HXD3型電力機(jī)車車軸超聲波探傷輪座壓裝部裂紋與壓痕回波的研究

支立偉

摘 要：指出HXD3型電力機(jī)車車軸超聲波探傷輪座壓裝部回波特點，對輪座壓裝部裂紋與壓痕回波進(jìn)行分析，以減少探傷過程中的誤判。

關(guān)鍵詞：電力機(jī)車；車軸；超聲波探傷；裂

車軸是機(jī)車走行部最重要的部件之一，它起著承載重量、傳遞牽引力等作用。其中車軸輪座壓裝部位集中了多種應(yīng)力的相互作用，有輪軸壓裝引起的壓裝應(yīng)力，還有靜動載荷引起的靜應(yīng)力和動應(yīng)力等。因此，輪座壓裝部位是車軸產(chǎn)生疲勞裂紋的主要部位。HXD3型電力機(jī)車檢修要求使用超聲波探傷方法對車軸進(jìn)行探傷，以預(yù)防車軸切軸事故的發(fā)生。

筆者現(xiàn)對輪座壓裝部壓痕與裂紋回波進(jìn)行分析，以減少探傷過程中的誤判。

1 輪座壓裝部超聲波探傷條件及方法

1.1 探傷條件

1.1.1儀器型號

選用數(shù)字式超聲波探傷儀，性能應(yīng)符合JB/T10061-1999《A型脈沖反射式超聲波探傷儀通用技術(shù)條件》。

1.1.2探頭型號

選用2.5PK1、2.5PK1.5橫波斜探頭，探頭性能指標(biāo)及測試方法應(yīng)符合JB/T10062-1999《超聲探傷用探頭性能測試方法》。

1.1.3耦合劑

采用機(jī)油作為耦合劑。

1.1.4設(shè)備調(diào)整

使用相應(yīng)試塊依次將儀器的探頭前沿、K值、聲速、零點等調(diào)整準(zhǔn)確。

1.1.5靈敏度調(diào)整

將K1.0的探頭置于實物車軸人工裂紋試塊軸頸上，調(diào)節(jié)儀器掃查輪座部位，調(diào)整人工缺陷A的最高回波位置與人工缺陷實際位置一致，并將缺陷回波調(diào)整到熒光屏垂直滿幅的80%，再增益6dB作為掃查靈敏度。同理以人工缺陷B調(diào)整K1.5探頭的靈敏度。（見圖1）

1.2 探傷方法

1.2.1 儀器閘門調(diào)節(jié)

根據(jù)車軸尺寸，調(diào)節(jié)儀器閘門，使得輪座壓裝部疲勞裂紋反射波剛好落入閘門內(nèi)。

1.2.2 探頭移動區(qū)域

探頭移動區(qū)域必須保證探頭主聲束掃查到壓裝部全部區(qū)域，探頭移動范圍及探測區(qū)域參照表1和圖2；

探傷時，使探頭受力均勻，以20～50mm/s的速度在軸頸或軸身上沿軸向往復(fù)移動，與車軸的圓周運動復(fù)合成如圖2所示的移動軌跡，并應(yīng)有10%的相互覆蓋。

2 輪座壓裝部裂紋與壓痕回波分析

輪座壓裝部回波如圖3所示，反射體垂直埋深252mm，結(jié)合HXD3型電力機(jī)車車軸尺寸判斷，該反射體位置位于輪座壓裝部表面部位。反射回波較低，呈草狀，且在整個輪座鑲?cè)氩恳恢芫嬖?。探頭在軸頸處左右移動時，反射波強(qiáng)烈且穩(wěn)定；探頭在軸頸處前后移動時，反射波很快消失。疲勞裂紋，裂紋波在一次聲程內(nèi)出現(xiàn)。波形窄而尖銳，反射強(qiáng)烈，裂紋波附近無其他雜波。由于裂紋波為聲束遇到裂紋直接反射而形成，所以形成一個單獨的波形。探頭在軸頸處左右移動時，裂紋波位置不變，高度有變化。探頭在軸頸處前后移動時，裂紋波位置和高度均發(fā)生變化。

3 結(jié)語

通過分析可知，輪座壓裝部裂紋與壓痕回波的相同點為：回波位置均在車軸表面，且在軸圓周方向均有一定延伸，隨探頭的移動，回波狀態(tài)均發(fā)生變化。不同點為：裂紋回波較壓痕回波更尖銳，反射更強(qiáng)烈，且隨探頭移動的規(guī)律也存在差異?？偨Y(jié)研究車軸超聲波探傷的規(guī)律，辨別不同反射回波的特點，有利于提高車軸超聲波檢測的準(zhǔn)確性，防止不必要的誤判。