鐵路機(jī)車整體車輪缺陷分析與超聲波檢測(cè)

張春梅

摘要∶我國(guó)鐵路運(yùn)輸最重要的交通工具之一就是鐵路機(jī)車，其在客運(yùn)和貨運(yùn)方面發(fā)揮出了巨大的作用，如果鐵路機(jī)車出現(xiàn)了故障，就會(huì)給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)極大的損失，情況嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)人員傷亡，并對(duì)社會(huì)造成惡劣影響。所以需要從各關(guān)鍵部分入手，對(duì)鐵路機(jī)車的質(zhì)量實(shí)施更強(qiáng)有力的缺陷檢測(cè)，如此能夠?yàn)殍F路交通運(yùn)行提供重要的安全保障。

關(guān)鍵詞：鐵路機(jī)車;整體車輪缺陷分析;超聲波檢測(cè)

由于超聲波探傷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有許多，各個(gè)領(lǐng)域都將其應(yīng)用到了無(wú)損探傷檢測(cè)中，具有十分關(guān)鍵的作用，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)探傷效率的有效提升，同時(shí)，還能夠進(jìn)行更加準(zhǔn)確的探測(cè)，并且能夠與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)成像等技術(shù)同時(shí)使用，還能夠更加直觀地模擬探測(cè)數(shù)據(jù)，能夠更加準(zhǔn)確的分析探測(cè)結(jié)果，所以，鐵路局在檢測(cè)機(jī)車車輪缺陷時(shí)，良好地應(yīng)用了這一技術(shù)，能夠有效的保證鐵路機(jī)車的高質(zhì)量、安全運(yùn)行。

一、整體車輪缺陷分析

HXD2C屬于我國(guó)電機(jī)機(jī)車最核心的車型，此類車型是我國(guó)自行研發(fā)的，借鑒了國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀、成熟的電力機(jī)車技術(shù)，其采用了現(xiàn)代技術(shù)和良好的工藝，并且具有較強(qiáng)的兼容性和適用性等，在應(yīng)用機(jī)車的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)有剝離或裂損等問題出現(xiàn)在機(jī)車整體車輪或輪緣部位。本文從車輪剝離和車輪輞裂方面入手，對(duì)整個(gè)題錄機(jī)車進(jìn)行了分析。

二、輞裂

在高速運(yùn)行鐵路機(jī)車的過(guò)程中，在各種應(yīng)用的影響下，車輪會(huì)形成疲勞裂紋源。導(dǎo)致疲勞裂紋源出現(xiàn)的主要原因是，在制造整體車輪期間，所采用的材料中夾雜著非金屬物質(zhì)，此類物質(zhì)的分布規(guī)律通常并不固定，經(jīng)過(guò)壓軋后所形成的顆粒為片狀或更小。如果在車輪中的缺陷具有較大深度，通常不會(huì)形成崩裂，只會(huì)出現(xiàn)周向裂紋;如果埋藏深度并不大，那么就更易導(dǎo)致大面積車輪塊地掉落，進(jìn)而對(duì)機(jī)車的安全運(yùn)行造成影響。

三、剝離

機(jī)車整體車輪的質(zhì)量問題中，最為常見的就是車輪踏面剝離，同時(shí)也是造成機(jī)車整體車輪失效的重要原因，無(wú)法保證機(jī)車運(yùn)行的安全性。制動(dòng)熱或輪軌接觸會(huì)對(duì)踏面圓周造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致龜紋狀或魚鱗狀在踏面表層金屬中的形成，慢慢地會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樗榱鸦虮∑瑺畹魤K。車輪踏面之所以會(huì)出現(xiàn)剝離主要是由于沒有采用匹配的輪軌材質(zhì)、閘瓦材質(zhì)、整體碾鋼輪以及運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行線路等。在運(yùn)行機(jī)車的過(guò)程中，由于高速行駛會(huì)產(chǎn)生較大的制動(dòng)，因此也會(huì)形成相應(yīng)的摩擦力，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的熱量和擦傷，如果軌面雨水與高熱車輪表面在此時(shí)接觸，金屬中會(huì)形成全新的金相組織，進(jìn)而導(dǎo)致馬氏體組織更易脆裂。所以，需要為機(jī)車運(yùn)行制定更高質(zhì)量的線路，組好對(duì)輪對(duì)材質(zhì)的改善，如此能夠減少剝離現(xiàn)象在機(jī)車整體車輪中的出現(xiàn)，具有十分重要的作用。

四、超聲波探傷技術(shù)在鐵路機(jī)車車輪缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用

想要發(fā)揮出超聲波探傷技術(shù)的作用，就需要結(jié)合一系列超聲波所具有的特點(diǎn)，由于超聲波在方向性和頻率方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，在進(jìn)行具體探測(cè)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)較窄的波束的發(fā)射，能夠使其更加穩(wěn)定地在介質(zhì)中進(jìn)行傳播，在接觸到缺陷部位時(shí)會(huì)改變波長(zhǎng)，導(dǎo)致反射波出現(xiàn)異常表現(xiàn)，如此，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)缺陷部位的準(zhǔn)確反映，而通過(guò)對(duì)高能量的傳播，也能夠減少探測(cè)帶來(lái)的影響，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量的無(wú)損探傷檢測(cè)。

（一）常用的超聲波探傷方法

1.水浸式探傷法，采用此類方法能夠使超聲耦合免于受到復(fù)雜的車輪踏面帶來(lái)的不利影響，采用水浸法對(duì)車輪表面進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法接觸超聲波探頭，因此就不會(huì)從形狀和粗糙度等方面，對(duì)被測(cè)表面造成影響，在實(shí)施高質(zhì)量檢測(cè)的同時(shí)，檢測(cè)設(shè)備探頭無(wú)須與被測(cè)試件進(jìn)行長(zhǎng)期接觸，因此不會(huì)受到損壞，從使用效率和使用壽命方面，對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行了加強(qiáng)。2.多通道探傷法，此類方法具有許多的優(yōu)點(diǎn)，在掃描檢測(cè)速度和成像處理方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，能夠從檢測(cè)效率、缺陷顯示和精確分析方面，實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波探傷技術(shù)的提升，能夠用于檢測(cè)鐵路整車車輪。

（二）主要成像方式

在鐵路機(jī)車中采用成像技術(shù)檢測(cè)整體車輪缺陷的過(guò)程中，首先需要做好對(duì)探頭的合理布置，并且對(duì)其角度進(jìn)行良好的調(diào)整，如此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)掃描信號(hào)的高效收集，然后需要移動(dòng)探頭，采用二維掃描的方式來(lái)檢查存在缺陷的車輪踏面，以二維圖像的形式來(lái)呈現(xiàn)缺陷部位，如此能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)掃描時(shí)間的節(jié)省，并開展更具針對(duì)性的缺陷成像。

（三）計(jì)算機(jī)成像處理

在采用超聲波成像技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，車輪試件接收到超聲波后所形成的波形主要由四種，分別來(lái)自于最初環(huán)節(jié)、自試件表面、試件內(nèi)部底面以及缺陷部位的反射和透射，結(jié)合該原理，通過(guò)收集檢測(cè)和對(duì)比各類波形，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類缺陷的準(zhǔn)確判斷，該缺陷能夠遮擋住車輪內(nèi)部投入的所有超聲波，最終檢測(cè)信號(hào)的底波中可能不存在觸底反射痕跡，因此，在分析波形圖的過(guò)程中，需要重點(diǎn)做好辨別工作。

由于如上幾類回波信號(hào)具有顯著的時(shí)間規(guī)律，因此，可以采用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行處理，在移動(dòng)檢測(cè)設(shè)備探頭的過(guò)程中，能夠直接采用掃描線圖來(lái)表示所采集的數(shù)據(jù)信號(hào)，采用不同的顏色來(lái)呈現(xiàn)哪些部分存在缺陷，所設(shè)置的幅度需要不同于無(wú)缺陷部分，并且需要結(jié)合缺陷反射波，采用不同的色調(diào)來(lái)表現(xiàn)不同程度的缺陷，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的借助，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的快速處理，在完成掃描工作后，還能夠獲取到車輪掃描圖，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車輪缺陷的準(zhǔn)確展示。

結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，超聲波無(wú)損探傷在眾多探傷技術(shù)中具有較高的可靠性，在檢測(cè)鐵路機(jī)車車輪時(shí)具有十分重要的作用，在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，需要根據(jù)具體的檢測(cè)條件和超聲波探傷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)各類探傷法和成像法進(jìn)行合理的確定，在成像處理環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)，鐵路局在檢測(cè)機(jī)車車輪缺陷時(shí)，良好地應(yīng)用了這一技術(shù)，能夠有效的保證鐵路機(jī)車的高質(zhì)量、安全運(yùn)行。需要做好對(duì)檢測(cè)效率、檢測(cè)成本的提升和降低，能夠及時(shí)有效的處理所發(fā)現(xiàn)的車輪質(zhì)量缺陷，并且需要做好對(duì)超聲波探傷技術(shù)的加強(qiáng)創(chuàng)新，在未來(lái)更好地發(fā)揮出超聲波探傷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

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