电力机车轮齿超声B扫描成像检测

　　1　引言

　　随着铁路运输对速度和运量的要求不断提高,检测工作在速度、精度和信度方面的要求也需要相应地提高。其中机车传动齿轮的检测是机务系统检测工作的重要组成部分之一。现在使用的机车轮齿探伤方法综合精度、经济、可操作性等因素,大量使用磁粉探伤的方法。由于磁粉探伤方法本身的限制,在检测传动齿轮时,检测速度比较慢,对在内部缺陷的反应受到限制,人工判伤检测强度大且容易造成人为疏漏,且靠近轮对的一侧视野受到一定的遮挡。电力机车轮齿超声B扫描成像检测系统是根据生产一线的需要研制的一套自动化超声探伤设备。通过机械自动化的辅助手段,系统克服了使用手动方式进行超声波检测遇到的困难,相对于传统磁粉检测方式,在速度、精度、可靠性、可操作性、稳定性等方面都有很大程度提高。

　　2　系统工作原理

　　2.1　系统组成

　　系统组成主要分为机械、控制、组合探头、自动探伤系统,如图1所示。

　　2.2　探伤基本原理

　　(1)伤的特点

　　机车轮齿的缺陷主要有:疲劳裂纹:如图2所示,这种伤是运行中最危险的伤,也是检测的重点。

　　内部缺陷:加工和运输过程中造成的内部缺陷,这种缺陷有些不表现在表面,虽不是探伤重点,但也不能忽视。

　　表面硬痕迹:暂时不会造成危害,需要给予一定的重视。

　　(2)探伤方案

　　根据伤的特点,制定了用横波探头作为主探头,探测齿根附近的内部伤情况,同时用表面波对齿根附近的齿轮表面进行探测。通过实验证明,表面波对表面裂纹的检测非常灵敏,可以作为辅助探头防止漏探。通过大量的实验以及现场的实际检测,证明采用这样的探头组合对正常疲劳伤检出很有效。同时对表面划痕,内部缺陷等也有特殊的组合信号表现。

　　(3)系统的检测能力与现场要求

　　现场探伤要求对相当于Φ5以上的伤必须检出,Φ2以上的要有反应。实验中系统对Φ2当量的伤可以有稳定的检出,可以符合实际要求。

　　3　探头设置方案

　　系统采用在一对齿轮的四个面各布置一只横波探头和一只表面波探头的方法进行检测测量,横波主频2.5 M,表面波主频5 M。横波探头用于探测对面齿根附近内部伤,表面波探测本面齿根附近表面裂纹。每只探头采用一发一收的线聚焦双晶探头。如图3所示。总共使用8只探头。

　　本系统使用8个通道,收发分开, 8只探头同时测量。耦合情况由齿根波返回的固定信号监测,实测中灵敏度也使用齿根波确定每个通道的相对标准,达到各个通道检测精度的统一。