通过不断的改进，使超声波探伤工艺日趋成熟。

参考文献：

[1]蒋大忠车轴超声波探伤工艺研究[J]水利水电技术201532（09）55~58.

[2]李晓明超声波法探伤车轴工艺河南建材2015年02期