相瑞排

摘 要：近些年來(lái)，可以看到，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)一直高速增長(zhǎng)，使得交通行業(yè)發(fā)展相當(dāng)迅速，現(xiàn)如今，馬路上過(guò)往著各式各樣的車輛，數(shù)量也比以前明顯增多。由于車輛數(shù)量普遍增多，導(dǎo)致當(dāng)前車輛安全事故發(fā)生的越來(lái)越多，對(duì)這些安全事故原因進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)這些事故的發(fā)生很大程度上和車輛自身有關(guān)，特別是車軸部分，很多時(shí)候機(jī)動(dòng)車輛運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使得車軸出現(xiàn)了車軸裂紋，這些裂紋通過(guò)肉眼有時(shí)候很難看到，需要超聲波的檢測(cè)方法才能發(fā)現(xiàn)，這對(duì)減少車輛安全事故的發(fā)生具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：車軸疲勞裂紋；超聲波；檢測(cè)

中圖分類號(hào)： U26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）12-185-2

0 引言

對(duì)機(jī)動(dòng)車輛稍加了解都知道，車軸是機(jī)動(dòng)車輛的一個(gè)關(guān)鍵部位，也是與行車安全有著直接關(guān)系的一個(gè)部件?，F(xiàn)實(shí)生活中，如果車軸出現(xiàn)了疲勞裂紋而沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，很容易進(jìn)一步擴(kuò)展而引發(fā)安全事故，帶來(lái)嚴(yán)重后果。但是我們也注意到，車軸一旦出現(xiàn)疲勞裂紋，通常出現(xiàn)在比較隱蔽的位置，通過(guò)肉眼很難發(fā)現(xiàn)，因此為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)車軸是否出現(xiàn)了疲勞裂紋，那么就必須對(duì)其進(jìn)行無(wú)損傷檢測(cè)，今目前技術(shù)能力上看，除了使用超聲波技術(shù)進(jìn)行探測(cè)，沒(méi)有其他更好的方法。基于此，本文將專就車軸疲勞裂紋超聲波檢測(cè)方法進(jìn)行探討，以期能夠深入了解該方法。

1 車軸疲勞裂紋概述

事實(shí)上，車軸發(fā)生疲勞裂紋是由多種原因造成的，不僅受車軸材質(zhì)結(jié)構(gòu)、制造工藝以及輪對(duì)參數(shù)等因素的影響，而且受運(yùn)行速度、牽引噸位以及司機(jī)的操作方式的影響。我們必須承認(rèn)，各種類型車軸由于其受力情況和工作環(huán)境的差異性，因而各種機(jī)車的車軸的疲勞使用受命肯定大為不同，另外，在車輛運(yùn)行過(guò)程中，車軸將會(huì)受到一些復(fù)雜的作用力，如彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力以及組裝應(yīng)力等。因此我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，車軸發(fā)生疲勞裂紋，不可能僅僅由某一個(gè)原因造成，更多的是由多種原因的共同作用造成的，應(yīng)該說(shuō)產(chǎn)生的原因極為復(fù)雜。

2 超聲波檢測(cè)方法類型

超聲波在鋼材中傳播時(shí)，其能量和聲壓不僅會(huì)因?yàn)閭鞑ゾ嚯x的增加而逐漸衰減，還會(huì)因?yàn)殇摬牡木Я６取?nèi)部缺陷以及組織的不均勻性等因素發(fā)生衰減，這樣我們就可以通過(guò)基波衰減程度和波幅的形狀分布判斷出車軸的缺陷。就是根據(jù)這個(gè)原理，我們采用了超聲波對(duì)車軸進(jìn)行無(wú)損傷檢測(cè)，判斷車軸是否存在疲勞裂紋，一般來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的超聲波檢測(cè)方法主要有以下幾種：

2.1 垂直探傷法

所謂的垂直探傷法，其實(shí)是指從車軸斷面與車軸表面垂直的長(zhǎng)度方面攝入縱波超聲波的一種超聲波檢測(cè)方法。實(shí)施這種探傷法，一般需要進(jìn)行兩項(xiàng)工作：一個(gè)是對(duì)超聲波的衰減度進(jìn)行測(cè)定并對(duì)穿透工件的情況加以了解；另一個(gè)是對(duì)車軸全長(zhǎng)方向上的損傷情況進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 斜角探傷法

顧名思義，斜角探傷法就以一定的角度攝入超聲波進(jìn)行檢測(cè)，具體來(lái)說(shuō)，就是從有曲率的車軸表面斜方向以-攝入橫波超聲波，并指向檢測(cè)目標(biāo)位置進(jìn)行超聲檢測(cè)。結(jié)合應(yīng)用對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)，斜角探傷法的精確度比局部探傷法要高，它能夠探出很細(xì)小的裂痕，但是探傷要求比較高，需要在進(jìn)行探傷前將車軸表面打磨干凈。另外，我們注意到，斜角探傷法對(duì)某些在強(qiáng)度上極其重要的配合部位進(jìn)行探傷時(shí)經(jīng)常受到攝入角度的限制而無(wú)法進(jìn)行。比如說(shuō)在對(duì)齒輪一側(cè)部位進(jìn)行探傷時(shí)就很難開(kāi)展，因此可以略微降低一下探傷的精度要求采用局部探測(cè)法，往往能夠達(dá)到降低維修成本、提高探傷效率的目的。

2.3 局部探傷法

這種探傷方法又稱縱波斜角探傷法一般從車軸的某個(gè)端面以-的折射角向目標(biāo)探傷位置射入縱波超聲波，從應(yīng)用實(shí)際看，盡管該方法和斜角探傷法的精度水平差不多，但它存在以下幾個(gè)弊端：第一，在軸承安裝的狀態(tài)下對(duì)車軸進(jìn)行探傷，當(dāng)縱波超聲波穿過(guò)軸承內(nèi)圈時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一定回波，這會(huì)對(duì)探傷效果造成一定影響，從而使得檢測(cè)的精度難以得到保證；第二，就是在車軸剛剛經(jīng)過(guò)更換后，有可能出現(xiàn)軸端打鋼印的情況，在該情況下，探頭會(huì)與車軸發(fā)生接觸，這樣會(huì)大大降低檢測(cè)的精度；第三，就是局部探傷法每次只能對(duì)車軸某個(gè)部分進(jìn)行探傷檢測(cè)，而不能做到對(duì)車軸全體做到探傷檢測(cè)，這也就意味著一旦我們采用對(duì)車軸進(jìn)行探傷檢測(cè)時(shí)，就會(huì)用到多個(gè)探頭進(jìn)行重復(fù)探傷，過(guò)程比較麻煩。

2.4 新的車軸探傷法

該方法在設(shè)計(jì)之初考慮的大前提就是如何提高探傷精度和如何進(jìn)一步降低維修成本，也就是基于這樣的考慮才設(shè)計(jì)出了此方法，該方法實(shí)質(zhì)上就是多波道、旋轉(zhuǎn)式局部探傷方法，并且還具有一定的自動(dòng)判定功能?，F(xiàn)實(shí)生活中，使用該方法有一個(gè)最大的好處，就是這種方法的探頭與車軸一端發(fā)生接觸，根本無(wú)須像斜角探傷那樣進(jìn)行打磨作業(yè)，這樣能夠提高檢測(cè)效率。

3 車軸疲勞裂紋超聲波檢測(cè)條件的確定

通常來(lái)說(shuō)，車軸疲勞裂紋在形成時(shí)車軸中心線并不是垂直的，而是存在一定角度的，這個(gè)角度最小大于10°，最大不超過(guò)25°。一般來(lái)說(shuō)，一旦車軸壓裝部?jī)?nèi)側(cè)出現(xiàn)裂紋，就很有可能向外傾斜，反之，如果車軸壓裝部外側(cè)出現(xiàn)裂紋，那么就很有可能向內(nèi)傾斜，車軸開(kāi)裂只有裂紋達(dá)到一定深度過(guò)后才會(huì)出現(xiàn)。在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，為了使得檢測(cè)效果最好，我們通常采用縱波小角度測(cè)探頭，在車軸端面上對(duì)壓裝部?jī)?nèi)外兩側(cè)的壓痕線附近進(jìn)行檢測(cè)，就發(fā)生車軸斷裂的現(xiàn)狀看，車軸壓裝部?jī)?nèi)側(cè)比較容易發(fā)生疲勞裂紋，因此應(yīng)該將其作為檢測(cè)重點(diǎn)。當(dāng)然了，對(duì)車軸壓裝部外側(cè)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以在外側(cè)壓痕線附近掃查，但是存在一段檢測(cè)盲區(qū)，在這個(gè)盲區(qū)內(nèi)，疲勞裂紋只有達(dá)到一定的深度才會(huì)被發(fā)現(xiàn)?？墒俏覀冇幸稽c(diǎn)應(yīng)該注意到，如果外側(cè)疲勞裂紋能夠被探測(cè)到，說(shuō)明其疲勞裂紋達(dá)到了一定深度，那么此時(shí)的內(nèi)側(cè)恐怕早已產(chǎn)生很大的疲勞裂紋，亟需更換車軸?；谶@一點(diǎn)，在實(shí)際檢測(cè)中，要采用縱波小角度探頭對(duì)車軸鑲?cè)氩績(jī)?nèi)側(cè)進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)，并用縱波直探頭對(duì)車軸整體進(jìn)行穿透大裂紋檻車。

3.1 探頭的選擇

我們知道，超聲波探傷機(jī)上的超聲波探頭是其核心，如果探頭尺寸形狀或者有關(guān)工藝參數(shù)選擇不合理，很容易對(duì)探傷的精度造成很大的影響。通常而言，在檢測(cè)之前會(huì)將探頭檢測(cè)面加工成平面或者圓弧面，來(lái)保證探頭檢測(cè)面與目標(biāo)位置接觸良好，接觸面足夠大，進(jìn)而能夠使得耦合條件得到改善，透聲效果得到提高。如果要采用斜探頭，就要注意其折射角的大小，要保證能夠通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)車軸的主要缺陷，保證其具有很好的靈敏度。在折射角的選擇時(shí)，可以將不同折射角的探頭進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以找出那個(gè)最佳折射角的探頭。當(dāng)然了，探頭頻率也是一個(gè)我們應(yīng)該考慮的因素。在對(duì)車軸進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)在的機(jī)動(dòng)車傳動(dòng)機(jī)制的特殊性，使得探傷條件受到了一定的限制，也就意味著只能將探頭放置于車軸端面進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)合理論計(jì)算和實(shí)踐檢驗(yàn)，通?？梢赃x取頻率為2.5MHz，晶片直徑為20mm的9°縱波小角度探頭，這樣可以最大限度地保證檢測(cè)精度。

3.2 耦合劑的選擇

在超聲波檢測(cè)中，很多時(shí)候都會(huì)在介質(zhì)表面涂抹耦合劑，這樣不僅可以保證足夠的反射率，還能減少超聲波能量的損失。但耦合劑的種類不僅僅局限于一種，有多種類型，需要我們根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況加以選擇，以確保良好的耦合性。就目前應(yīng)用情況看，各種型號(hào)的機(jī)油、樹(shù)脂以及漿糊等都可以作為耦合劑使用。

4 總結(jié)

綜上所述，我們應(yīng)該深知，既然機(jī)動(dòng)車車軸是機(jī)動(dòng)車的關(guān)鍵部位，它關(guān)系到行車的安全，因此，必須對(duì)車軸在交付前或者使用過(guò)程中進(jìn)行無(wú)損傷檢測(cè)。就以上介紹看，超聲波檢測(cè)是一種比較可行的方法，檢測(cè)精度也還能保證，就目前應(yīng)用看，主要存在著垂直探傷法、斜角探傷法以及局部探傷等4種類型，不同類型都有其不同的特點(diǎn)，另外，我們還要對(duì)超聲波探頭、耦合劑等作出合理的選擇，以確保滿足超聲波檢測(cè)對(duì)精度的要求。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 孫飛.淺析輪對(duì)超聲波探傷方法[J].成鐵科技，2014（3）.

[2] 曲橋.DF_（4D）型機(jī)車在役車軸超聲波探傷方法探討[J].科技致富向?qū)В?015（18）：21-25.

[3] 李永峰.淺析超聲波探傷在大型養(yǎng)路機(jī)械車軸探傷中的運(yùn)用與發(fā)展[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015.