超声波无损探伤技术在十字轴维护中的应用

　　轧机是板材生产线的主体设备，它主要由主传动系统和垂直系统(工作机座)及主传动电气控制系统(同步电机、交交变频、矢量控制)和电动压下电气控制系统组成。如果其中某个环节出现故障，都将对生产的顺行造成致命的打击，甚至会造成重大的设备事故，轻则影响企业的经济效益。某轧钢厂从荷兰引进一台二手四辊轧机，主传动系统经过改造后投入生产，其万向接十字轴频繁发生断裂事故，每次修复所需费用均接近百万元人民币。因此，在轧机整体水平不可改变的情况下，如何对十字轴的状态进行监测，及时发现问题，及早采取措施做出设备维修决策摆在了我们的面前。

　　1 超声波无损探伤技术

　　1.1 超声波表面波探伤法探伤机理

　　由于表面波探伤其能量密集在表面下几个波长范围内，所以对于近表面缺陷的检测很有效，一般情况下，表面波探伤对所用仪器的选择性比较广，使用中要经过比较仔细的调节过程，如平比例、深度档位等，对于所使用的表面波探头当楔块采用有机玻璃时入射角为 71°，由于表面波只产生于一个方向，为减少声能损失，一般将超声波高度集中在有机玻璃中表面波传播方向的顶点为好，探伤时可选用单探头“自发自收”或双探头“一发一收”两种方式，对于表面开口的缺陷，通过“一发一收”方式，可测定裂纹的深度，耦合剂一般采用机油，机油对表面波的垂直分量会产生衰减，这是它不利的一面，但利用手按压在声程路径上出现的反射波消失可容易地区别伤和其它棱角等反射波形。

　　1.2 仪器组成与工作原理[2]

　　超声波无损检测仪主要由同步电路、时基电路(即扫描电路)、发射电路、接收放大电路 4 个主要电路和示波电路、延迟电路、时标电路、电源电路以及探头等几部分组成(如图 1 所示)。

　　无损检测采用CTS各型高分辨率超声波无损检测仪，该仪器探测范围在 5~5000mm，可无损检测、测厚，做 DAC 曲线，存贮和调出 50 幅波形，还可与电脑连接。超声波在弹性介质中传播时的物理特性是应用超声波对钢材进行无损检测的理论基础，定向发射的超声波束在十字轴中传播时若遇到缺陷，既产生波的反射又产生波的衰减，这种波的变化经特定仪器(如超声波无损检测仪)的处理，即可获得相应信号显示，如果采用反射法可获得缺陷反射回波信号;如果采用穿透法(又称阴影法)则可凭借波的衰减程度获得缺陷信号。

　　2 超声波无损探伤技术在十字轴故障诊断中的应用

　　2.1 十字轴的基本结构简介