铁路轮轴电磁、超声探伤

一电磁探伤的基本原理电磁探伤是利用电磁原理来发现金属缺陷的检查方法。这种探伤方法是将铁磁材料的零件磁化，零件缺陷处的磁阻就会增大，利用漏磁来发现缺陷。如果有铁磁材料所制成的零件组织均匀，没有任何缺陷，则各处的导磁率均相同，磁化后磁力线的分布也将是均匀的。如果零件中存在缺陷，由于缺陷（空气、其它气体、真空、非磁性材料等）的导磁率较低，则磁力线通过这些地方时将遇到较大的磁阻，磁力线的分布发生变化。2显示方法用磁粉显示缺陷的方法有干法和湿法（磁悬液）两种。干法是将干磁粉撒在被磁化的零件上来发现缺陷；湿法是用磁粉和油、水、活性剂、防锈剂配置成磁悬液，把磁悬液喷撒在被探伤零件的表面或把零件浸入磁悬液中进行探伤检查。湿法对于小型零件或空心零件使用比较方便。湿法所用磁粉粒度较细，在液体中更易流动，其灵敏度也高。湿法还有使用荧光磁粉显示的，在暗室中用长波紫外线灯光照射，聚集在缺陷处的磁粉发生黄绿色的光带，更易发现缺陷。3磁粉裂纹或缺陷的显示是否清晰和作为媒质的磁粉有很大的关系。如果磁粉没有良好的导磁率，或者粒度过大，就不易或不能被漏磁通所吸引，因此，显示就不清晰。所以对探伤的磁粉要求是：导磁率高，质地纯净，粒度适中，不混合粘土和固定碳等非磁性氧化物质。常用磁粉的化学成分为可溶铁含量68.00％～73.00％，化合碳含量小于0.20％。干法探伤时，用于车轴探伤的磁粉粒度为100～200目（使用标准铜丝筛筛选）。湿法探伤是，用于车轴探伤的磁粉粒度为小于320目。4零件磁化在电磁探伤时，当磁力线的方向与裂纹或缺陷方向垂直时，最容易发现裂纹。如果磁力线的方向和裂纹的方向一致，那么裂纹并没有阻碍磁力线通过，因此磁力线不弯曲也不漏泄，磁粉也不会集中，也没有探伤效果。所以必须根据零件的受力情况，采用纵向的磁场或横向的磁场，分别检验横裂纹和纵裂纹。(a)(b)5电磁探伤的不足之处对于金属内部较深的裂纹与缺陷，采用电磁探伤是不大容易发现的。这时虽然磁力线遇到缺陷而弯曲，但由于缺陷与外表的距离较远，磁力线不可能泄漏到外表面，以致工件表面各处的磁力线密度相差不大，磁粉不会集中。但在离表面3～4ｍｍ以内的裂纹，也有少许磁力线外泄，因此有较微弱和不太清晰的磁粉集中，需要仔细辨认才能看出。二电磁探伤器最常用的有两种，即闭合环型和马蹄型。1闭合环型电磁探伤器闭合环型电磁探伤器的特点是轻便，使用时在距离探伤器中心两侧50ｍｍ范围以内的裂纹都可以清晰地显示出来。它专门用以检查车轴轴颈。这种探伤器由于采用纵向磁化法，故只能检查横裂纹。如检查纵裂纹，需要用其它探伤器进行周向磁化法检查；也可在闭合环型探伤器沿车轴轴线移动时，将它绕成竖轴摆动，使磁场方向与车轴轴线成一夹角，以便发现斜裂纹和纵裂纹。2开合马蹄型电磁探伤器它是车辆部门常用的一种多用途电磁探伤器，如图13-4所示。这种探伤器的外形既与卡钳相似，又与马蹄相似。这种探伤器可为局部纵向磁化探伤，也可为局部周向磁化探伤。过去常用它检查车轴、车轮、拱板等，现在主要用它检查车钩零件和客车转向架的摇枕吊、摇枕吊轴及吊销等。3ＴＹＣ－3000型荧光磁粉探伤机它是一种车辆轮对车轴表面探伤的专用设备。它设置了纵向和横向联合磁化装置，采用磁悬液荧光磁粉显示，在操作机械化和探伤灵敏度等方面比较先进，并便于实现流水作业。三电磁探伤的操作方法电磁探伤时能否发现金属零件的缺陷，除了要求有灵敏度很高的探伤器及良好的显示媒质外，在很大程度上还取决于操作工艺。方法不当，不仅探伤工作效率低，更重要的是容易造成漏探。即使有1/10000的漏探，也往往会造成不可估量的损失。1每日探伤之前，应先检查探伤器的灵敏度及性能。确认探伤器良好后，再进行探伤操作。①进行常规检查②检验磁粉及磁悬液③进行综合灵敏度校验标准试片2必须将轮对表面的锈垢、油污、灰尘及水分清除干净，露出基本金属面。3干法探伤时，必须使用洒粉器向车轴表面均匀抛洒磁粉，不宜过多或过少。探伤器及变压器的通电时间一般以不发烫为限。湿法探伤时，须在全轴磁化前，对车轴被探测部位表面（不退轴承内圈时包括内圈表面）喷洒磁悬液，进行充分湿润；严格控制磁悬液的喷洒压力和覆盖面。应做到缓流、均匀、全面。4使用环形探伤器时，线圈内径面距车轴探测面的距离不大于50ｍｍ，探伤器的移动速度不大于150ｍｍ／ｓ，分段探伤每段长度不得超过300ｍｍ，并往复施深2～3次。5在探伤过程中车轴出现磁粉聚集即缺陷磁痕时，须用标记笔在车轴上划出缺陷磁痕出现位置的范围，详细记录缺陷磁痕位置、尺寸和形状。缺陷磁痕的判断方法如下：①裂纹的磁痕特征一般为锯齿形，两端呈尖角状，磁粉聚集的图像不规则，清晰、密集。②发纹的磁痕特征呈直的或微弯的细线，磁粉聚集图像呈细长、平直。③伪磁痕的磁痕特征是绝大部分的磁粉聚集图像都比较散乱，再次磁化检查时，一般复现状况不好或完全不复现。第二节轮轴、轮对、车轴磁粉探伤一探伤前准备1检查辅助设备、工具2探伤机检查检查探伤机各部技术状态应满足探伤要求。3检查标准试片4检查磁粉及配制磁悬液5磁化规范检查①周向磁化电流的选择②纵向磁化电流的选择二性能校验探伤设备性能校验分为日常探伤系统灵敏度校验（简称日常性能校验）和季度全面性能检查（简称季度性能检查）。1日常性能校验日常性能校验应每班开工前进行。由探伤工、探伤工长、质量检查员和验收员共同参加。包括：①常规检查②系统灵敏度校验③磁粉及磁悬液检验④磁化检验⑤磁痕分析⑥退磁检查⑦填写或打印日常校验记录2季度性能检查季度性能检查每三个月进行一次。由主管领导负责组织，轮轴（探伤）专职、设备专职、验收员、质量检查员、探伤工长、探伤工和设备维修工共同参加。季度性能检查要求如下：①探伤机(器)及附属设备技术状态检查②磁粉和磁悬液检验③系统灵敏度校验④填写或打印“磁粉探伤机（器）季度性能检查记录”三探伤作业要求轮轴探伤作业时，探伤人员应严格按照探伤机使用说明书和设备操作规程的要求操作探伤设备。轮轴探伤时，探伤部位的表面应露出基本金属面。四探伤工艺轮轴、轮对、车轴磁化前，喷淋装置应对探伤部位表面（不退轴承内圈时包括内圈表面）自动喷淋磁悬液，磁悬液应做到缓流、均匀、全面覆盖探伤部位。夹紧（周向磁轭）装置夹紧车轴时，两磁轭应与车轴的两端面（或轴承前盖、密封座）接触良好，防止打火现象。磁化时，周向磁化电流和纵向磁化电流应符合要求。探伤部位的紫外辐照度、白光照度符合要求。磁化结束后，应标出每个探伤部位转动检查的“起始”标识，保证转动检查一周以上。五探伤记录每条轮轴、轮对、车轴探伤结束后，应使用标记笔在车轮辐板内侧面或轴身上画出明显的磁粉探伤检查标识“D”；确认有缺陷的轮轴、轮对、车轴应使用白铅油在缺陷处画上标识，并注明缺陷性质。①《轮轴卡片》（车统－51）②《车辆轮对（车轴）超声波（磁粉）探伤发现缺陷记录簿》（车统-52A）③《车辆轮对（车轴）超声波（磁粉）探伤记录》（车统-53A）第三节滚动轴承零件磁粉探伤一探伤前准备1检查辅助设备、工具2探伤机检查3试块和试片检查4磁粉和磁悬液配制和检查5磁化规范检查①周向磁化规范②纵向磁化规范二性能校验探伤设备性能校验分为日常探伤系统灵敏度校验和季度全面性能检查。1日常性能校验日常性能校验应每班开工前进行。由探伤工、探伤工长、质量检查员和验收员共同参加。因设备故障检修后，应重新进行日常性能校验。①常规检查②系统灵敏度校验2季度性能检查季度性能检查应每3个月进行一次。由主管领导负责组织轮轴（探伤）专职、设备专职、验收员、质量检查员、探伤工长、探伤工和设备维修工共同参加。新购置或大、中修后的探伤设备，第一次使用前应进行季度性能检查。季度性能检查要求如下：①探伤机(器)及附属设备技术状态检查②磁粉和磁悬液检验③系统灵敏度校验④填写或打印探伤设备季度性能检查记录三探伤作业要求轴承零件探伤作业时，应严格按照探伤机的使用说明书和设备操作规程的要求操作探伤设备。轴承零件探伤前，表面应擦拭干净，不应有油污和锈蚀，轴承零件应露出基本金属面(允许存在磷化膜)。四探伤作业轴承零件磁化时，喷洒在工件上的磁悬液应缓流、均匀、全面覆盖工件。轴承零件磁化时，周向电流和纵向磁化电流应符合磁化规范的要求。轴承滚子采用通电法磁化时，滚子与电极间应接触密贴，不应产生打火现象。探伤时注意观察工件表面，确认有无缺陷磁痕。五退磁轴承零件探伤结束，良好轴承零件应须逐件进行退磁处理。轴承零件退磁后，应逐个进行剩磁检查，其剩磁不超过0.3mT(3Gs)为合格。未经探伤的轴承零件应全部进行残磁检查，残磁超标者应做退磁处理。六探伤记录轴承零件探伤后，探伤人员应填写或打印下列记录：填写或打印《车辆滚动轴承零件磁粉探伤记录》(车统-53B)”并签章。无轴箱双列圆锥滚子轴承外圈探伤后还应在滚动轴承检测组装记录单上签章。探伤发现有裂纹的轴承零件，应详细填写或打印《车辆滚动轴承零件磁粉探伤发现裂纹记录》（车统-52B），注明裂纹情况，参加鉴定的人员应在记录上签章。填写探伤记录应做到字迹清晰，干净整齐，不错不漏。第四节超声波探伤超声波探伤的基本原理是：用超声波发生器向工件内发射超声波，超声波遇到缺陷时受阻，检测缺陷反射回来的超声波和超声波通过工件后衰减的程度，即可发现缺陷及位置。一超声波及其特性1.声波和超声波2.超声波的特性①超声波的指向性②超声波的绕射③超声波的反射、折射、反射率与穿透率④超声波的波型⑤超声波在介质中的衰减3.超声波探伤的物理原理由于超声波会被两种介质的界面反射（金属零件内的缺陷，如裂纹、气泡等常存在金属与空气的界面）根据反射波的情况可确定有无缺陷。利用超声波折射的性质可以确定缺陷与探头的方位关系。各种介质传播超声波有特定的波速，可由超声波反射回来所用的时间确定缺陷与探头的距离。二超声波探伤仪简介超声波探伤仪方框原理1-同步电路2-时基电路13-辉度调节4-灯丝5-阴极6-控制栅板7-第一阳极8-聚焦调节9-水平偏转板10-垂直调节板11-荧光屏12-试块113-直探头14-放大电路15-高频脉冲发生器2.探头探头的声电转换原理探头能在高频脉冲电压激发下产生超声波，并在反射超声波的作用下产生高频信号，主要靠探头内部的晶片起作用。晶片由压晶体制成，它可以产生压电效应，即在一定晶面间施加交变电压时，晶面间会发生相应频率的收缩和膨胀，这种振动频率很高，从而发出超声波；而沿一定晶面受到超声波的振动时，晶面间会产生相应频率的交变电压。晶片产生超声波的频率与晶片的材质和几何尺寸有密切关系。最常用的晶片材质是钛酸钡。常用探头种类及其适用范围直探头1-接触座2-探头体13-吸收块4-弹簧圈5-保护圈6-弹簧7-晶片8-保护膜斜探头1-接触顶2-塑料压块13-弹簧4-探头插座5-铜压板6-石棉7-绝缘圈8-晶片9-塑料块直探头适用范围直探头发射超声波的方向与工件表面垂直，它适合探测工件中与工件表面平行的缺陷。当缺陷表面与工件表面垂直时，则不宜用直探头。斜探头适用范围使用斜探头时，超声波要经过有机玻璃块，还要被有机玻璃表面发射，其强度要削弱很多，灵敏度要有所下降，所以只有在不能用直探头时才用斜探头。对车轴轮座部分探伤时，可采用入射角为7°、8°、9°的斜探头在轴端探测，也可用入射角为30°、40°、50°的斜探头在轴颈或轴身上探测三轮对超声波探伤工艺对轮对进行超声波探伤的目的，主要是发现轮座被轮毂包围部分的裂纹、轮座与车轮轮毂孔接触不良及车轴透声不良等故障，还有检查不退轴承或轴承内圈时滚动轴承车轴轴颈卸荷槽部位有无裂纹。1探伤操作在轴端用小角度探头或直探头探伤时，探头应沿轴端面半径方向往复运动，同时轮对缓慢转动。探头在轴端移动的轨迹参照图所示的情况。探头在轴端移动轨迹示意图2判断故障波型①透声不良波形的判断用直探头在轴端面检查，如发现底波高度达不到满幅30％的面积占轴端探测面积1/16以上时，可判为透声不良。②裂纹波形的判断轮座表面有裂纹或内部有缺陷时，在荧光屏上出现的反射波应在预定的探测深度之内，即裂纹波与始波的距离应在估算的范围之内，而且裂纹波两侧没有杂波③接触不良波形的