火车在行进过程中由于动态的冲击作用,车轮中会出现热裂纹或疲劳裂纹,这些裂纹严重时会造成整个车轮的破裂。要详尽地描述这些非连续性缺陷何时产生并非易事。同样地,预言何种缺陷及其尺寸即造成车轮的致命破损,目前尚未有统一定论,但是下面的一些理论和实践有助于我们利用电磁超声表面波评价在役车轮质量和设置拒斥标准。
经断裂力学分析,认为具有危险性的车轮踏面疲劳裂纹的深度一般为9mm。1995年在美国召开的关于对在役铁路的无损评价学术会议上,有关提出将6mm深的裂纹界定为不再安全的缺陷。
我国的铁道部科学研究金化所认为:车轮的疲劳裂纹是从踏面下约10mm的地方发展起来的,先是沿着周向发展,然后再折向径向,形成危险的横向裂纹。对这种裂纹有效的检测方法是用0.4MHz表面波进行探测,它能达到车轮踏面下约10mm的深度,这是车轮危险的部位,并认为目前美国和德国等在对车轮疲劳裂纹进行检测时都使用0.4MHz的表面波,证明这一结论的正确性。
德国弗朗霍夫无损检测研究所为德国铁路公司研制的用于高速列车车轮踏面检验的全自动超声探伤系统,使用频率为0.4MHz的标准人工缺陷是1mm深、20mm长的锯口。这种系统已经在德国汉堡和慕尼黑的德国高速列车修理厂以及西班牙的马德里等应用多年[4]。
我们钢铁研究采用自己研制的电磁超声表面波技术,使激发出的声波束沿着车轮踏面及踏面下约10mm深度内周向传播,形成对车轮表面和近表面的检查。结我们多年在国内多个路局对在役车轮的检测实验认为,在我国国情下,既要检出车轮中的有害缺陷保证行车安全,又要避免因过多检出微小瑕疵使车轮提早退役而造成浪费,应将在役车轮的缺陷判废标准设置在一个适中尺度上,比如3mm深、20mm长的横向裂纹。此结论可供无损检测的同行们和铁道系统的们商榷。
表面波在车轮上的应用已经比较广泛,也是目前各国铁路系统解决车轮盖缺陷相对较好的方法。
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