鐵路貨車re2型半軸實(shí)物試塊研制

鐵路貨車re2型半軸實(shí)物試塊研制

為了適應(yīng)鐵路運(yùn)輸快速、負(fù)荷和長(zhǎng)交道路發(fā)展的新形勢(shì)，鐵路裝備部制定了《鐵路卡車車輪軸維修條例》。為更好地貫徹落實(shí)新輪規(guī)有關(guān)探傷要求,使探傷人員準(zhǔn)確及時(shí)發(fā)現(xiàn)輪軸故障,研制符合“鐵路貨車輪軸探傷”工藝規(guī)程的半軸實(shí)物試塊不僅是保證輪軸探傷質(zhì)量的關(guān)鍵,更直接影響到探傷結(jié)果。結(jié)合新輪規(guī)貨車輪軸探傷的技術(shù)要求,研制滿足目前車輛系統(tǒng)超聲波探傷需要的RE2型半軸實(shí)物試塊是切實(shí)可行的。1半軸實(shí)物試塊的選擇1.1為了保證半軸實(shí)物試塊的質(zhì)量,在設(shè)備上,選用目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的CTS-8005APLUS超聲波探傷儀,并在汕頭超聲儀器公司專門訂做專用探頭進(jìn)行檢驗(yàn)。1.2根據(jù)鐵道部貨車處關(guān)于“鐵路貨車輪軸探傷”工藝規(guī)程的技術(shù)要求,就目前全路在役輪對(duì)現(xiàn)狀,結(jié)合實(shí)際探傷工作進(jìn)行了認(rèn)真分析,制定了RE2型半軸實(shí)物試塊具體選材方案和選材依據(jù)。1.2.1實(shí)物試塊用RE2B和RE2A型車軸制作,試塊上各處人工裂紋的位置及深度如表1和圖1所示,其中2、3、4、5號(hào)缺陷在同一條直線上,并且與一螺栓孔相平行。2號(hào)缺陷與1號(hào)缺陷在圓周方向上相距120°。1.2.2切口弧長(zhǎng)計(jì)算公式弧長(zhǎng)=πR圓心角180°×圓心角=2×cos?1R?切口深度R弧長(zhǎng)=πR圓心角180°×圓心角=2×cos-1R-切口深度R由此計(jì)算出:軸頸缺陷切口弧長(zhǎng)=25mm輪座缺陷切口弧長(zhǎng)=29mm軸身缺陷切口弧長(zhǎng)=78mm1.3為保證半軸實(shí)物試塊晶粒達(dá)到規(guī)定要求,同時(shí)保證內(nèi)部材質(zhì)良好,采取以下三個(gè)步驟:(1)以CS-1-5型標(biāo)準(zhǔn)試塊為主要選材依據(jù),首先以直探頭在標(biāo)準(zhǔn)試塊上測(cè)試為基準(zhǔn),然后依據(jù)理論計(jì)算(如圖2所示)。(2)探頭在軸端面檢測(cè)透聲性能和內(nèi)部材質(zhì),以軸端面反射波與CS-1-5試塊基準(zhǔn)底面反射波高相差計(jì)算與實(shí)測(cè)比較(如圖3所示)。依據(jù)大平底面聲壓公式:P平=P0A2λα=Ρ0A2λα式中P0—入射初識(shí)聲壓A—探頭晶片面積計(jì)算兩大平底面聲壓比,即:dB=20lga2a1a2a1=20lg1080225=20lg4.8≈13.6dB=20lg1080225=20lg4.8≈13.6dB半軸實(shí)物試塊(考慮到軸頸端直探頭入射,中心孔及螺栓孔對(duì)聲束影響),用直探頭在軸身端面入射,熒光屏上兩試塊一次底面回波分別達(dá)到80%時(shí)相差ΔdB=13dB(如圖4所示)。然后進(jìn)行聲程差、耦合差補(bǔ)償,探頭在車軸端面檢測(cè)透聲性能和內(nèi)部材質(zhì),標(biāo)準(zhǔn)軸端面反射波與CS-1-5型基準(zhǔn)反射波高差≤14dB。(3)把探頭分別置在軸頸、防塵板座、輪座、軸身上,(如圖5所示)沿軸向垂直探測(cè)使底面第一、二次反射波高度差小于補(bǔ)償值。根據(jù)平底聲壓公式:P平=P0A2λα=Ρ0A2λα計(jì)算出一次回波聲程與二次回波聲程相差分貝值為:dB=20lga2a1a2a1=20lg2=2×0.3=6dB然后依次將探頭分別置在半軸實(shí)物試塊上,使其一次回波高度為80%、二次回波高度為40%時(shí)(如圖6所示),其衰減器分貝值為軸頸上一次回波47dB,二次回波53dB;防塵板座上一次回波46dB,二次回波52dB;輪座上一次回波46dB,二次回波52dB;軸身上一次回波46dB,二次回波52dB。通過實(shí)際測(cè)試,顯示一次回波與二次回波高度相差一倍時(shí),衰減器讀數(shù)相差6dB。1.4根據(jù)“鐵路貨車輪軸探傷工藝規(guī)程”的技術(shù)要求,按RE2A、RE2B型半軸實(shí)物試塊圖紙及相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行試塊設(shè)計(jì),從而保證了半軸實(shí)物試塊的加工精度和尺寸,與在役輪對(duì)一致。2人工裂紋檢測(cè)2.1為達(dá)到“鐵路貨車輪軸探傷工藝規(guī)程”要求,將半軸試塊放在車床上,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半軸實(shí)物試塊,將探頭分別置在軸頸、軸身上,沿軸向垂直探測(cè),觀察底面回波高度,在相同聲程內(nèi),回波高度基本相同,底面第一、二次波高應(yīng)小于理論計(jì)算補(bǔ)償分貝值(如圖7所示)。用橫波斜探頭折射角為45°,52.4°(K1,K1.3)分別在軸頸一點(diǎn),軸身兩點(diǎn)處探測(cè)棱角波進(jìn)行對(duì)比,每一次取圓周三點(diǎn)探測(cè)。因橫波和縱波的波長(zhǎng)不同。所以采用橫波對(duì)試塊透聲性能和內(nèi)部材質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。將折射角為45°,52.4°探頭分別置于軸頸、軸身上。然后勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半軸試塊,其波型變化幅度基本相同,同時(shí)也沒有缺陷反射波。2.2經(jīng)以上檢測(cè)合格后的半軸實(shí)物試塊,按“鐵路貨車輪軸探傷工藝規(guī)程”中的技術(shù)要求進(jìn)行線切割,然后根據(jù)不同位置人工裂紋計(jì)算出弦長(zhǎng),對(duì)其裂紋深度、長(zhǎng)度位置進(jìn)行嚴(yán)格外觀檢測(cè),再用超聲波探傷儀對(duì)人工裂紋探測(cè),波形清晰、準(zhǔn)確。且在確定的聲程和水平距離上,保證了鑲?cè)氩績(jī)?nèi)、外側(cè)裂紋反射波高差≤2dB,卸荷槽裂紋與標(biāo)準(zhǔn)試塊相差≤9dB。2.3通過試驗(yàn),確定了輪轂與車軸配合過盈量,按輪對(duì)組裝工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組裝,保證了半軸實(shí)物試塊裂紋波形清晰,其他波形與在役輪對(duì)基本相同。2.4為使半軸實(shí)物試塊達(dá)到“鐵路貨車輪軸探傷”工藝標(biāo)準(zhǔn)。軸承壓裝與在役輪對(duì)軸承壓裝標(biāo)準(zhǔn)相同,軸承卸荷槽裂紋波形清晰。2.5用折射角為29.4°小角度縱波斜探頭探測(cè)RE2軸頸卸荷槽2.5.1在TZS-R試塊確定好探測(cè)范圍,使人工傷波達(dá)到熒光屏滿幅度80%。此時(shí)衰減器為74dB(如圖8所示)。2.5.2在半軸實(shí)物試塊上,在不釋放靈敏度情況下,探測(cè)距軸端180mm、200mm處兩人工傷(如圖9所示),距軸端180mm處,其反射波高為40%(如圖10所示),距軸端200mm處為50%(如圖11所示)。2.5.3確定探傷靈敏度:在2.5.2基礎(chǔ)上,將裂紋波調(diào)至熒光屏滿幅度80%,然后需再釋放2dB～3dB,可做為實(shí)際探傷靈敏度。2.6鑲?cè)氩繖z查2.6.1測(cè)距標(biāo)定:調(diào)整儀器測(cè)距顯示范圍,使水平滿刻度代表深度400mm左右。使用橫波探頭從RE2型實(shí)物試塊軸身掃查底面垂直距離分別為80mm和160mm兩條人工裂紋,移動(dòng)探頭和調(diào)節(jié)儀器,使兩裂紋波分別達(dá)到最高,如圖12所示,分別讀取兩裂紋波的總聲程W1和W2,儀器按公式校準(zhǔn)零點(diǎn)W0:W0=2W1-W2式中W1、W2分別為裂紋1和裂紋2的總聲程,即等于人工裂紋的實(shí)際聲程與探頭斜楔內(nèi)聲程(W0)之和。2.6.2確定探傷靈敏度:使用橫波探頭在RE2型實(shí)物試塊的軸身上,探測(cè)鑲?cè)氩績(jī)?nèi)側(cè)(探頭1)或外側(cè)(探頭2)深度為1mm的人工裂紋,當(dāng)從軸頸部位掃查時(shí),則從軸頸上探測(cè)鑲?cè)氩客鈧?cè)(探頭3)1mm深人工裂紋,如圖13所示。移動(dòng)探頭