[發明專利]列車車輪液導超聲波探頭陣列探傷檢測方法

有效

• 申請號: 201310058370.6
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103149275A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 陳德君;羅銀生;薛貞西;張德群;張大龍
• 申請（專利權）人: 唐山百川工業設計研究有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 張云和

技術領域

本發明涉及鐵路列車車輪超聲波探傷檢測方法，具體是一種列車車輪液導超聲波探頭陣列探傷檢測方法。

背景技術

目前，對車輪在線通過式探傷有兩種方式，一種是電磁超聲表面波探傷，當車輪經過電磁超聲波探頭時，在車輪表面激發出兩路相向而行的超聲表面波，能夠發現踏面下8mm范圍內的徑向缺陷；二是陣列式超聲波探傷以專利201020147840.8方式，在一段探測軌道上連續布置多組超聲波探頭，當車輪滾過超聲探頭的瞬時，該探頭激發并在車輪內部產生一條聲束，聲束擴散角范圍內為被探查的區域，車輪滾過所有約450個不同種類的探頭后完成整個車輪的探傷。上述兩種方式都有很大的局限性。方式一只能檢測踏面下8mm范圍內的缺陷，相對整個車輪檢測范圍很小，實際應用局限性很大。方式二中應用的探頭數量大，探頭自然狀態時上平面高于軌道平面，車輪到達時將探頭壓低，車輪碾過后探頭靠彈簧力恢復原位。為保證探頭與車輪圓弧面的貼合，探頭在周向上與軸向上都有運動，探頭與車輪直接接觸并伴隨上下方向、周向上與軸向上的運動從而造成設備的機械磨損，探頭與車輪間隙依靠噴淋到車輪表面的水進行超聲耦合，耦合效果有一定的隨機性，不能保證穩定可靠的長久工作。另外探頭的密度受探頭的機械尺寸的限制，再加上覆蓋整個車輪采用了三種不同類型的探頭，三種需要間隔的排列，同種檢測類型的探頭的間隔距離就變得很大，造成檢測密度減低，檢測的重復性差，出現誤判與漏檢現象。

發明內容

本發明旨在于解決上述背景技術存在的問題，而提供一種僅需少量探頭的情況下，能夠實現較大檢測區域連續檢測功能的列車車輪液導超聲波探頭陣列探傷檢測方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種列車車輪液導超聲波探頭陣列探傷檢測方法，它是在檢測軌道上分別布置超聲探頭，利用液導超聲，通過載波液體與輪對踏面實現超聲波直接耦合；利用車輪碾過探頭上方區域過程形成的探頭與車輪的位置關系，使每個探頭形成一個扇型的掃描區域，各個扇形掃查區域合成在一起，形成一個涵蓋整個車輪的掃描檢測區域，超聲波從探頭經由液體介質傳導到車輪非直接接觸式完成對整個車輪的掃描式超聲波探傷。

進一步地，所述探頭位于軌道平面以下，在一側軌道輪輞寬度范圍內，分別在輪輞內側的輪緣下方、輪輞中部和輪輞外側布置探頭。

進一步地，在軌道方向上，依據車輪圓周展開長度范圍，等間距或不等間距布置探頭，所有探頭的檢測區域合成后涵蓋整個車輪。

進一步地，所述車輪與探頭的位置關系基于超聲波入射到車輪弧形面，隨車輪與探頭的位置改變，超聲波的入射角連續變化，當前入射點只在車輪踏面的弧面上微量移動。

進一步地，當超聲波的入射角在±28度范圍內連續變化，對應車輪中產生連續的折射波形，此折射波形包括±80度范圍縱波和橫波。

進一步地，車輪經過探頭區域時，探頭發生的超聲波頻率為100-2000hz。

與現有技術相比，本發明所述技術方案具有以下優點：

①利用液導超聲，使得超聲波的耦合性能達到極致且長期穩定可靠，提高了超聲的透射率，探測能力強，避免了探頭與車輪的直接接觸造成探頭機械磨損，降低了設備故障率；

②入射角的連續變化，產生對應的連續掃描折射超聲，檢測密度為當前陣列式設備的10-20倍，并且探頭數量少，探頭數量為當前陣列式設備的1/5到1/10；

③制造安裝簡單，沒有機械接觸，沒有機械運動部件，設備維護簡單方便。

附圖說明

圖1是探頭布置示意圖。

圖2是探頭與車輪位置幾何關系示意圖。

圖3是扇形掃描區域示意圖。

圖4-圖14是單個探頭扇形掃描過程示意圖。

圖中：軌道1，探頭2，車輪3，軌面4，液面5，扇形掃描區域6。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，目的僅在于更好地理解本發明內容。因此，所舉之例并不限制本發明的保護范圍。

參見圖1，本實施例所述的列車車輪液導超聲波探頭陣列探傷檢測方法，首先依照車輪3的直徑（1250mm），在左右軌道1上的車輪3的踏面上(約140mm寬度范圍)、并在車輪3的圓周展開長度4000mm范圍內，分別在輪輞內側的輪緣下方、輪輞中部和輪輞外側間隔一定距離，依次對稱布置數個探頭2。