在役机车实心轴超声探伤方法

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1、第38卷第9期铁道技术监督质量检验Vo1．38No．9RAIlwAYQtALl13(：()TROL【】【ALI1、MANA(；EMENFANDINSIECFION在役机车实心轴超声探伤方法田军，孙小美，高晓蓉，李金龙，郭建强(中铁第四勘察设计院集团有限公司设备处，湖北武汉430063)摘要：车轴是机车的关键走行部件，使用中必须进行检测。在介绍机车实心轴结构及分析车轴断裂原因的基础上，列举了几种适用不同探伤条件下的机车实心轴超声波探伤方法，并对各种方法进行了比较。介绍国际上先进的车轴超声探伤设备的检测方案。关键词：机车；车轴；超声波探伤中图分类号：U269．322文献标识码：B文章编

2、号：1006—9178(2010)09—0017—04辆车轴的轴身自轮座向中央逐渐缩小，也有一些轴0引言身通长为圆柱形。柴油机车和电力机车的传动齿轮随着铁路运输向高速、重载方向发展以及机车和采用盘形制动的轴装式制动盘即组装在轴身上。段修公里的延长，对机车走行部质量提出更高的要(4)防尘板座。客、货车辆车轴上轴颈与轮座求。车轴是机车走行部关键部件之一，受力复杂、之间的过渡处，其上装有滑动轴箱的防尘板或滚动工作条件恶劣。其质量优劣对保证机车的安全运行轴箱的后挡板。起着至关重要的作用，一旦引发事故，往往是灾难(5)轴领。客、货车辆车轴两端比轴颈凸出的性的。因此，要对机车车轴疲劳区域进行超

3、声波检部分，用以阻挡滑动轴承在轴颈上的过大移动。滚测，以便发现车轴是否产生疲劳裂纹及其发展情动轴承车轴上没有轴领。况，及时掌握车轴状态并采取措施，确保铁路运输(6)轴颈后肩。轴颈上靠近防尘板座的部分，为安全避免直径突然改变引起应力集中而作成圆弧过渡。(7)中心孔。在车轴两端面，用于轮对在机床l机车实心轴结构上进行卡装。机车车轴结构如图1所示_1_。随着机车走行公里的不断提高．车轴材质最终由于疲劳而产生疲劳源并扩展形成疲劳裂纹[。2在役车轴缺陷产生机理在役机车车轴在运转过程中．经常出现各种危害性缺陷。车轴是由钢锭锻造而成，在运转过程中．车轴的受力状况既复杂又随运行条件的不同而变化。当

4、车轮在钢轨上滚动时，车轴要承受垂向、纵向和横向载荷。车轴和车轮压装部会受到弯曲或图1车轴结构旋转应力的作用．在此作用下。轴压装部的表面纤(1)车轮座。车轮压装处，也是车轴上直径最维交替伸长和缩短，改变了原始应力状态，使轮座大的部分。和轮轴耦合面产生微小滑动。此外，空气的氧化作(2)轴颈。车轴上与轴承相作用的部分。用会在轮座表面形成擦伤腐蚀，因此，该区域就容(3)轴身。两车轮之间的部分，有些客、货车易产生透油、透锈和疲劳裂纹。在役车轴的缺陷主要是疲劳缺陷，疲劳缺陷一般发生在车轴与车轮的压收稿日期：2010—04—27装部和中央平行部(不装任何部件的暴露部分)．因作者简介：田军．高级工

5、程师2010~t-：9』j(总第287驯)·17·质量检验在役机车实心轴超声探伤方法此，对在役车轴检测的重点是对疲劳裂纹的检测[3]。伤方式与不落轮探伤方式。4．1在役不落轮车轴探伤3车轴疲劳断裂过程4．1．1垂直探伤从车轴疲劳断裂的原因分析可知，多数是材质垂直探伤即采用纵波直探头探伤．探头频率为疲劳所致。车轴使用寿命由裂纹萌生寿命和裂纹扩2MHz。方法是将纵波直探头放置在车轴端面上，展寿命组成，疲劳断裂由以下4个过程组成。车轴对整个车轴轴向扫查，如图3所示。断裂面各区域如图2所示。裂纹源图3垂直探伤由于车轴疲劳裂纹一般走向为垂直于车轴轴向中心线．所以和探头发射的超声波声束接近垂直

6、，裂纹的反射能量较大，容易形成反射波被探头接收。该探伤方法对于结构简单、几何尺寸变化不大图2车轴断裂面各区域的车轴比较适用。但对于台阶较多的车轴，容易因(1)裂纹源形成。深度较浅的1个或几个腐蚀盲区太大而造成深度较浅的裂纹漏检。坑长期在集中应力的作用下，逐渐在其周围产生轻垂直探伤法通过测定超声波的衰减度，以了解微疲劳裂纹，形成裂纹源。其穿透工件的情况。检测车轴在全长方向上有否损(2)疲劳核形成。车轴在交变弯曲应力作用伤[J]，[。下，裂纹源处首先发展，并逐渐扩大，形成疲劳4．1．2局部探伤核，其表面光滑。当应力幅达到最大值，裂纹会向以10。～15。的折射角，频率为2MHz的探头，前

7、推进一级，在此期间(也称慢速发展期)，裂纹从车轴的端面斜向射人目标位置纵波超声波，该方发展缓慢，稳定扩展。法称之为局部探伤(图4)。它虽然具有与斜角探(3)快速发展期。当裂纹发展到一定程度时，伤法相同的精度水平，但存在如下问题：在装有轴应力不断作用在裂纹处，使疲劳裂纹不断发展。由承的状态下对车轴进行探伤时，穿过轴承内圈产生于应力受使用条件的影响会时大时小，因此，疲劳的回波与从裂纹来的回波难以识别，从而不能保证裂纹的发展断面为波浪状。俗称贝壳状。当应力达检测精度。车轮更