车辆轮辋超声自动探伤机培训教材

《车辆轮辋超声自动探伤培训教材》武汉中科创新技术公司目录设备概述探伤原理基本操作日常校验探伤记录季度校验建议操作规程设备维修一、设备概述KSD16车辆轮辋超声波自动探伤机是利用超声波检查在役车辆轮辋疲劳裂纹的自动化设备。对轮辋踏面，轮缘等部位的疲劳裂纹进行探伤。设备分为探伤执行机构和电子仪表和控制器两大部分。探伤执行机构是可以埋设在车辆轮对检修线上的机械传动装置。地下部分是一个转轮机构，有一对主动轮、一对从动轮、一对缓冲轮、驱动电机及减速器、缓冲汽缸和翻轮汽缸。驱动电机及减速器驱动主动轮转动，使轮对转速约每分钟一周。缓冲轮抬起，使轮对推入时自动停下，然后缓冲汽缸驱动缓冲轮落下，让轮对落到主动轮和从动轮上。翻轮汽缸驱动从动轮翻起，将轮对推出机器。导水盘将探伤用的耦合水导入地沟。机械传动装置的地上部分是一个龙门支架，相对两侧轮辋部位各有一个探头支架起落装置，由汽缸驱动，每个探头支架上又有侧向探头压合汽缸驱动侧向探头。五探头组合双晶探头阵列和大角度横波探头骑在轮辋踏面上。每个汽缸的动作到位与否，都有行程开关拾取信号。KSD16车辆轮辋超声波自动探伤机的电子仪表和控制器集中在一个十九寸工业标准机柜内，有由工业控制计算机、键盘、鼠标、显示器、打印机、UPS电源组成的计算机系统，和KSD16车辆轮辋超声波自动探伤仪及KSD16车辆轮辋超声波自动探伤电气控制器三部分组成。计算机执行车辆轮辋超声波自动探伤软件。通过接口控制探伤仪工作，拾取、记录探伤信号；控制、拾取控制器工作状态。实现系统探伤的进行。KSD16车辆轮辋超声波自动探伤仪有十六个独立的探伤通道，连接各个部位的超声波探头，对轮辋进行超声波探伤。探伤仪收计算机控制并把探伤数据送给计算机。KSD16车辆轮辋超声波自动探伤电气控制器控制探伤执行机构所有动作，包括缓冲轮起落、耦合水开关、探头架起落、侧向探头离合、转轮机正、反转和停止、翻转轮起落，宽轨、窄轨选择等机械动作。二、探伤原理１．轮辋超声自动探伤声学方法a)轮辋踏面超声探伤声耦合方法车辆轮对轮辋踏面为曲面，并且随着使用过程中的磨损，踏面形状发生改变，KSD12系统采用全覆盖式仿形的超声波探头，水膜声耦合方法。探头外壳体压合在轮辋踏面上，单个小探头能自由伸出，跟随踏面高低起伏和转动方向。这种仿形的超声波探头自动与轮辋踏面吻合，最终导致较好的声耦合效果。b)探伤声学方法轮辋踏面从外沿到内沿有一定的宽度，探伤范围大约有80mm，若采用一个探头独立探伤，一方面探伤效率不高，另一方面也可能会造成漏检现象，这样就不可避免地引起探伤结果的可信度，影响判伤的准确性和可靠性。鉴于此，根据轮辋踏面的实际宽度，采用多个晶片的组合探头，在轮辋踏面宽度方向上布阵，形成可覆盖轮辋宽度范围的超声束宽，对轮辋踏面进行自动探伤。在声学方法的处理上，采用了由五个纵波双晶组成的组合式探头，探测轮对左侧或右侧的轮辋踏面，其声学方法如图所示。b轮辋探伤探头结构示意图图中，所用晶片的超声频率为f＝5MHZ，每个探头一发一收，将上排探头与下方探头形成五个通道对轮辋踏面的轴向连续覆盖。双晶探头焦点在踏面下２０ｍｍ，有效检测深度范围从踏面下２ｍｍ到５０ｍｍ。以上为轮辋踏面自动探伤而设计的这种特殊的声学方法，是在对人工缺陷轮辋试块探伤试验取得了良好结果的基础上完成的，旨在使超声波束很好地搭接，避免漏检且提高探伤效率，同时也为保证探伤灵敏度的一致性。实践证明：对轮辋踏面自动探伤所设计的声学方法，新颖合理，有独到之处，完全适合于轮辋踏面的超声自动探伤。c)探伤扫查方法探伤作业时，十六通道的全数字式超声波探伤仪连接两个组合探头，该两个组合探头分别压合在轮对左侧和右侧的轮对踏面上，声耦合水充斥探头与轮对踏面之间，形成薄薄的水膜，以保证超声波的良好耦合。探头固定不动，轮对由转轮机驱动在原地实现机械旋转运动。当轮对转过360°时，就实现了组合探头对轮对踏面的100％的声束扫描。组合探头对轮耦踏面的扫查见图所示。双晶组合探头对轮辋踏面扫查示意图d)轮辋踏面超声横波探伤声学方法双晶纵波探头探伤主要针对表面下的周向分层裂纹和气孔夹渣缺陷有较高灵敏度，对径向裂纹和表面缺陷检测能力低，为此，加用一只大角度横波（Ｋ２．５）探头进行补充探伤。采用水膜耦合方法。大角度横波探伤对径向裂纹和表面及表面下缺陷有较高检测能力。大角度横波探头探伤示意图e)轮缘根部超声纵波探伤声学方法车辆转弯时，轮缘受到很大压力，易在轮缘根部产生疲劳裂纹，用一只纵波直探头检测轮缘根部裂纹，采用水膜耦合方法。轮缘根部纵波直探头探伤示意图f)踏面侧向纵波探伤用内侧纵波轮辋踏面下周向裂纹。踏面侧向纵波探伤示意图g)探伤检测灵敏度的确定和样轮制备人工缺陷样轮制备，取与被检轮辋同规格（手工探伤合格）轮辋一对，两边轮辋各做上轮辋踏面人工缺陷和轮辋轮缘人工缺陷。人工缺陷样轮示意图１号人工伤：轮辋轮缘人工缺陷为轮缘根部２ｍｍ深的周向刻槽。槽底长不小于１０ｍｍ。２号人工伤：轮辋外侧人工缺陷为Φ２ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍ：孔径×孔深×踏面距离）。３号人工伤：轮辋踏面人工缺陷为Φ５ｍｍ横通孔。尺寸、位置如图（Φ５ｍｍ×９０ｍｍ×２０ｍｍ：孔径×孔深×踏面距离）。人工缺陷尺寸、位置示意图轮辋踏面探伤灵敏度以Φ５ｍｍ×８０ｍｍ×２０ｍｍ孔回波波高５０％为基准，补偿５到１０分贝来确定。轮辋轮缘探伤灵敏度以轮辋轮缘人工缺陷回波波高５０％为基准，补偿５到１０分贝来确定。轮辋踏面侧向纵波探伤灵敏度为Φ２ｍｍ平底孔回波高５０％为基准。２．探伤仪器基本调节设定探伤仪第一、二、三、四、五通道依次是左侧轮辋踏面由外向内排列的纵波双晶探头探伤；设定探伤仪第六通道是左侧轮辋踏面大角度横波探头探伤；设定探伤仪第七通道是左侧轮辋轮缘根部纵波直探头探伤；设定探伤仪第八通道是左侧轮辋内侧纵波直探头探伤；设定探伤仪第九通道是右侧轮辋内侧纵波直探头探伤；设定探伤仪第十通道是右侧轮辋轮缘根部纵波直探头探伤；设定探伤仪第十一通道是右侧轮辋踏面大角度横波探头探伤；设定探伤仪第十六、十五、十四、十三、十二通道依次是右侧轮辋踏面由外向内排列的纵波双晶探头探伤。a)轮辋踏面纵波双晶探头探伤的通道探伤仪参数调节入射零点：７μｓ左右。声速：５９００ｍ／ｓ。折射角度：０。扫描起点：０。扫描范围：１００ｍｍ左右。伤闸起点：２ｍｍ左右。伤闸宽度：３０——６０ｍｍ。底闸起点：３５——４５ｍｍ。底闸宽度：２０ｍｍ左右。增益：９５ｄＢ左右。b)轮辋踏面大角度横波探头探伤的通道探伤仪参数调节入射零点：１０ｕｓ左右。声速：３２４０ｍ／ｓ。折射角度：Ｋ２.０。扫描起点：０。扫描范围：５００ｍｍ左右。伤闸起点：４０ｍｍ左右。伤闸宽度：４５０ｍｍ左右。底闸起点：２０ｍｍ左右。底闸宽度：５ｍｍ左右。增益：９０ｄＢ左右。c)轮辋轮缘根部纵波直探头探伤的通道探伤仪参数调节入射零点：０ｕｓ左右。声速：５９００ｍ／ｓ。折射角度：０。扫描起点：０。扫描范围：１７０ｍｍ左右。伤闸起点：３０ｍｍ。伤闸宽度：２０ｍｍ。底闸起点：１４０ｍｍ。底闸宽度：２０ｍｍ。增益：８５ｄＢ左右。d)轮辋内侧纵波直探头探伤的通道探伤仪参数调节入射零点：０ｕｓ左右。声速：５９００ｍ／ｓ。折射角度：０。扫描起点：０。扫描范围：１７０ｍｍ左右。伤闸起点：３０ｍｍ。伤闸宽度：１２０ｍｍ。底闸起点：１４０ｍｍ。底闸宽度：２０ｍｍ。增益：８５ｄＢ左右。以上参数在人工缺陷样轮上检测时根据人工缺陷回波的位置和大小进行进一步调节。三、基本操作1．机械动作的基本操作机侧维修点动控制机侧“电源钮”开关控制机械动作的控制和动力电源。按下机侧“急停钮”紧急中断电机转动，转动“急停钮”弹出恢复电机控制。按住机侧“缓冲轮钮”落下缓冲轮，松开机侧“缓冲轮钮”抬起缓冲轮。按住机侧“耦合水阀钮”打开耦合水阀，松开机侧“耦合水阀钮”关闭耦合水阀。按住机侧“探头钮”落下探头架，松开机侧“探头钮”抬起探头架。按住机侧“轮缘探头钮”压合轮缘探头，松开机侧“轮缘探头钮”抬起轮缘探头。按住机侧“电机正转钮”驱动电机正转，松开机侧“电机正转钮”电机停。按住机侧“电机反转钮”驱动电机反转，松开机侧“电机反转钮”电机停。按住机侧“翻转轮钮”抬起翻转轮，松开机侧“翻转轮钮”落下翻转轮。除了“电源开关”和“急停”钮，其他动作都是点动控制，接点和控制器的控制输出接点并联。控制器手动控制控制器“手动/自动”钮拨到“手动”位置，在控制器面板上控制机械动作。控制器“电源钮”开关控制器电源。控制器“缓冲轮钮”拨到“落”位置落下缓冲轮，拨到“起”位置抬起缓冲轮。控制器“耦合水阀钮”拨到“开”位置打开耦合水阀，拨到“关”位置关闭耦合水阀。控制器“探头钮”拨到“落”位置落下探头架，落到位后压合轮缘探头，拨到“起”位置抬起轮缘探头，然后抬起探头架。控制器“电机钮”拨到“正转”位置驱动电机正转，拨到“停”位置电机停，拨到“反转”位置驱动电机反转。控制器“翻转轮钮”拨到“起”位置抬起翻转轮，拨到“落”位置落下翻转轮。计算机控制将控制器的“手动/自动”钮拨到“自动”位置，在计算机上鼠标控制机械动作。在Windows98环境下执行Lw.exe，点击“执行/电气控制”，打开“电气控制”对话框。点击“缓冲轮落”落下缓冲轮，点击“缓冲轮起”抬起缓冲轮。点击“耦合剂开”按钮打开耦合水阀，点击“耦合剂关”按钮关闭耦合水阀。点击“探头架落”落下探头架，点击“探头架起”抬起探头架。点击“轮缘压合”压合轮缘探头，点击“轮缘松开”收回轮缘探头。点击“电机正转”驱动电机正转，点击“电机停”停止电机，点击“电机反转”驱动电机反转。点击“翻转轮起”抬起翻转轮，点击“翻转轮落”落下翻转轮。在Windows98环境下执行Lw.exe，将控制器的“手动/自动”钮拨到“自动”位置，点击“执行/日常校验”，执行日常校验自动流程。自动流程：1.缓冲轮落，缓冲轮落到位。2.探头架落，探头架落到位，耦合剂开。3.电机正转。磨合一周，记录清零，探伤一周。4.电机停。耦合剂闭。探头架起，探头架起到位。5.托轮起，托轮起到位。6.托轮落，托轮落到位。缓冲轮起，缓冲轮起到位。在Windows98环境下执行Lw.exe，将控制器的“手动/自动”钮拨到“自动”位置，点击“执行/自动探伤”，执行轮对探伤自动流程。自动流程：1.缓冲轮落，缓冲轮落到位。2.探头架落，探头架落到位，耦合剂开。3.电机正转。磨合一周，记录清零，探伤一周。4.电机停。耦合剂闭。探头架起，探头架起到位。5.翻转轮起，翻转轮起到位。6.翻转轮落，翻转轮落到位。缓冲轮起，缓冲轮起到位。2．探伤软件的基本操作在Windows98环境下执行轮辋探伤程序Lw.exe。轮辋探伤程序系统菜单实现功能如下：执行／电器控制：打开电器控制对话框。显示控制器输出状态和机械动作到位信号。在控制器“手动/自动”钮拨到“自动”位置时，点击控制钮操作机械动作。执行／自动增益：各个通道从当前轮对探伤记录中找出最高回波，以闸门内最高波高80%为目标，自动调整探伤增益（灵敏度）。执行／自动记录：在轮对转动时记录探伤波形和图象。执行／记录清零：探伤波形记录清零，位置设到零点。执行／日常校验：执行日常校验自动流程。自动流程：1.缓冲轮落，缓冲轮落到位。2.探头架落，探头架落到位，耦合剂开。3.电机正转。磨合一周，探伤并记录一周。4.电机停。耦合剂闭。探头架起，探头架起到位。5.翻转轮起，翻转轮起到位。6.翻转轮落，翻转轮落到位。缓冲轮起，缓冲轮起到位。然后进入日常校验报告对话框。根据当前记录数据生成日常校验报告，即：记录每个通道的闸门内最高回波高度，和增益灵敏度，回波高度大于闸门高度时，显示合格。在日常校验报告对话框中，可以点击输入单位、日期和表格内的校验结果、备注；然后点击“存盘”保存文件，或点击“读盘”读入以前保存的文件，点击“打印”将报告打印出来。执行／自动探伤：执行轮对探伤自动流程。自动流程：1.缓冲轮落，缓冲轮落到位。2.探头架落，探头架落到位，耦合剂开。3.电机正转。磨合一周，记录清零，探伤并记录一周。4.电机停。耦合剂闭。探头架起，探头架起