机车车轴超声波探伤工艺zzz模板.doc

目 录序言1摘要2第一章 绪论1.1无损探伤一意义31.2机车车轴产生缺点原因及危害31.3车轴超声波探伤发展介绍3第二章 超声波探伤方法分类2.1垂直探伤5 2.2斜角探伤5 2.3局部探伤6 2.4新车轴探伤法7.第三章超声波探伤工艺参数选择 3.1超声波探头选择8 3.2耦合剂选择83.3 超声波探伤对比试块及其制作8结束语 10参考文件11前 言车轴是机车车辆转向架关键承载部件，影响行车安全关键零件，其疲惫破坏直接危及运输安全。假如车轴出现疲 劳损伤而且扩展，就会因断轴而造成列车脱轨，带来灾难性 后果，其安全运转直接关系着铁路运输安全生产。车轴很容 易发生疲惫裂纹，而这种裂纹易发生在车轴压装座一个短距离内，且完全是隐蔽。为了立即发觉疲惫缺点，在轮对交 付前和使用中，必需进行无损探伤检验。实际上，在不退轮芯 情况下，除超声波外，没有其它方法含有足够灵敏度能探 测这些裂纹。车轴超声波探伤法，自上世纪 50 年代采取以来迄今已应用了 50 多年，一直是检测车轴疲惫裂纹关键 手段，机车车轴基础结构，包含轴颈、轴肩、车轮座、齿轮座和 轴身等，有还有制动盘座，其中齿轮座安装从动齿轮，接收 来自动力源牵引力，驱动车轴旋转。机车车轴产生疲惫裂纹，原因是多方面，既受车轴材质、结构、制造工艺、轮对参数选配等原因影响，又受机车运 用线路情况、运行速度、牵引吨位和司乘人员操作情况等因 素影响。因为受力特点、受力状态、工作环境不一样，车轴在 利用过程中受到弯曲应力、扭转剪切应力及组装应力同时作 用，产生疲惫裂纹原因是相当复杂。通常来讲，车轴疲惫 是在车轴和车轮、从动齿轮及制动盘等配合件接触部位腐蚀 和微小滑动产生磨耗，而在车轴表面形成微孔，在不一样情况下慢慢发展为裂纹。摘 要车轴是机车车辆关键部件，实际利用中普遍采取超声进行无损探伤。在回顾机车车轴超声波探伤方法基础上，分析了超声波探伤工艺参数选择。关键词：机车车轴;超声波;探伤;第一章 绪论1.1无损检测意义在不损害材料或结构情况下，采取某种技术，对检测对象内部和表面进行探测，从接收信号中提取出需要信息，或判定材料或结构完整性，或取得材料或结构一些性质。而无损检测最常见方法有超声波探伤，（UT）适适用于工件内部和表面缺点检测；磁粉探伤（MT）适适用于铁磁性材料及表面和近表面缺点检测；渗透探伤（PT）适适用于表面开口缺点；涡流探伤(ET),适适用于导体及表面和近表面缺点检测；射线探伤（RT），适适用于内部缺点检测，其中超声波探伤适用范围最广。1.2机车车轴产生缺点原因及危害车轴是机车机械部分关键部件，对机车车轴实施超声波探伤是确保铁路运输和安全预防发生断裂事故关键步骤。机车车轴在运行中承受着挤压扭曲和冲击等交变应力其常出现缺点原因包含：1、车轴加工制作时因为原材料内部缺点造成缩孔，疏松，夹杂模锻裂纹等及热处理产生热裂纹，晶粒粗大。2、车轴在冷加工后产生晶粒粗大，表面应力集中等缺点3、在役车轴在使用过程中产生疲惫裂纹缺点。机车车轴在运行中，极易在轴颈轮座内外侧，齿轮轮座内外侧，轴身部分产生疲惫裂纹，这些裂纹一旦产生便会快速发展，继而造成车轴断裂事故，给铁路运输带来很大隐患。统计表明，今年来中国机车多种走行轴全部有冷切事故发生，这不仅限制了铁路行车速度提升，而且给人民生命财产造成极大威胁。1.3车轴超声波探伤发展介绍中国车轴无损检测技术和设备研究始于1952年，关键研究车辆车轴手工损伤。采取方法是用纵波反射法检测较大缺点；1960年后使用斜入射横波检测轮座部位，1973年开展了斜入射纵波不解体探伤方法研究1978年用于生产，1980年研发了机车车辆车中自动化探伤设备。1998年北京铁路局开展了大型养路机械车轴探伤技术和流通到超声波探伤仪及专用组合探头研究。首创了大型养路机械车轴超声波探伤新方法。这种方法能够检测出车轴轴颈.1mm轮座2mm齿轮座5mm和轴身10平底孔当量缺点及车轴透声性能。于经过判定并用于生产。北京铁路局开展了提速机车（DF11.SS9）车轴超声波成像技术研究，经过判定。 第二章超声波探伤方法分类当超声波在钢材中传输时，其能量和声压将会伴随传输 距离增加而衰减。超声波能量除因散射引发衰减外，材质晶 粒度、内部缺点、化学成份和组织不均匀性和耦合条件等 也会引发衰减。依据基波衰减程度和波幅形状，可判定出车 轴多种缺点。通常在均匀材料中，裂纹存在将造成材料不 连续，这种不连续带来声阻抗不一致，由反射定理可知，超 声波在两种不一样声阻抗介质界面上会发生反射。经过对 疲惫裂纹特点分析及大量工艺试验，能够得出这些裂纹部分超声波特征：通常波形突变，波形不连续。超声波探伤法分为垂直探伤、斜角探伤和局部探伤，和部分新探伤方法。2.1垂直探伤：垂直探伤是从车轴端面和车轴表面垂直长度方面 (轴向) 射入纵波超声波方法。该探伤法（图一）关键由两个部分组成：测定超声波衰减度以了解其穿透工件情况；检测车轴在全长方向上有否损伤。 图一 垂直探伤2.2斜角探伤：斜角探伤（图二）通常是以 37 45折射角，从有曲率车轴表面斜方向射入指向目标位置横波超声波，以检验因有零配件而不能用磁粉探伤检验到齿轮座、轮座、制动盘座等 部位。斜角探伤比局部探伤更能检测出细小伤痕，不过为便 于探伤，必需把车轴表面打磨洁净。另外，因为超声波射入角 度受到限制，一些在强度上极其关键配合部位探伤就难以 进行，如齿轮一侧部位。如能提升局部探伤精度，把斜角探伤 用局部探伤替换，就能降低维修成本和提升工作效率。 图二 斜角探伤2.3局部探伤：局部探伤（图三）通常是以 1015折射角，从车轴端面斜向射入目标位置纵波超声波，该方法称之为纵波斜角探伤。 图三 局部探伤它即使含有和斜角探伤法相同精度水平，但存在以下问题：在装有轴承状态下，对车轴进行探伤时穿过轴承内圈产生回波，和从裂纹往返波难以识别，而不能确保检测精 度；车轮更换时，在轴端打钢印场所下会使探头和车轴接触 不良，难以确保精度；不能像垂直探伤那样探伤车轴全体，所以仅以局部探伤检验车轴时，要多个探头，作业过程繁杂。2.4新车轴探伤法：新车轴探伤法是从提升探伤精度和降低维修成本两方面考虑，应采取图四所表示带自动判定功效多波道、旋 转式局部探伤方法。因为探头接触面装在轴端，所以能消除 斜角探伤大范围打磨作业 图四 新车轴探伤方法第三章超声波探伤工艺参数选择3.1超声波探头确实定固连在超声波探伤机上超声 波探头，是探伤机关键部分，其尺寸形状及其相关参数选择 得合理是否，直接影响到探伤正确度。为确保探伤时探头检 测面和被测部位良好接触，增加接触面积，改善耦合条件， 提升透声效果，通常依据实际情况将探头检测面加工成平面， 或带有一定曲率圆弧面。若探头采取斜探头，其折射角选择也将影响探伤效果，应确保声束能扫查到整个探伤面，能 发觉关键缺点，有足够探伤灵敏度。通常折射角选择过大或 过小，全部会影响超声波声程，从而影响探伤灵敏度，使车轴上 疲惫裂纹检出率降低。为此，可经过多种不一样折射角探 头，对车轴进行对比试验，并参考疲惫裂纹特点确定超声波 探头最好折射角。另外，超声波探头频率，也是一个相当关键参数，频率应确保在要求最大距离上探测出要求发 现最小缺点，并还有一定余量，且有足够信噪比。合适 地选择适宜频率，不仅能确保超声波声束指向角，有利于 检出小且能有效地阻止超声波能量大幅衰减。经过 对车轴试块大量试验和分析，确定超声波探头频率，通常为 110 MHz。3.2耦合剂选择超声波在传输过程中，碰到不一样介 质时，会发生反射和折射。为确保足够折射率，超声波探伤须在介质界面上涂覆耦合剂，以尽可能降低超声波能量损 失。耦合剂种类很多，需要依据车轴材质和实际探伤状态， 合适地选择，以确保良好声耦合。通常耦合剂要求有以下性能：轻易黏附，有足够浸润性，对人体无害，对车轴无腐蚀 性，易清除。所以，多选择多种型号机油，和树脂、浆糊等。3.3超声波探伤对比试块及其制作为确保超声波探伤具 有足够灵敏度，需要依据技术条件和车轴制造使用要求，制作和实际车轴相同结构和外形尺寸对比试块，以供探伤时使用。在试块上对应部位，按车轴疲惫裂纹特点仿真刻 制一系列人工缺点，其中，在试块压装部位（相当于实际 车轮、从动齿轮、制动盘等部件镶入部位）人工缺点 深度通常为 2.5 mm 左右；在试块非压装部位人工缺点深 度通常为 0.6 mm 左右。 结束语总而言之，机车车轴作为关系行车安全关键部件，在交付前和使用中，必需进行无损探伤检验。超声波探伤是机车车轴无损探伤关键手段，关键分为垂直探伤、斜角探伤和局部 探伤，和部分新探伤方法。超声波工艺参数选择，必需慎重考虑探头、耦合剂和对比试块三个方面。 参考文件1 李家伟, 陈积懋. 无损检测手册M. 北京: 机械工业出版社, .2 曾海云 电力机车和城轨车辆；中国铁道出版社 ，3 邓嘉鸣. 高速动车空心车轴超声波探伤工艺；中国铁道出版社4 王广杰. 轨道车辆车轴成形设备及工艺研究D. 吉林: 吉林大学, .