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鐵路輪對壓裝部位超聲相控陣檢測

來源:北京新興日祥科技發(fā)展有限公司   2020年05月08日 15:00  

1.     背景

 

輪對是窄軌車輛的重要部件,其質(zhì)量的好壞,直接影響到行車安全。作為輪對生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)——輪對的組裝應(yīng)引起我們的高度重視。

輪對組裝采用車軸和輪轂孔的過盈配合來實(shí)現(xiàn),中國地方鐵路《窄軌車輛檢修規(guī)則》規(guī)定:輪與軸的配合過盈量為0.14—0.25mm。

利用壓力組裝法通過油壓機(jī)的壓力,將車軸的輪座壓裝于車輪轂中,靠金屬的彈性變形的特點(diǎn),采用較合理的配合過盈量,使輪對的輪轂孔做緊密的夾固接合。其配合不產(chǎn)生塑性變形,不松動。

鑒于車輛輪對受力復(fù)雜,使用年限長,加之輪對在制動時閘瓦和車輪磨擦產(chǎn)生的高熱傳導(dǎo)的輪轂會引起輪轂孔的膨脹,軸頸運(yùn)轉(zhuǎn)熱傳導(dǎo)到輪座會引起輪座膨脹等情況《窄軌車輛檢修規(guī)則》規(guī)定壓裝的終壓力按輪轂孔直徑計(jì)算,每100mm小不得低于30噸,大不得超過50噸;

在這樣的高壓和高負(fù)載情況下,很可能在壓裝面產(chǎn)生裂紋,而壓裝部位由于無法接觸到,而且周邊區(qū)域形狀復(fù)雜,一般只能用超聲方法進(jìn)行檢測。而使用超聲相控陣技術(shù)可以更加直觀的顯示缺陷信息,即使缺陷是埋藏在壓裝部位固有信號內(nèi)。

 

2.     檢測對象描述

 

檢測部位為輪對與軸之間的壓裝區(qū),將探頭放置在軸身上,使用相控陣扇掃技術(shù)對壓裝區(qū)域進(jìn)行檢測,并使用編碼器進(jìn)行編碼記錄,以得到整個360度連續(xù)的檢測結(jié)果。

 

 

 

 

3.     使用的設(shè)備:

(1)    Omniscan MX2超聲相控陣系統(tǒng)

(2)    5L32相控陣探頭

(3)    45度楔塊,帶弧度

 

4.     檢測結(jié)果

 

使用相控陣技術(shù)可以得到連續(xù)的扇形掃查視圖,通過分析不同角度下的B掃描視圖,在58度發(fā)現(xiàn)3個缺陷指示,33度發(fā)現(xiàn)3個缺陷指示,41和42度分別發(fā)現(xiàn)1個缺陷指示,但經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)41,42度發(fā)現(xiàn)的缺陷與33度發(fā)現(xiàn)的兩個缺陷實(shí)際上是一個缺陷的頭和尾。而缺陷的中間部分由于混在固有回波中,所以無法分辨。

 

因而得出結(jié)論為在58度(即遠(yuǎn)端)有3個缺陷,在33度(即近端)有3個缺陷,具體分析如下:

良好部位的圖像,其中扇掃圖中的信號為固有回波,在整個掃描的過程中一直存在,不作為缺陷考慮,固有回波之外的信號為缺陷。

 

 

 

1號缺陷,58度角發(fā)現(xiàn),說明缺陷在遠(yuǎn)端(軸外側(cè))

 

 

 

2號缺陷,58度角發(fā)現(xiàn),說明缺陷在遠(yuǎn)端(軸外側(cè))

 

 

 

3號缺陷,58度角發(fā)現(xiàn),說明缺陷在遠(yuǎn)端(軸外側(cè)),但缺陷信號較弱。

 

 

 

4號缺陷,在33度角發(fā)現(xiàn),說明缺陷在近端(軸內(nèi)側(cè)),而且看到的是缺陷的頭部。

 

 

 

4號缺陷,在42度角也被發(fā)現(xiàn),而且看到的是缺陷的尾部,即33度和42度看到的同一個缺陷。判斷依據(jù)是33度和42度角看到缺陷時所處的位置*一致,即上圖和下圖B掃描圖中垂直光標(biāo)數(shù)字657標(biāo)識的位置。

 

 

 

5號缺陷,在33度角發(fā)現(xiàn),說明缺陷在近端(軸內(nèi)側(cè)),而且看到的是缺陷的頭部。

 

 

5號缺陷,在41度角也被發(fā)現(xiàn),而且看到的是缺陷的尾部,即33度和41度看到的同一個缺陷。判斷依據(jù)是33度和41度角看到缺陷時所處的位置*一致,即上圖和下圖B掃描圖中垂直光標(biāo)數(shù)字808標(biāo)識的位置。

 

 

6號缺陷,信號較弱,而且只能看到缺陷頭部,其他部位混在固有回波中。

 

 

 

5.     結(jié)論

 

使用相控陣可以檢測出壓裝部位的裂紋,雖然由于壓裝力的影響使得壓裝部位有固有的反射信號,但使用B掃描成像仍然可以清晰地發(fā)現(xiàn)隱藏在固有反射信號里面的裂紋缺陷。

 

 

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