一种铁路车辆车轴过渡圆弧部位用超声横波检测校准方法

技术领域

本发明涉及车轴超声横波检测技术领域，具体为一种铁路车辆车轴过渡圆弧部位用超声横波检测校准方法。

背景技术

铁路机车车辆车轴产品属于机车车辆走行部分的重要承载部件。机车车辆在铁轨上运行时，车轴在自身承重及轮轨间冲击力的共同作用下，容易产生疲劳缺陷。当车轴疲劳失效时车轴的承载功能也随之失效，严重影响铁路运输的效率和运输的安全。通常情况下为保证机车车辆的可靠运行，对车轴产品的内在质量提出了严苛的要求，所以车轴产品内部缺陷的无损检测也显得尤为重要。

现有的国际标准ISO 5948、北美铁道协会标准AAR M101、我国的铁道行业标准TB/T 1618等规定的检测工艺采用超声纵波检测方法从车轴直径方向进行检测，能够有效解决车轴产品平直部位的超声径向检测问题。

但车轴产品台阶处过渡圆弧部位，因受制于纵波直探头与过渡圆弧部位的形状差异，而使得探头与车轴无法有效耦合，从而导致探头无法精准探测过渡圆弧部位，降低检测精度的问题。

基于此，本发明设计了一种铁路车辆车轴过渡圆弧部位用超声横波检测校准试块及方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路车辆车轴过渡圆弧部位用超声横波检测校准方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术中，车轴产品台阶处过渡圆弧部位，因受制于纵波直探头与过渡圆弧部位的形状差异，而使得探头与车轴无法有效耦合，从而导致探头无法精准探测过渡圆弧部位，降低检测精度的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铁路车辆车轴过渡圆弧部位用超声横波检测校准方法，包括长度尺寸为L，直径尺寸为ф的校准试块和超声横波检测探头，所述校准试块端部设有和校准试块轴线呈X°的横切斜面，所述横切斜面的长轴中心线上垂直钻取有三个埋藏深度，分别为第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔，所述第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔孔深均为Ymm，孔径均为фZmm；

所述第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔的校准声程尺寸分别为L

该检测校准方法包括以下几个步骤：

步骤一：根据被检测车轴的直径，选择与被检测车轴相同直径的校准试块进行距离波幅曲线的制作；

步骤二：在校准试块的检测面上均匀涂抹耦合剂，将折射角为X°的超声横波检测探头放置在试块的检测面上；

步骤三：当超声波从探头进入校准试块内部后会继续向前传播，声波在传播过程中如果遇到第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔和校准试块反射面时会产生反射；

步骤四：反射波则沿着原路径返回到探头，探头接收到反射波的能量后转变成电信号即荧光屏上的反射波；

步骤五：此时，通过观察荧光屏上反射波的位置和高度就能够准确确定平底孔的埋藏深度和大小以及试块反射面的情况。

作为本发明的进一步方案，所述横切斜面与车轴过渡圆弧部位直径尺寸相同。

作为本发明的进一步方案，所述第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔孔深均为均为0.2mm。

作为本发明的进一步方案，所述第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔孔径均为0.1mm。

为解决上述问题，本发明还提出一种超声横波检测校准试块的制作方法，该检测校准试块的制作方法包括以下几个步骤包括以下几个步骤：

步骤一：分别制作不同直径的超声横波检测校准试块用于不同直径车轴的检测；

步骤二：校准试块制作采用材质、热处理状态与被检测的车轴产品完全相同，表面状态、型式尺寸与被检测的车轴产品相同或相近的试块坯料进行试块制作。

步骤三：校准试块上的人工缺陷依据车轴产品技术标准规定制作成不同部位、不同埋藏深度、相同孔径的平底孔。

作为本发明的进一步方案，所述步骤一中距离波幅曲线的制作方法，包括：

步骤一：将超声横波检测探头放置在试块的检测面上，移动探头找到试块上的第一平底孔的最大反射回波并调整到满屏的50％高度，作标记点1；

步骤二：再分别对校准试块上的第二平底孔和第三平底孔进行探测，找到第二平底孔和第三平底孔的最大反射回波并调整到满屏的50％高度，作相应的标记点2和标记点3；

步骤三：圆滑连接1、2、3点，并延长到整个探测范围，即完成了以孔径为фZmm为基准的超声横波径向检测距离波幅曲线的制作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过制作一种铁路机车车辆车轴产品台阶处过渡圆弧部位超声横波检测校准试块来实现车轴产品台阶处过渡圆弧部位的超声横波检测，同时还具有检测速度快，检测成本低等优点，同时，试块设计结构精巧、紧凑，能方便操作者操作，简单、实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中车轴平直部位的超声径向检测示意图；

图2为本发明车轴过渡圆弧部位的超声横波径向检测示意图；

图3为本发明中车轴过渡圆弧部位的超声横波径向校准试块示意图；

图4为本发明中车轴过渡圆弧部位的超声横波径向校准试块示意图

图5为本发明中制作超声横波径向检测距离波幅曲线示意图；

图6为本发明车轴过渡圆弧部位的超声横波径向检测示意图；

图7为本发明中检测校准方法流程图；

图8为本发明中校准试块的制作方法流程图；

图9为本发明中距离波幅曲线的制作方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种铁路机车车辆车轴产品台阶处过渡圆弧部位超声横波检测校准试块，包括长度尺寸为L，直径尺寸为ф的校准试块和超声横波检测探头，所述校准试块端部设有和校准试块轴线呈X°的横切斜面，所述横切斜面的长轴中心线上垂直钻取有三个埋藏深度，分别为第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔，所述第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔孔深均为Ymm，孔径均为фZmm；

所述第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔的校准声程尺寸分别为L

检测校准时制作时根据被检测车轴产品的检测需求，分别制作不同直径的超声横波检测校准试块用于不同直径车轴的检测，校准试块上的人工缺陷依据车轴产品技术标准规定制作成不同部位、不同埋藏深度、相同孔径的平底孔，根据被检测车轴的直径，选择与被检测车轴相同直径的校准试块进行距离波幅曲线的制作，随后在校准试块的检测面上均匀涂抹耦合剂，将折射角为X°的超声横波检测探头放置在校准试块的检测面上，当超声波从超声横波检测探头进入校准试块内部后会继续向前传播，声波在传播过程中如果遇到第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔和校准试块反射面时会产生反射，反射波则沿着原路径返回到探头，探头接收到反射波的能量后转变成电信号即荧光屏上的反射波，包括缺陷反射波和试块反射面反射波，此时，通过观察荧光屏上反射波的位置和高度就能够准确确定平底孔的埋藏深度和大小以及试块反射面的情况，这样就能达到仪器校准和产品检测的目的。

作为本发明的进一步方案，所述横切斜面与所需检测的车轴过渡圆弧部位直径尺寸相同；提高超声波探测传播角度，保证车轴过渡圆弧部位都能被检测到。

作为本发明的进一步方案，所述第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔孔深均为均为0.2mm，能够检测出车轴伤痕深度为0.2mm的创伤。

作为本发明的进一步方案，所述第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔孔径均为0.1mm，能够检测出车轴伤痕口径为0.2mm的创伤。

为解决上述问题，本发明还提出一种超声横波检测校准试块的制作方法，该检测校准试块的制作方法包括以下几个步骤包括以下几个步骤：

步骤一：分别制作不同直径的超声横波检测校准试块用于不同直径车轴的检测，便于检测多种不同的车轴型号；

步骤二：校准试块制作采用材质、热处理状态与被检测的车轴产品完全相同，表面状态、型式尺寸与被检测的车轴产品相同或相近的试块坯料进行试块制作，以确保检测时量值传递的准确性；

步骤三：校准试块上的人工缺陷依据车轴产品技术标准规定制作成不同部位、不同埋藏深度、相同孔径的平底孔，便于检测出车轴内部不同尺寸大小的创伤。

作为本发明的进一步方案，所述步骤一中距离波幅曲线的制作方法，包括：

步骤一：将超声横波检测探头放置在试块的检测面上，移动探头找到试块上的第一平底孔的最大反射回波并调整到满屏的50％高度，作标记点1；

步骤二：再分别对校准试块上的第二平底孔和第三平底孔进行探测，找到第二平底孔和第三平底孔的最大反射回波并调整到满屏的50％高度，作相应的标记点2和标记点3；

步骤三：圆滑连接1、2、3点，并延长到整个探测范围，即完成了以孔径为фZmm为基准的超声横波径向检测距离波幅曲线的制作，便于观察和计算出创伤具体位置。

工作原理：检测校准时制作时根据被检测车轴产品的检测需求，分别制作不同直径的超声横波检测校准试块用于不同直径车轴的检测，校准试块上的人工缺陷依据车轴产品技术标准规定制作成不同部位、不同埋藏深度、相同孔径的平底孔，根据被检测车轴的直径，选择与被检测车轴相同直径的校准试块进行距离波幅曲线的制作，随后在校准试块的检测面上均匀涂抹耦合剂，将折射角为X°的超声横波检测探头放置在校准试块的检测面上，当超声波从超声横波检测探头进入校准试块内部后会继续向前传播，声波在传播过程中如果遇到第一平底孔、第二平底孔和第三平底孔和校准试块反射面时会产生反射，反射波则沿着原路径返回到探头，探头接收到反射波的能量后转变成电信号即荧光屏上的反射波，包括缺陷反射波和试块反射面反射波，此时，通过观察荧光屏上反射波的位置和高度就能够准确确定平底孔的埋藏深度和大小以及试块反射面的情况，这样就能达到仪器校准和产品检测的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。