车轴超声波探伤

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1、车轴超声波探伤第一章车轴的基本知识∑1.1轮对、车轴各部位名称231典型车辆轮对示意图1—车轴，2—车轮，3—制动盘1.2车轴型式和尺寸∑1.铁道机车车辆车轴的分类铁路用轴按照用途分主要有车辆轴和机车轴两类；按照形式分主要有实心轴和空心轴两大类。∑2.GB/T12814-2002车轴形式简介滑动轴承车轴基本型式RB2、RC3、RD2、RD3、RE2、RE2A型车轴基本型式RC4、RD4型车轴基本型式RD3A型车轴基本型式RC4A型车轴基本型式RD3B型车轴基本型式标准轴型各部位主要尺寸表∑3.空心车轴空心车轴比实心车轴可减轻（20～40）%的质量，一般可减轻重（60～100）kg，甚

2、至更多。空心车轴的结构形式，如图所示。由于车轴主要承受横向弯曲力矩作用，截面中心部分应力很小，制成空心后，对车轴强度影响很小。∑使用空心车轴需要超声波探伤技术确保起运行安全，采用空心车轴可以事先内壁检测，使超声波声程较短，空心车轴轮座部位横向裂纹探测精度比实心车轴高，裂纹定位准确，漏探、误判几率可明显减少。所以空心车轴的使用安全性比实心车轴还要高。∑目前国内空心轴的空心直径一般有：Φ30mm(CRH3型动车组)、Φ60mm（CRH1、CRH2型动车组）和Φ65mm（CRH5型）。空心轴的基本型式1.3新制车轴的加工工艺及主要缺陷∑1.成品轴加工流程冶炼Ö铸、轧Ö锻造Ö粗加工Ö径向超声

3、波探伤Ö热处理Ö热校直Ö粗加工（车、锯、磨轴两端面）Ö超声波贯通检查Ö粗加工、精加工Ö外观检查Ö磁粉探伤Ö成品轴交出（轮对组装）∑2.车轴的主要缺陷新制车轴的主要缺陷有：夹杂物严重聚集、残余的疏松、缩孔、未切尽的缩管、晶粒粗大、锻造裂纹、热处理裂纹、发纹；有时也会生产白点。在役车轴的主要缺陷：疲劳裂纹第二章车轴的断裂分析∑1.车轴的热切和冷切车轴的早期断裂失效形式主要有两种：热切和冷切。热切本质是轴承工作失效、发热，导致车轴强度下降、变形、缩颈、拉长、拧成锥形麻花状而断裂，所以热切的原因与车轴内在质量无关。车轴冷切发生的原因以及整个裂断过程都和车轴本身密切相关，冷切本质上是车轴某些质

4、量指标未达到规定的要求或外部的条件超过额定的允许值而引发的裂纹，导致断裂。∑冷切裂断的机理是车轴薄弱区域在交变载荷的作用下，疲劳累积损伤达到一定程度后，诱发疲劳裂纹，进而裂纹扩展，最后导致断裂。车轴的冷切可以说几乎都是疲劳断裂。∑如果车轴的某个区域有缺陷或损伤，那么车轴就更容易萌生裂纹，疲劳寿命可能很短，因而车轴的使用寿命极大地被缩短，这是极端危险的。这种断裂的特点是：⑴发生在常温下；⑵断裂部位没有明显的塑性变形；⑶往往承受的载荷不大；⑷断裂比较突然。∑超声波探伤就是检测车轴裂纹扩展过程的重要手段。∑热切∑冷切疲劳裂纹源车轴断口由疲劳源区、裂纹扩展区、脆性断裂区三部分组成。∑⑴疲劳源

5、区断口面平坦、细密，经常有发自疲劳裂纹源的放射纹；疲劳裂纹源区常被氧化、腐蚀、变黑。∑⑵疲劳裂纹扩展区疲劳裂纹扩展区在车轴断口上占的面积往往较大。经常有垂直于裂纹扩展方向的“弧线”（疲劳条带），而且疲劳条带的间距随裂纹数扩展逐步增加。∑⑶瞬时断裂区（脆性断裂区）疲劳裂纹的扩展由慢到块，直到轴剩余面积承受不住外加载荷而断裂，该区断口常为纤维状，起伏大；位于断口的边缘时，常形成剪切唇；断裂发生时，为银灰色。∑2.车轴裂纹分析∑1）裂纹产生原因①几何形状对疲劳强度的影响从轴到轮毂的弯曲应力流线很密，在压装末端引起很广的应力集中。②擦伤腐蚀及其对疲劳强度的影响压配合件在受到弯曲或扭转应力作用

6、时不可避免地要产生擦伤腐蚀。∑2）.裂纹轴表面与端面特征∑车轴轮座压装部位退轴后的表面形貌大致可分为三个区：磨光区、月牙锈蚀区、接触良好区。⑴磨光区：从锈蚀痕迹到轮座内端边缘的整个区为磨光区，此区没有退轴时的划痕，说明这部分与轮心接触不良，在退轴前检查，这部分可塞进100～200μm的塞尺；⑵月牙锈蚀区：此区轮座表面有黑色的锈蚀，呈月牙形，为此，被称为月牙锈蚀区；⑶接触良好区：靠轮座的外端，此区有退轴造成的划痕，说明这部分与轮心接触良好。3.车轴裂纹容易产生部位⑴压装部位裂纹⑵卸荷槽裂纹⑶轴身裂纹∑⑴压装部位裂纹旧型号车轴发生冷切的主要部位在轮对的轮座处。据统计，车轴压装部位的裂纹9

7、5%以上都出现在离外缘（10～35）mm和离内缘（5～30）mm的两个带区内。并且多数是危险性较大的横向裂纹。裂纹平面与轴侧面法线成10°～25°的夹角。有一定规律地外侧向内、内侧向外倾斜。∑⑵卸荷槽裂纹车轴采用新标准之后，断裂部位发生了很大的变化，即车轴冷切主要发生在卸荷槽部位。∑⑶轴身裂纹由于车轴自身缺陷的影响和扭转应力的作用，在轴身会产生一定数量的纵向裂纹。特别是旧型号车轴，裂纹长度有时会长达1m。第三章车轴超声波探伤方法介绍∑3.1概述∑1.实心车