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車軸壓裝部位拉傷缺陷TOFD檢測方案

車軸壓裝工藝一般采用注油壓裝工藝,并依據壓裝F-L曲線對輪對壓裝質量進行判定。對車軸壓裝部位進行探傷,目前常用的方法有手工的小角度縱波探傷和大角度橫波探傷,以及采用小角度縱波組合探頭方法。小角度縱波探傷時分別在車軸兩端面用7°~ 9°縱波探頭向輪座壓裝部位的表面檢測;大角度橫波探傷時,一般采用K=1~2的斜探頭在軸頸上向座外側掃查,在軸身上向輪座內側掃查。小角度縱波探傷和大角度橫波探傷,可有效的檢測出壓裝部位的疲勞裂紋。對存在拉傷缺陷的車軸解剖發現,壓裝部位的拉傷缺陷大多發生在距車軸端面 300mm 處的輪座外側疲勞帶并向內側延伸,有一定的長度,方向與軸線平行,有一定的寬度,其拉傷面毛糙且與軸線垂直方向成一定的夾角,似魚鱗狀,其夾角大多在20°~50°之間。采用小角度縱波探傷或大角度橫波探傷,由于拉傷缺陷的特點,其回波信號比較弱,如果稍不注意便造成漏檢,對檢測人員的要求非常高。

車軸壓裝部位拉傷缺陷TOFD檢測方案是首先安裝兩個探頭和一個用于軸定位的編碼器,兩個探頭分別布置在車軸壓裝部位的兩側,其中一個探頭作為發射探頭,另一個探頭作為接收探頭,并且發射探頭、接收探頭和編碼器分別與超聲TOFD成像檢測儀相應的端口相連接;然后啟動超聲TOFD成像檢測儀對軸壓裝部位進行檢測,進行檢測時,發射探頭和接收探頭位置保持不變,軸自由旋轉,超聲TOFD成像檢測儀記錄回波信號及其位置信息,然后對回波信號進行圖像化顯示。檢測人員根據超聲TOFD成像檢測儀所顯示的圖像,即可判斷和測量車軸壓裝部位的拉傷缺陷信息。

TOFD技術關鍵在于檢測圖像的判讀,圖像的判讀一方面要靠檢測人員良好的經驗及對檢測對象的全面了解,另一方面專用輔助分析軟件非常關鍵。在開發過程中,通過大量的模擬仿真、試塊驗證及數據推理,建立了車軸拉傷缺陷擬合曲線的數學模型,為車軸拉傷缺陷的TOFD精確測量打下基礎。車軸拉傷檢測的擬合曲線數學模型如公式所描述。

d為L的函數,表示弧線的在不同的L值下的實際深度。
d0為弧線深度的最大值。
L為車軸旋轉移動的距離,即弧長,為了將深度為d0時,弧長L設為0,取

檢測系統如圖1所示,采用CTS-1008plus儀器,儀器軟件內置有擬合曲線功能,配置專用掃查器,擬合曲線的效果如圖2所示,缺陷弧線輪廓與擬合曲線完美擬合。

  • 圖1 檢測系統

  • 圖2 擬合曲線

  • 圖3 拉傷缺陷的車軸

分別采用拉傷缺陷車軸、無拉傷缺陷的車軸進行檢測,檢測結果如圖4、圖5所示。

  • 圖4 車軸拉傷缺陷檢測圖像

  • 圖5 無缺陷車軸檢測圖像