礦山絞車車軸超聲波檢測方法的探討

沈勁松

（黑龍江鶴崗鶴礦集團質(zhì)量監(jiān)督站，黑龍江 鶴崗 154100）

1 礦山的絞車車軸損壞分析

礦山的絞車車軸因其絞車的型號不同而大相徑庭，但其均為大型鍛件軸且長度在2-4米之間，其軸徑為100-600毫米不等。此類礦山的大型鍛件內(nèi)部存在著各種類型的缺陷，而其形成的機理較為復(fù)雜，其中超聲波探傷不但能發(fā)現(xiàn)礦山的絞車車軸缺陷，而且無損與礦山的絞車車軸?，F(xiàn)在就讓我們嘗試一下分析礦山的絞車車軸發(fā)生裂紋的原因。

1.1 按其形成工藝大致可分為二種：一種是在冶練和鑄造過程中所形成的疏松、偏析、縮孔與夾雜物；一種則是在其鍛造或熱處理的過程中所形成的裂紋、白點或晶粒粗大等。

1.2 礦山的絞車軸在長期的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)過程中有可能產(chǎn)生的其它一些缺陷。根據(jù)實際的情況。西山礦物局機電總廠對絞車的受力情況進行了分析，選定為安放軸瓦的軸段內(nèi)沿的圓周表面進行徑向探測。這是因為圓周表面是絞車車軸的主鍛面。而經(jīng)鍛打后，某些纖維組織、碳化物將疏松、縮孔成條帶狀分布，且缺陷通常會與主鍛面平行，易于被檢測出來。礦山絞車車軸在生產(chǎn)運轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中，往往的承受著扭轉(zhuǎn)和彎曲的組合變形，且在軸瓦部位受力最大，而彎矩卻也最大。又因為有車軸軸肩的存在，更易在此產(chǎn)生應(yīng)力的集中，所以說此處也是最容易產(chǎn)生裂紋的危險部位。由于軸瓦的保護，此段車軸的表面粗糙度參數(shù)平均較低，探傷靈敏度高，產(chǎn)生誤差小。在實際的探傷中，探傷靈敏度的高低將直接關(guān)系到對檢測結(jié)果進而影響對缺陷的定量及判定。又因為礦山的絞車軸的軸徑不同，且軸與試塊在聲程、材質(zhì)、組織、形狀和表面粗糙度等方面均存在著差異，所以在諸多因素的影響下，在選擇探傷靈敏度時，這些差異的影響均應(yīng)考慮。

2 車軸無損探傷檢測探測條件2.1

在無損探傷檢測過程中，探頭的選擇應(yīng)根據(jù)礦山的絞車軸的軸徑不同。而選擇不同的超聲波檢測設(shè)備?？煞謩e選用覬14、覬20探測頻率為2.5MHz的直探頭。

2.2 在探測礦山絞車車軸表面粗糙時，探測面主要是軸的外圓表面。為保證良好的聲耦臺，探測面表面粗糙度應(yīng)為Ra≥1.6m，至少不低于Ra=3.2μm。

2.3 靈敏度的校正。軸類鍛件探測時常用的探測靈敏度為2mm平底孔。首先用直探頭在IIW試塊上進行聲程定位，然后將探頭置于cs-l系列的平底孔試塊上，找到平底孔2(或4)所對應(yīng)的最高回波，調(diào)至基準(zhǔn)高度80%并記錄此時衰減器的讀數(shù)dB1。而由于要考慮到各因素對dB值的影響，即△=△g+△G+△β+△ɑ+△b+△c+△d式中△g-聲程不同引起的dB差。

△G-反射體大小、形狀不同引起的dB差

△β-表面耦合引起的dB差。

△ɑ-材質(zhì)對聲波衰減的不同引起的dB差

△b-表面形狀不同引起的dB差

△c-底面凹凸引起的dB差

△d-底面傾斜引起的dB差

大多需要考慮此七種因素，而具體到絞車軸則只須考慮前五種因素。對于礦山絞車車軸來講，則須參考鍛件的要求，而覬2平底孔缺陷不漏檢。故

△ɑ=a1*s1/s2或△ɑ=a2*覬2/覬1

式中s1-試塊的聲程

s2-工件的聲程(即軸徑).

覬2-試塊的平底孔

覬1-為檢測要求

△ɑ由 a1=001(dB/mm)而 a2=002(dB/mm)決定

式中a1-試塊雙程材質(zhì)衰減系數(shù)

a2-工件雙程材質(zhì)衰減系數(shù)

上述數(shù)據(jù)由軸徑的具體尺寸計算而得，其中△c和△b可測得。故探傷靈敏度為dB2=dB1+△c，在以此進行的探傷過程中，找到缺陷波后，調(diào)至基準(zhǔn)高度80%，記錄此時的分貝數(shù)dBs。

2.4 車軸缺陷的定位；從車軸的內(nèi)部斜角探傷與從實心軸表面的斜角探傷原理相同，但如若從探頭到缺陷的距離為其實軸的1/3時，可以提高探傷的靈敏度。我們所謂的斜角探傷方式是使超聲波從探傷面傾斜入射，從而接收從缺陷嗄射來的回波.從而檢測出缺陷的一種無損探傷檢測方法。如果沒有缺陷.就沒有回波返回，從有無回波即可判定有無缺陷。

2.5 車軸缺陷的定量。車軸缺陷可根據(jù)其渡形的變化而進行概略的定性。對缺陷的意陛分析，依賴于對波形形狀的觀察和波形變化的觀察，當(dāng)結(jié)合絞車軸在整個制造工藝過程中的情況時，軸內(nèi)可能出現(xiàn)的幾種缺陷，而在實際探傷中缺陷波在熒光屏上的反映是不同的。如游動波形的出現(xiàn)說明有一個相對于檢測點的深度在不斷變化的缺陷，可能存在著危險性缺陷(如中心孔的徑向裂紋)。如疏松可能出現(xiàn)很小的叢生缺陷反射信號，則底渡明顯降低；當(dāng)縮孔存在時，反射信號很強，且軸衙連續(xù)存在；縮孔較大時，底波嚴(yán)重衰減，甚至消失。對于中心夾雜物，缺陷反射信號在熒光屏上相對于鍛件的中心位置呈叢狀波形、晶粒粗大的波形a裂紋缺陷反射渡呈游離不定狀態(tài)、撤陷的定性分析，更加依賴于對波形變化的觀察。判定時，需認(rèn)真分析波形的變化規(guī)律、游動的距離與底波的關(guān)系以及最大缺陷渡顯示的位置等應(yīng)綜合考慮。根據(jù)實際情況，必要時輔助于斜探頭，有助于發(fā)現(xiàn)一些徑向的片狀缺陷，增加探傷的可靠性。

例：因為要求是覬2平底孔的不漏檢，所以缺陷當(dāng)量是可以根據(jù)以下公式計算出：

△dB=dB3-dB2

△dB=40kg*覬1/S1*S2*覬2

可解得：覬1=()當(dāng)量

式中S1-被測軸的軸徑覬2=2

S2-缺陷的聲程

2.6 超聲波校正靈敏度。將探頭置于csl系列平底孔，試塊上衰減器恢復(fù)到dB1，觀察回波高是否達到基準(zhǔn)波高80%，如無差異的話，此次探傷有效，否則存在誤差，需重新測定。

3 結(jié)論

經(jīng)過對各礦絞車軸的檢測，此測試方法應(yīng)用在絞車軸探傷中是可行的，能較好地發(fā)現(xiàn)軸內(nèi)所在的平行于主教面的缺陷，并可大致地確定缺陷的當(dāng)量、位置、深度及其性質(zhì)。在現(xiàn)場測試中，對發(fā)現(xiàn)有缺陷的軸段，應(yīng)輔助于斜探頭，可在端面進行探測，必要時配合無損檢測其它手段，力求更確切地確定典巨質(zhì)和形狀。

周期地對在役絞車軸進行檢測、資料存擋，有助于隨時發(fā)現(xiàn)一些危險性缺陷及缺陷的發(fā)展情況，保證安全運行。在設(shè)備上，應(yīng)盡一步完善現(xiàn)場的隨機記錄，盡量地排除一些人為因素給探傷結(jié)果帶來的不良影響。完善、制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以便在工作中有據(jù)可查，增強其可比性。

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