在线索道驱动轮轴超声波检测和缺陷信号判别

　　一、概述

　　驱动轮轴为索道运行中传动动力的核心部件，因原始制造缺陷和使用新生缺陷导致索道事故时有发生，使用和检验单位都对索道驱动轮轴安全性能予以高度关注。由于整个索道的驱动系统组合非常紧密，许多部位还是过盈配合，拆卸难度很大，只能进行在线检测。在这种情况下，其他无损检测方法对轴的内部和外部检测的效果不是太理想，或者无从下手，为此，笔者尝试使用超声波方法对驱动轮轴进行检测，根据现场检验的实践提出索道驱动轮轴免拆卸超声波检测工艺，并对缺陷信号进行判别。

　　二、在线驱动轮轴超声波检测工艺

　　拆开驱动轮轴上带螺纹的端盖，露出轮轴的端面，以此为检测面。针对可能产生的缺陷，用以下三种方法进行超声波检测。

　　1.纵波直探头检测(图 1)

　　纵波直探头对轮轴的内部缺陷进行检测，主要针对内部平行于端面的缺陷。一般选用 2.5PΦ20 的直探头，以轮轴端面为检测面进行扫查。扫查灵敏度一般不得低于最大检测距离处的Φ2mm 平底孔当量直径。由于索道轮轴的轴长一般在 1mm 左右，故其灵敏度无法用试块进行调节，尝试用计算法进行调节，选下端面为最大距离面，以计算法算得 Φ2mm 平底孔当量直径的灵敏度。

　　从上端面进行 100%扫查(图 1)，记录当量直径大于 Φ4mm(平底孔)的单个缺陷的波幅和位置，以及当量直径大于或等于Φ3mm(平底孔)的缺陷密集区，再以 JB/T4730-2005 中锻件检测内容进行评级。

　　2.双晶直探头检测(图 2)

　　由于直探头检测在近场存在盲区，其盲区部位也是螺纹区(应力集中区)，故选用双晶直探头进行补充检测，使用 CSⅡ试块，依次测试不同检测距离的 Φ3mm 平底孔当量直径(至少三个)，调节增益，作出双晶直探头的距离—波幅曲线，作为检测灵敏度。也是以端面进行 100%扫查(图 2)，再以 JB/T4730-2005中锻件检测内容进行评级。

　　3.小角度斜探头检测(图 3)

　　索道轮轴螺纹的丝扣根部和键槽是应力最集中的部位，很容易产生断裂，但该部位往往又是检测的难点和盲区。由于超声波性能受边缘效应的影响，因此，在轮轴的轴向的外表面附近处，纵波直探头很难产生反射回波，从而造成对该部位的漏检。因此，尝试用小角度斜探头对这个部位进行检测(图3a)。

　　选用 2.5PΦ14 的小角度探头进行纵波检测，探头角度 θ 一般选 12°～18°之间(根据最大检测与扫查面的距离而定)，要满足 θ≤arctan(D/L)。

　　灵敏度的选择：选择与检测轮轴同材料同尺寸的人工试样，在接近下端面的外表面处作一个 Φ2mm 平底孔当量直径的人工缺陷(图 3b)，以探头在此处接收到回波 80%波高作为检测灵敏度。扫查方式：沿径向100%扫查。