火车车轮踏面自动超声波检测方法

发布时间:2014-09-09

在钢轨线路上嵌入超声波探头对行进中的车轮踏面进行自动检测,是一种新的车轮在役探伤理念。钢铁研究从本世纪初开始这一技术的尝试和研究工作。我们利用高频交变磁场在车轮踏面激发超声表面波,所激发出的声束依靠自己的“爬行”能力,沿着踏面及踏面下周向自行传播,在车轮与探头接触的瞬间,实现对被检车轮表面及近表面的覆盖检测。

     我们在实验室中模拟真实铁道线上车轮的运行情况,在钢轨中装设电磁超声换能器,并使车轮轮在钢轨上使过。通过这种方法,我们能够很好地发现车轮上垂直于踏面的疲劳裂纹、表面擦伤和掉块等。

    超声表面波在钢铁材料中的传播速度约为2900m/sec。要确保超声表面波将车轮踏面中的缺陷可靠地检测出来,需使声束能够在车轮表面至少传播两周或两周以上。由此,电磁超声探头与车轮的接触时间不应小于2ms。按照我们研制的探头长度计算,允许火车的行进速度约为30km/h。这一速度适合用于列车进库一段的轨道上的检查。

    电磁超声探伤虽然是一种非接触式探伤方法,但它对提离间隙的要求是十分苛刻的。按照电磁超声探伤理论,探头距离被检试件每增加1mm,检测灵敏度将下降96dB。一般来说,在火车车轮探伤中,探头距车轮踏面的距离应保持在0.5mm范围之内。火车的重量是巨大的,当列车驶过时,每个车轮对钢轨的正向压力过数十吨,并伴有侧向碾压和剧烈的振动。所以,使探头对车轮的近距离跟踪和保护探头不受损坏,是能否保证检测得以的关键。此外,电磁超声换能器埋设在铁道线上,其所处的环境是非常恶劣的,如电磁干扰、振动干扰、风霜雨雪等等,这些都会给检测带来噪声。

    在役火车车轮自动检测是一种实时动态检测,它需要在实施探伤(多路信号的触发、发射、接收、处理、显示、判伤等)的同时,完成检测结果的纪录和存储等多项工作。在这些方面,我们均进行了大量卓有成效的尝试。目前来说,电磁超声经过大量的实践经验,已经应用的比较纯熟。

 

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