[發明專利]高鐵輪對踏面殘余應力高能聲束調控方法

有效

• 申請號: 201710535333.8
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107460299B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 徐春廣;盧鈺仁;吳凱;宋劍峰;田海兵
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C21D9/34
• 分類號: C21D9/34;C21D11/00;C21D10/00
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

本發明提出了一種高鐵輪對踏面殘余應力高能聲束調控方法，該方法適用于輪對踏面應力無損消減。通過超聲應力調控系統、超聲換能器的結合，激發出對應力敏感的高能聲束，根據高能超聲塑性誘導效應，將高能超聲波動能量提供給應力施加區域或殘余應力區域的位錯原子以足夠的動力，克服其阻力，通過滑移出晶體內部，實現晶格畸變的減少，從而達到施加應力或殘余應力消減的目的。該方法效果明顯，對調控輪對表面質量無特殊要求，對人體和環境無害，調控時間短，可實現原位調控作業，現場操作方便簡單。

一、技術領域

本發明提出了一種用于高鐵輪對踏面殘余應力高能聲束消除方法，該方法適用輪對殘余應力的無損調控。

二、背景技術

隨著鐵路運輸在國民經濟發展中的作用日益顯著，人們對鐵路運輸安全的要求也越來越高，列車輪對是承載列車運行的重要部分，在運行過程中易產生磨損、裂紋和剝離等傷損，嚴重影響列車運行安全。因此，無論是在輪對制造過程中產生的應力，還是在輪對工作中產生的應力，都是人們進行研究的重要課題。

文獻檢索發現，專利：(張福林等.焊接殘余應力消除方法[P].中國專利:CN103866111A,2014-06-18.)公開了一種輪對殘余應力消除方法,其包括以下步驟：步驟1、檢測工件原態殘余應力；步驟2、對工件進行振動時效處理；步驟3、對工件進行超聲波時效處理；步驟4、對工件進行殘余應力檢測；步驟5、對測量孔補焊和進行無損檢測；步驟6、對工件的表面及幾何參數進行檢測。通過可以達到消除殘余應力的效果，但是該方法操作繁雜，準確度不高，實際應用受到很大限制。專利：(李斌等一種超聲沖擊消除焊接中殘余應力的方法及其應用[P].中國專利:CN102002581A,2011-04-06)公開了一種用于搖枕、側架等鑄鋼件在修理焊接過程中產生的殘余應力消除，該方法適用于400℃～800℃的溫度下，影響因素多，不能用于軌道焊接殘余應力的消除。

本文提出的是一種用于輪對踏面應力的超聲無損調控方法，該方法對殘余應力敏感度高，調控操作方便、速度快，可以消減輪對殘余應力，非常適合現場使用。

三、發明內容

本發明提出了一種用于輪對踏面應力的超聲無損調控方法，通過超聲應力調控系統、超聲換能器的結合，激發出對應力敏感的高能聲束，根據高能超聲塑性誘導效應，將高能超聲波動能量提供給應力施加區域或殘余應力區域的位錯原子以足夠的動力，克服其阻力，通過滑移出晶體內部，實現晶格畸變的減少，從而達到施加應力或殘余應力消減的目的。該方法效果明顯，對調控輪對表面質量無特殊要求，對人體和環境無害，調控時間短，可實現原位調控作業，現場操作方便簡單。

本發明的具體技術方案如下：

(1)根據輪對的尺寸和結構研究出一種用于高鐵輪對踏面殘余應力高能聲束調控方法。

(2)根據輪對的尺寸和結構設計了可以用于輪對踏面應力調控的換能器，該特殊設計的換能器材料聲速低于被測輪對材料的聲速，并且能保證到達調控表面的能量最大，調控效果最好。

四、附圖說明

圖1高能聲束在輪對內傳播示意圖

圖2超聲應力調控系統示意圖

五、具體實施方式

下面對本發明的具體實施方式進行詳細說明：

①將耦合劑均勻涂抹在殘余應力調控作業區域，利用換能器磁吸夾持裝置將高能超聲換能器與輪對側面緊密穩固耦合且使耦合接觸力保持恒定；

②檢查激勵電壓傳輸線纜與高能超聲波換能器的連接狀態，確保高能超聲波換能器的接電端與激勵電壓傳輸線纜的一頭良好連接；

③將激勵電壓傳輸線纜另一頭的航空插頭與高能超聲發生器背后的插座連接正確，旋緊航空插頭螺帽；