CN1595137A - 双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法，该方法包括超声波发射步骤和超声波接收步骤，其特征是超声波发射步骤使纵波超声波从轮轴端面向轮轴内入射；超声波接收步骤是在上述轮轴端面接受上述超声波反射波。本发明能够十分准确地检测出盘型轮对轮座镶入部内侧的判废裂纹，它具有快速、准确、稳定、高效、简洁的优点。

Description

双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法
技术领域
本发明涉及旅客列车双制动盘型轮对的检测方法，尤其涉及双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法。
背景技术
随着快速旅客列车的普及，双制动盘型轮对正在取代传统的闸瓦制动轮对。由于没有统一的盘型轮对轮座镶入部内侧缺陷的检测方法，国内各铁路局均在摸索和实践着不同的检测方法，目前全路所采用的超声波方法主要有以下两种：一种采取大角度横波探伤法(附图1)；另一种采用分段横波探伤法(附图2)。从理论上分析，以上两种方法都是采用的超声波横波探伤方法，即声传播过程中质点的振动方向与声能的传播方向是垂直的，折射横波在车轴界面产生反射和折射时，由于波的叠加，使得声波的传播方向发生变化，反射回波的声能与理想值存在着一定的差异，对于大角度横波探伤法而言，裂纹的取向与声入射方向的夹角接近60°，此时有一部分声能在此进入“声陷阱”之中，反射回探头的声能相对最小，波的叠加使得信噪比大大降低，横波与纵波相比较，相同频率的横波波长要小于纵波的波长，裂纹的取向与声入射方向的夹角要小于纵波的夹角，横波的裂纹与轮心波之间的关系也较常规的伤波与底波的关系发生了变化。系统为了提高伤波的波幅，不得不提高系统灵敏度，相对的杂波信号也就有所提高。由于这两种方法在检测过程中存在检出灵敏度低、信噪比低或检测过程复杂等原因，实际检测效果并不十分理想。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种能够十分准确地检测出盘型轮对轮座镶入部内侧的判废裂纹的双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法，使其具有快速、准确、稳定、高效、简洁的优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：双制动盘轮对轮座镶入部内侧裂纹的检测方法，该方法包括超声波发射步骤和超声波接受步骤，其特征是超声波发射步骤使纵波超声波从轮轴端面向轮轴内入射；超声波接受步骤是在上述轮轴端面接受上述超声波反射波。
上述超声波发射步骤使用频率为2.8MHZ～4MHZ的纵波超声波。
上述超声波发射步骤在轮轴端部沿半径为22-24mm圆周方向均匀设置三个超声波探头，该三个超声波探头用于发射纵波超声波；所述超声波接受步骤使用上述三个超声波探头接受各自发出的纵波超声波的反射波。
所述三个超声波探头所发射的纵波超声波与法线之间的夹角分别为6～8°、6.5～8.5°、0°，优选7°、7.5°、0°的角度入射。
所述三个超声波探头对车轴端面的压力为1.5～2KG，与车轴端面之间的耦合剂为铁道专用轴承脂。
由于采用了纵波检测，本发明具有以下特点：
1、声传播过程中质点的振动方向与声能的传播方向是一致的；
2、裂纹取向与主声束的传播方向更接近于垂直分布，裂纹能最大限度地被反射回探头晶片；
3、在相同的探测频率下，纵波的波长几乎是横波波长的一倍，使得声能的衰减大大的减低、透过能力增强、对机械加工及压装过程中的界面反射减少，相对提高了系统的信噪比，使得裂纹显示更加清晰。
在采取大角度横波探伤法的轮轴微机控制超声波自动探伤系统中，该处的裂纹波幅为满幅度的80％时，系统的衰减器读数一般为20dB左右，仅仅能满足起码的探伤要求，而且相同深度的裂纹割口，由于车轴材质和工件外形的细微变化，使得缺陷的反射当量存在一定的变化。
作为在现行探伤方法的基础上采用的一项加强措施，在轮轴微机控制超声波自动探伤系统中，采用本发明对现行横波探头检出的同一裂纹进行检测，波幅为满幅度的80％时，系统的衰减器读数均为30dB以上，在现行方法的基础之上提高了10～18dB。
本专用纵波探头最小检出缺陷≥0.5mm。
本发明所采用的入射角度能够很好地克服背景技术中的“声陷阱”现象，主声束与裂纹取向接近90°夹角，使得裂纹的反射当量最大。
本发明能够十分准确地检测出盘型轮对轮座镶入部内侧的判废裂纹，它具有快速、准确、稳定、高效、简洁的优点。
附图说明
图1是现有横波探伤法示意图。
图2是现有分段横波探伤法示意图。
图3是本发明所述方法示意图。
具体实施方式
参照图3，本发明所述方法包括超声波发射步骤和超声波接收步骤，超声波发射步骤在轮轴2端部沿半径为22-24mm圆周方向均匀设置三个超声波探头1，该三个超声波探头用于发射频率为2.8MHZ～4MHZ的纵波超声波；所述超声波接收步骤使用上述三个超声波探头接收各自发出的纵波超声波的反射波。所述三个超声波探头1所发射的纵波超声波与轴线之间的入射角分别为6～8°、6.5～8.5°、0°，优选7°、7.5°、0°的入射角。三个探头1对车轴2端面的压力为1.5～2KG，与车轴端面之间的耦合剂为铁道专用轴承脂。
探头1的主要功能就是实现电能与超声能的相互转换。以7.5°的入射角为例：将探头置于轮轴端面，电能由超声波仪器中的高频振荡发生器产生，由相连接的探头电缆提供给探头。通过探头压电晶片的换能作用，将超声波辐射到被检工件之中，由探头辐射到工件中的超声波，假如它被工件中的缺陷反射回至探头，则被探头接收。
探头的压电晶片将被反射回的那部分声能接收并转换成电能，完成整个探伤过程。
探头的换能作用通常采用压电晶片来实现：当压电晶片受发射电脉冲激励后产生振荡，即可发射脉冲波，这叫逆压电效应。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起的形变可以转换成相应的电信号，是为正压电效应；前者是超声波的发射，后者为超声波的接收。

Claims (5)

1、双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法，该方法包括超声波发射步骤和超声波接收步骤，其特征是超声波发射步骤使纵波超声波从轮轴端面向轮轴内入射；超声波接收步骤是在上述轮轴端面接受上述超声波反射波。
2、按照权利要求1所述双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法，其特征是上述超声波发射步骤使用频率为2.8MHZ～4MHZ的纵波超声波。
3、按照权利要求1或2所述双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法，其特征是所述超声波发射步骤在轮轴端部沿半径为22-24mm的圆周方向均匀设置三个超声波探头，该三个超声波探头用于发射纵波超声波；所述超声波接收步骤使用上述三个超声波探头接收各自发出的纵波超声波的反射波。
4、按照权利要求3所述双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法，其特征是所述三个超声波探头所发射的纵波超声波与轮轴轴线之间的入射角分别为6～8°、6.5～8.5°、0°。
5、按照权利要求3所述双制动盘型轮轴镶入部内侧裂纹的检测方法，其特征是所述三个探头对车轴端面的压力为1.5～2KG，与车轴端面之间的耦合剂为铁道专用轴承脂。
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