[發明專利]一種鐵路接觸網作業車車軸檢測試塊及其檢測方法

在審

• 申請號: 202010904028.3
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN114113343A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 李正楠
• 申請（專利權）人: 云南締邦檢測有限公司
• 主分類號: G01N29/30
• 分類號: G01N29/30;G01N29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鐵路接觸網作業車車軸檢測試塊，其特征在于，所述車軸檢測試塊包括校準試塊、參考試塊和模擬試塊，所述試塊本體采用與被檢測工件聲學性能相同的材料制成。

2.根據權利要求1所述的一種鐵路接觸網作業車車軸檢測試塊，其特征在于，所述校準試塊為CSK-ⅠA試塊和聲束控制評定試塊。

3.根據權利要求1所述的一種鐵路接觸網作業車車軸檢測試塊，其特征在于，所述參考試塊為用于檢測校準的試塊，參考試塊有PRB-Ⅰ、PRB-Ⅱ、PRB-Ⅲ、PRB-Ⅳ、PRB-Ⅴ、GD系列試塊、SGB系列試塊及AUT試塊，所述參考試塊的試塊厚度與被檢工件的厚度相對應。

4.根據權利要求1所述的一種鐵路接觸網作業車車軸檢測試塊，其特征在于，所述模擬試塊為模擬缺陷試塊，模擬缺陷試塊采用電火花制作而成。

5.一種鐵路接觸網作業車車軸檢測試塊的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1作業車輪對的輪座鑲入部檢測在軸頸上進行，在檢查過程中，轉輪器轉速應在≤2r/min下轉動，并隨時控制轉停；對于中、大修輪軸的輪座鑲入部位、卸荷槽部位及齒座部位檢測，應在車軸端面上進行掃查，在掃查過程中車輪應停止轉動；

S3開工前按規定調試儀器：根據檢測部位的要求聯接好64:64相控陣探頭，調節探頭掃查角度，使探頭掃查范圍覆蓋需要檢測的部位，將探頭置于實物試塊上，調節檢測靈敏度，使人工缺陷能清晰顯示，在此檢測靈敏度基礎上增益6dB，耦合0～6dB，以此作為車軸相控陣各部位檢測靈敏度；

S4應用超聲波相控陣扇形掃描成像方法，在車軸端面、軸身位置放置相控陣探頭對車軸輪座鑲入部進行扇形掃查記錄；

S41將相控陣探頭放置在軸端面檢測，檢測區域覆蓋軸徑卸荷槽、輪座鑲入部、剎車盤座、軸身、齒輪座，即檢測半軸實物試塊上所有缺陷，軸端左右兩邊分別檢測，即檢測范圍覆蓋全軸；

S42將相控陣探頭放置在軸身檢測，檢測區域覆蓋軸徑卸荷槽、輪座鑲入部、剎車盤座、軸身、齒輪座，即檢測半軸實物試塊上所有缺陷，探頭左右兩邊分別檢測，即檢測范圍覆蓋全軸；

S5單個部位檢測：

S51軸徑部位放置探頭，可單獨檢測軸徑卸荷槽、輪座、剎車盤，也可整體檢測；

S52軸身位置放置探頭，可單獨檢測軸徑卸荷槽、輪座、剎車盤、齒輪座部位；

S6輪座外側部位的檢測：

S61測距標定：將2.5PK1.0探頭置于TZS-90試塊R面上，調節儀器使A面下棱角第1次最高反射波和上棱角第1次最高反射波的前沿分別對準熒光屏水平刻度線的第2和第4大格，此時，每一大格代表40mm，即檢測深度定位為1:40；

S62輪座外側部位檢測靈敏度：

TZS-90試塊：將2.5PK1.0探頭置于TZS-90試塊的R面上，使R面上深為1毫米的人工槽的反射最高回波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第4.0格左右出現，增益12dB,以此作為輪座外側部位檢測靈敏度，確定檢測靈敏度后，還須在實物試塊上進行對比校驗，在儀器條件不變的情況下，實物試塊上輪座外側部位的人工缺陷應能正常檢出，并且每次檢測時其反射波的位置和高度均應基本保持一致；

半軸試塊：將2.5PK1.0探頭置于半軸試塊的軸頸上，適當移動探頭調節儀器，使2號深為1毫米的人工缺陷的最高反射波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第5.2格左右出現，增益6dB，耦合0～6dB，以此作為輪座外側部位檢測靈敏度；

S63輪座內側部位檢測：

測距標定：將2.5PK1.5橫波探頭置于TZS-90試塊R面上，調節儀器使A面下棱角第1次最高反射波和上棱角第1次最高反射波的前沿分別對準熒光屏水平刻度線的第2和第4大格，此時，每一大格代表40mm，即檢測深度定位為1:40；

輪座內側部位檢測靈敏度：

TZS-90試塊：將2.5PK1.5探頭置于TZS-90試塊的R面上，使R面上深為1毫米的人工槽的反射最高回波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第4.0格左右出現(圖8)，增益15dB，以此作為輪座鑲入部內側檢測靈敏度。確定檢測靈敏度后，還須在實物試塊上進行對比校驗，在儀器條件不變的情況下，實物試塊上輪座內側部位的人工缺陷應能正常檢出，并且每次檢測時其反射波的位置和高度均應基本保持一致；

半軸試塊：將2.5PK1.5探頭置于半軸試塊的軸頸上，適當移動探頭，調節儀器，使4號深為1毫米的人工缺陷的最高反射波調為熒光屏滿幅的80％高度，并水平刻度線的第5.2格左右出現(圖9)，增益6dB，耦合0～6dB，以此作為輪座鑲入部內側檢測靈敏度；

S64軸頸根部卸荷槽的檢測：

測距標定：將2.5PK0.6探頭置于TZS-70試塊B面上，調節儀器使A面下棱角第1次最高反射波和上棱角第1次最高反射波的前沿分別對準熒光屏水平刻度線的第2和第4大格，此時，每一大格代表40mm，即檢測深度定位為1:40；

軸頸根部(卸荷槽)檢測靈敏度：

TZS-70試塊：將2.5PK0.6探頭置于TZS-70試塊的B面上，使A面上深為1毫米的人工槽的反射最高回波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第3.5格左右出現，增益12dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為軸頸根部檢測靈敏度，確定檢測靈敏度后，還須在實物試塊上進行對比校驗，在儀器條件不變的情況下，實物試塊上軸頸根部的人工缺陷應能正常檢出，并且每次檢測時其反射波的位置和高度均應基本保持一致；

半軸試塊：將2.5PK0.6探頭置于半軸試塊的軸端面上，適當移動探頭調節儀器，使1號深為1.0毫米人工缺陷最高反射波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第4.3格左右出現，增益6dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為軸頸根部檢測靈敏度；

S65輪座外側的檢測：

測距標定：將4P2011°探頭置于TZS-70試塊B面上，調節儀器使A面下棱角第1次最高反射波和上棱角第1次最高反射波的前沿分別對準熒光屏水平刻度線的第2和第4大格，此時，每一大格代表40mm，即檢測深度定位為1:40；

輪座外側的檢測靈敏度：

TZS—70試塊：將4P2011°探頭置于TZS—70試塊試塊的B面上，使R面上深為1.0毫米的人工槽的反射最高回波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第2.0格左右出現，增益18dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為輪座內側檢測靈敏度，確定檢測靈敏度后，還須在實物試塊上進行對比校驗，在儀器條件不變的情況下，實物試塊上輪座鑲入部的人工缺陷應能正常檢出，并且每次檢測時其反射波的位置和高度均應基本保持一致；

半軸試塊：將4P2011°探頭置于半軸試塊的軸端面上，適當移動探頭調節儀器，使3號深為3.0毫米人工缺陷高反射波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第5.6格左右出現，增益6dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為輪座內側檢測靈敏度；

S66輪座內側檢測：

測距標定：將4P208.5°探頭置于TZS-70試塊C面上，調節儀器使A面上棱角第1次最高反射波前沿對準熒光屏水平刻度線的第4大格，此時，每一大格代表50mm，即檢測深度定位為1:50；

輪座內側檢測靈敏度：

TZS-70試塊：將4P208.5°探頭置于TZS-70試塊的B面上，使R面上深為1.0毫米的人工槽的反射最高回波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第3.5格左右出現，增益15dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為輪座內側檢測靈敏度，確定檢測靈敏度后，還須在實物試塊上進行對比校驗，在儀器條件不變的情況下，實物試塊上輪座內側的人工缺陷應能正常檢出，并且每次檢測時其反射波的位置和高度均應基本保持一致；

半軸試塊：將4P208.5°探頭置于半軸試塊的軸端面上，適當移動探頭調節儀器，使5號深為3.0毫米人工缺陷高反射波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第8.2格左右出現，增益6dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為輪座內側檢測靈敏度；

S67剎車座部位的檢測：

測距標定：將4P207°探頭置于TZS-70試塊C面上，調節儀器使A面上棱角第1次最高反射波對準熒光屏水平刻度線的第1大格，此時，每一大格代表200mm，即檢測深度定位為1:200；

檢測靈敏度：

TZS-70試塊：探頭置于TZS-70試塊的C面上，使R面上深為1.0毫米的人工槽的反射最高回波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第0.9格左右出現，增益18dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為齒輪座檢測靈敏度，確定檢測靈敏度后，還須在實物試塊上進行對比校驗，在儀器條件不變的情況下，實物試塊上齒輪座部位的人工缺陷應能正常檢出，并且每次檢測時其反射波的位置和高度均應基本保持一致；

半軸試塊：將4P207°探頭置于半軸試塊的軸端面上，適當移動探頭調節儀器，使6號深為3.0毫米人工缺陷最高反射波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第4.9格左右出現，增益6dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為齒輪座檢測靈敏度；

S68齒輪座部位的檢測：

測距標定：將4P204°探頭置于TZS-70試塊C面上，調節儀器使A面上棱角第1次最高反射波對準熒光屏水平刻度線的第1大格，此時，每一大格代表200mm，即檢測深度定位為1:200；

檢測靈敏度：

TZS-70試塊：將4P204°探頭置于TZS-70試塊的C面上，使R面上深為1.0毫米的人工槽的反射最高回波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第0.9格左右出現，增益18dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為齒輪座檢測靈敏度。確定檢測靈敏度后，還須在實物試塊上進行對比校驗，在儀器條件不變的情況下，實物試塊上齒輪座部位的人工缺陷應能正常檢出，并且每次檢測時其反射波的位置和高度均應基本保持一致；

半軸試塊：將4P204°探頭置于半軸試塊的軸端面上，適當移動探頭調節儀器，使7號深為3.0毫米人工缺陷最高反射波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度線的第6.1格左右出現，增益6dB，耦合4～6dB，在此基礎上再增益鋼印2～4dB，以此作為齒輪座檢測靈敏度；

S7實際檢測車軸時，檢測靈敏度確定后均不得調動；

S8檢測過程：核對軸端標記后，根據檢測工藝要求進行超聲波檢測；

探頭移動區域：對于輪對輪座鑲入部用斜探頭檢測時，輪座內側、輪座外側在軸頸上進行。在保證探頭的移動區域充足的情況下，必須保證檢測的區域之和大于輪座全長即必須保證探頭主聲束掃查遍輪座全長；

對于檢測面只能在車軸軸身上檢測輪座鑲入部時，探頭移動范圍及檢測區域視軸型尺寸的不同，選擇不同K值的斜探頭，可以選多種K值，探頭的移動區域必須保證探頭主聲束掃查遍輪座全長，其計算公式如下：

K＝tgβ＝L/H

H＝(φ1+φ2)/2

式中：φ1為輪座直徑；

φ2為軸身的直徑；

L為從探頭入射點到缺陷的垂直距離；

K為β的正切值；

在役輪軸或中、大修輪軸軸頸卸荷槽部位、剎車座部位、齒座部位、輪座鑲入部采用小角度縱波和橫波斜探頭檢測方法，在車軸端面進行，根據軸型確定檢測距離，并根據所使用探頭的入射角計算出探頭移動范圍；

S81探頭移動方法：

斜探頭：使探頭均勻受力2～5N,以20～50mm/s的速度在軸頸或軸身上沿軸向作往復移動，與輪對的圓周運動復合成的移動軌跡；

小角度縱波探頭：使探頭均勻受力2～5N，以20～50mm/s的速度在軸端面，探頭指向中心孔作往復移動，并偏轉3～5°形成的移動軌跡；

S9全軸穿透檢查：

S91大機車軸、輪對、輪軸的穿透檢查必須在車軸兩端面分別進行；

S92開工前按如下規定調試儀器：連接好0°直探頭(2.5Pφ20)和探頭連接線；首先調節儀器的水平和垂直旋鈕，使時間基線與水平刻度線重合，始波前沿對準刻度0；調節輝度旋鈕，使熒光屏亮度適中；調節聚焦和輔助聚焦旋鈕使時間基線清晰；儀器其它各部旋鈕置適當位置；

S93測距的標定：

將0°直探頭(2.5Pφ20)置于TS－1W試塊的B面上，適當移動探頭調節儀器，使第十次底面最高回波調為熒光屏滿幅的90％高度，并在水平刻度線的第10格出現，此時每大格代表實際聲程240mm，即聲程標定為1:240；

使用半軸實物試塊直接標定，用機油或軸承脂做耦合劑，將第一次底面回波用深度粗調和微調旋鈕根據實物試塊尺寸調至熒光屏水平刻度第4.0格左右，則屏幕上每一大格代表車軸的實際長度250mm；

S94探傷靈敏度的確定：

TS－1W試塊：將0°直探頭(2.5Pφ20)置于TS－1W試塊B面上，使第十次底面最高回波調為熒光屏滿幅的90％高度，增益6dB，耦合差另加4～6dB，在此基礎上再增益8～10dB，鋼印(2～4dB)、中心孔(3dB)、螺栓孔(3dB)，以此作為穿透檢查的靈敏度；

半軸試塊：將0°直探頭(2.5Pφ20)置于半軸試塊的端面上，使半軸Φ10mm平底孔最高回波調為熒光屏滿幅的80％高度，并在水平刻度的第4.0格左右出現(圖29)。然后，耦合差另加4～6dB。在此基礎上再增益8～10dB，鋼印(2～4dB)、中心孔(3dB)、螺栓孔(3dB)，以此作為穿透檢查的靈敏度；

每日開工前、后，對需要使用的0°直探頭，均應進行探傷靈敏度的校驗或確認；實際檢測車軸時，在探傷靈敏度確定后不得隨意調動；

檢測過程：將0°直探頭置于涂好耦合劑的軸端面上掃查，探傷靈敏度可適當提高，以不出現干擾雜波為準，探頭均勻受力2～5N,以20～50mm/s的速度，按圖30方式移動，即一面沿軸端面徑向前后移動探頭，一面沿圓周方向移動，并同時觀察回波變化，探頭掃查范圍應遍及軸端面的可移動區域；

S10質量驗收：

S101大裂紋的判定：超聲波穿透檢測時，如發現底面回波與始波間有可疑回波出現，應進行危害性分析：

確定缺陷存在的格數：根據缺陷波在熒光屏水平線上所處的格數，即可按照線性比例關系算出缺陷在軸身上所處的位置；

判定缺陷的性質：根據缺陷存在的位置而采取不同的判定方法，如處軸身外露部，可用磁粉檢測方法重新確認是否為表面裂紋；如缺陷存在的位置正處鑲入部，可直接使用橫波或小角度縱波檢測的方法加以判定；

透聲性能的判定：超聲波透聲性能檢查發現底波達不到垂直滿幅的30％波高，其面積占軸端檢測面積1/16以上的檢測區域時，該軸判為透聲不良；

發現檢測部位有可疑波時，需重新對檢測靈敏度進行確認，只有在規定的檢測靈敏度條件下，檢測的缺陷反射波高度達到或超過熒光屏垂直滿幅的80％時，才能確認這些可能存在的缺陷；

最終確定卸荷槽部位、輪座鑲入部位內外側及齒輪座部位是否存在缺陷，應解體輪對輪軸，用磁粉檢測方法驗證判定；

檢測過程中如果發現沒有輪轂波(輪心波)出現，且始波后面有鱗狀波及雜波出現，影響正常檢測，則應判該車軸局部透聲不良；當發現某部位有可疑反射波出現，則需根據反射波的位置和特點進行判斷，車軸疲勞裂紋反射波的特點是波峰尖銳、反射干脆、猛烈，當探頭周向旋轉時，有一定的周向長度，裂紋反射波幅度由低變高再由高變低，有規律地逐漸變化，無突變現象，反射波沒有明顯的位置變化。