机车车轴超声波探伤工艺浅析

机车车轴超声波探伤工艺浅析

EquipmentManufactringTechnologyNo.10，2009

机车车轴超声波探伤工艺浅析

司万强，马兰童，余海军

（大同电力机车有限责任公司技术中心工艺开发部，山西大同037038）

摘要：车轴是机车车辆的关键部件，实际运用中普遍采用超声进行无损探伤。在回顾机车车轴超声波探伤方法的基础上，分析了超声波探伤的工艺参数选择。

关键词：机车车轴；超声波；探伤；工艺参数中图分类号：TG115.28+5

文献标识码：B

文章编号：1672-545X（2009）10-0158-02

车轴是机车车辆转向架的关键承载部件，影响行车安全的重要零件，其疲劳破坏直接危及运输安全。如果车轴出现疲

劳损伤并且扩展，就会因断轴而造成列车脱轨，带来灾难性的后果，其安全运转直接关系着铁路运输的安全生产。车轴很容易发生疲劳裂纹，而这种裂纹易发生在车轴压装座的一个短距离内，且完全是隐蔽的。为了及时发现疲劳缺陷，在轮对交付前和使用中，必须进行无损探伤检查。事实上，在不退轮芯的情况下，除超声波外，没有其他方法具有足够的灵敏度能探测这些裂纹。车轴的超声波探伤法，自上世纪50年代采用以来，迄今已应用了50多年，一直是检测车轴疲劳裂纹的重要手段。

中心线交角在45°以上为横裂纹，在45°以下为纵裂纹。

2超声波探伤方法分类

当超声波在钢材中传播时，其能量和声压将会随着传播

材质晶距离的增加而衰减。超声波能量除因散射引起衰减外，

粒度、内部缺陷、化学成分和组织的不均匀性以及耦合条件等也会引起衰减。根据基波衰减程度和波幅的形状，可判断出车轴的各种缺陷。一般在均匀材料中，裂纹的存在将造成材料不连续，这种不连续带来声阻抗的不一致，由反射定理可知，超声波在两种不同声阻抗的介质的界面上会发生反射。通过对疲劳裂纹的特点分析及大量的工艺试验，可以得出这些裂纹的一些超声波特征：一般波形突变，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，以及一些新的探伤方法。

（1）垂直探伤。是从车轴端面与车轴表面垂直的长度方面(轴向)射入纵波超声波的方法。该探伤法主要由两个部分组成：测定超声波的衰减度以了解其穿透工件的情况；检测车轴在全长方向上有否损伤。

1机车车轴的结构

机车车轴的基本结构，包括轴颈、轴肩、车轮座、齿轮座和轴身等，有的还有制动盘座，其中齿轮座安装从动齿轮，接受来自动力源的牵引力，驱动车轴旋转。图1示出了机车车轴的主要结构。

车轮齿轮

车轴

裂纹

垂直探伤

车轴

小裂纹难以检测出来

超声波不易接触裂纹超声波

轴承座

车轮座

齿轮座

图1车轴结构图

图2垂直探伤

机车车轴产生疲劳裂纹，原因是多方面的，既受车轴材质、结构、制造工艺、轮对参数选配等因素的影响，又受机车运用线路状况、运行速度、牵引吨位以及司乘人员操作情况等因素的影响。由于受力特点、受力状态、工作环境的不同，车轴在运用过程中受到弯曲应力、扭转剪切应力及组装应力的同时作用，产生疲劳裂纹的原因是相当复杂的。一般来讲，车轴的疲劳是在车轴与车轮、从动齿轮及制动盘等配合件接触部位的腐蚀和微小滑动产生的磨耗，而在车轴表面形成微孔，在不同的情况下慢慢发展为裂纹。车轴裂纹有横向、纵向两种形式，与车轴

（2）斜角探伤。一般是以37°~45°的折射角，从有曲率的

车轴表面斜方向射入指向目标位置的横波超声波，以检查因有

不能进行齿轮

一侧的探伤

斜角探伤探头

车轴

超声波

裂纹

需打磨干净

齿轮

图3斜角探伤

收稿日期：2009-07-24作者简介：司马强（1981—），男，山西大同人，工程师，研究方向：应用化学。

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