鐵路機車整體車輪缺陷分析與超聲波檢測

張春梅

摘要：我國鐵路運輸最重要的交通工具之一就是鐵路機車，其在客運和貨運方面發(fā)揮出了巨大的作用，如果鐵路機車出現(xiàn)了故障，就會給社會經(jīng)濟帶來極大的損失，情況嚴重的還會出現(xiàn)人員傷亡，并對社會造成惡劣影響。所以需要從各關(guān)鍵部分入手，對鐵路機車的質(zhì)量實施更強有力的缺陷檢測，如此能夠為鐵路交通運行提供重要的安全保障。

關(guān)鍵詞：鐵路機車;整體車輪缺陷分析;超聲波檢測

由于超聲波探傷技術(shù)的優(yōu)勢有許多，各個領(lǐng)域都將其應(yīng)用到了無損探傷檢測中，具有十分關(guān)鍵的作用，不僅可以實現(xiàn)對探傷效率的有效提升，同時，還能夠進行更加準確的探測，并且能夠與先進的計算機成像等技術(shù)同時使用，還能夠更加直觀地模擬探測數(shù)據(jù)，能夠更加準確的分析探測結(jié)果，所以，鐵路局在檢測機車車輪缺陷時，良好地應(yīng)用了這一技術(shù)，能夠有效的保證鐵路機車的高質(zhì)量、安全運行。

一、整體車輪缺陷分析

HXD2C屬于我國電機機車最核心的車型，此類車型是我國自行研發(fā)的，借鑒了國內(nèi)外優(yōu)秀、成熟的電力機車技術(shù)，其采用了現(xiàn)代技術(shù)和良好的工藝，并且具有較強的兼容性和適用性等，在應(yīng)用機車的過程中，發(fā)現(xiàn)有剝離或裂損等問題出現(xiàn)在機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，對整個題錄機車進行了分析。

（一）輞裂

在高速運行鐵路機車的過程中，在各種應(yīng)用的影響下，車輪會形成疲勞裂紋源。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，通常不會形成崩裂，只會出現(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，進而對機車的安全運行造成影響。

（二）剝離

機車整體車輪的質(zhì)量問題中，最為常見的就是車輪踏面剝離，同時也是造成機車整體車輪失效的重要原因，無法保證機車運行的安全性。制動熱或輪軌接觸會對踏面圓周造成影響，進而導(dǎo)致龜紋狀或魚鱗狀在踏面表層金屬中的形成，慢慢地會轉(zhuǎn)變?yōu)樗榱鸦虮∑瑺畹魤K。車輪踏面之所以會出現(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)、整體碾鋼輪以及運行時間和運行線路等。在運行機車的過程中，由于高速行駛會產(chǎn)生較大的制動，因此也會形成相應(yīng)的摩擦力，同時還會產(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接觸，金屬中會形成全新的金相組織，進而導(dǎo)致馬氏體組織更易脆裂。所以，需要為機車運行制定更高質(zhì)量的線路，組好對輪對材質(zhì)的改善，如此能夠減少剝離現(xiàn)象在機車整體車輪中的出現(xiàn)，具有十分重要的作用。

二、超聲波探傷技術(shù)在鐵路機車車輪缺陷檢測中的應(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，由于超聲波在方向性和頻率方面具有一定的優(yōu)勢，在進行具體探測的過程中，通過對較窄的波束的發(fā)射，能夠使其更加穩(wěn)定地在介質(zhì)中進行傳播，在接觸到缺陷部位時會改變波長，導(dǎo)致反射波出現(xiàn)異常表現(xiàn)，如此，能夠?qū)崿F(xiàn)對缺陷部位的準確反映，而通過對高能量的傳播，也能夠減少探測帶來的影響，進而實現(xiàn)高效、高質(zhì)量的無損探傷檢測。

（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)雜的車輪踏面帶來的不利影響，采用水浸法對車輪表面進行檢測，無法接觸超聲波探頭，因此就不會從形狀和粗糙度等方面，對被測表面造成影響，在實施高質(zhì)量檢測的同時，檢測設(shè)備探頭無須與被測試件進行長期接觸，因此不會受到損壞，從使用效率和使用壽命方面，對檢測設(shè)備進行了加強。2.多通道探傷法，此類方法具有許多的優(yōu)點，在掃描檢測速度和成像處理方面具有一定的優(yōu)勢，能夠從檢測效率、缺陷顯示和精確分析方面，實現(xiàn)對超聲波探傷技術(shù)的提升，能夠用于檢測鐵路整車車輪。

（二）主要成像方式

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

（三）計算機成像處理

在采用超聲波成像技術(shù)進行檢測的過程中，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，通過收集檢測和對比各類波形，能夠?qū)崿F(xiàn)對各類缺陷的準確判斷，該缺陷能夠遮擋住車輪內(nèi)部投入的所有超聲波，最終檢測信號的底波中可能不存在觸底反射痕跡，因此，在分析波形圖的過程中，需要重點做好辨別工作。

由于如上幾類回波信號具有顯著的時間規(guī)律，因此，可以采用計算機程序進行處理，在移動檢測設(shè)備探頭的過程中，能夠直接采用掃描線圖來表示所采集的數(shù)據(jù)信號，采用不同的顏色來呈現(xiàn)哪些部分存在缺陷，所設(shè)置的幅度需要不同于無缺陷部分，并且需要結(jié)合缺陷反射波，采用不同的色調(diào)來表現(xiàn)不同程度的缺陷，通過對計算機系統(tǒng)的借助，能夠?qū)崿F(xiàn)對信號數(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)對車輪缺陷的準確展示。

結(jié)束語

總的來說，超聲波無損探傷在眾多探傷技術(shù)中具有較高的可靠性，在檢測鐵路機車車輪時具有十分重要的作用，在進行檢測的過程中，需要根據(jù)具體的檢測條件和超聲波探傷技術(shù)的優(yōu)勢，對各類探傷法和成像法進行合理的確定，在成像處理環(huán)節(jié)充分體現(xiàn)計算機技術(shù)的特點，鐵路局在檢測機車車輪缺陷時，良好地應(yīng)用了這一技術(shù)，能夠有效的保證鐵路機車的高質(zhì)量、安全運行。需要做好對檢測效率、檢測成本的提升和降低，能夠及時有效的處理所發(fā)現(xiàn)的車輪質(zhì)量缺陷，并且需要做好對超聲波探傷技術(shù)的加強創(chuàng)新，在未來更好地發(fā)揮出超聲波探傷技術(shù)的優(yōu)勢。

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