鐵路機車整體車輪缺陷分析與超聲波檢測

張春梅

摘要∶我國鐵路運輸最重要的交通工具之一就是鐵路機車，其在客運和貨運方面發揮出了巨大的作用，如果鐵路機車出現了故障，就會給社會經濟帶來極大的損失，情況嚴重的還會出現人員傷亡，并對社會造成惡劣影響。所以需要從各關鍵部分入手，對鐵路機車的質量實施更強有力的缺陷檢測，如此能夠為鐵路交通運行提供重要的安全保障。

關鍵詞：鐵路機車;整體車輪缺陷分析;超聲波檢測

由于超聲波探傷技術的優勢有許多，各個領域都將其應用到了無損探傷檢測中，具有十分關鍵的作用，不僅可以實現對探傷效率的有效提升，同時，還能夠進行更加準確的探測，并且能夠與先進的計算機成像等技術同時使用，還能夠更加直觀地模擬探測數據，能夠更加準確的分析探測結果，所以，鐵路局在檢測機車車輪缺陷時，良好地應用了這一技術，能夠有效的保證鐵路機車的高質量、安全運行。

一、整體車輪缺陷分析

HXD2C屬于我國電機機車最核心的車型，此類車型是我國自行研發的，借鑒了國內外優秀、成熟的電力機車技術，其采用了現代技術和良好的工藝，并且具有較強的兼容性和適用性等，在應用機車的過程中，發現有剝離或裂損等問題出現在機車整體車輪或輪緣部位。本文從車輪剝離和車輪輞裂方面入手，對整個題錄機車進行了分析。

二、輞裂

在高速運行鐵路機車的過程中，在各種應用的影響下，車輪會形成疲勞裂紋源。導致疲勞裂紋源出現的主要原因是，在制造整體車輪期間，所采用的材料中夾雜著非金屬物質，此類物質的分布規律通常并不固定，經過壓軋后所形成的顆粒為片狀或更小。如果在車輪中的缺陷具有較大深度，通常不會形成崩裂，只會出現周向裂紋;如果埋藏深度并不大，那么就更易導致大面積車輪塊地掉落，進而對機車的安全運行造成影響。

三、剝離

機車整體車輪的質量問題中，最為常見的就是車輪踏面剝離，同時也是造成機車整體車輪失效的重要原因，無法保證機車運行的安全性。制動熱或輪軌接觸會對踏面圓周造成影響，進而導致龜紋狀或魚鱗狀在踏面表層金屬中的形成，慢慢地會轉變為碎裂或薄片狀掉塊。車輪踏面之所以會出現剝離主要是由于沒有采用匹配的輪軌材質、閘瓦材質、整體碾鋼輪以及運行時間和運行線路等。在運行機車的過程中，由于高速行駛會產生較大的制動，因此也會形成相應的摩擦力，同時還會產生大量的熱量和擦傷，如果軌面雨水與高熱車輪表面在此時接觸，金屬中會形成全新的金相組織，進而導致馬氏體組織更易脆裂。所以，需要為機車運行制定更高質量的線路，組好對輪對材質的改善，如此能夠減少剝離現象在機車整體車輪中的出現，具有十分重要的作用。

四、超聲波探傷技術在鐵路機車車輪缺陷檢測中的應用

想要發揮出超聲波探傷技術的作用，就需要結合一系列超聲波所具有的特點，由于超聲波在方向性和頻率方面具有一定的優勢，在進行具體探測的過程中，通過對較窄的波束的發射，能夠使其更加穩定地在介質中進行傳播，在接觸到缺陷部位時會改變波長，導致反射波出現異常表現，如此，能夠實現對缺陷部位的準確反映，而通過對高能量的傳播，也能夠減少探測帶來的影響，進而實現高效、高質量的無損探傷檢測。

（一）常用的超聲波探傷方法

1.水浸式探傷法，采用此類方法能夠使超聲耦合免于受到復雜的車輪踏面帶來的不利影響，采用水浸法對車輪表面進行檢測，無法接觸超聲波探頭，因此就不會從形狀和粗糙度等方面，對被測表面造成影響，在實施高質量檢測的同時，檢測設備探頭無須與被測試件進行長期接觸，因此不會受到損壞，從使用效率和使用壽命方面，對檢測設備進行了加強。2.多通道探傷法，此類方法具有許多的優點，在掃描檢測速度和成像處理方面具有一定的優勢，能夠從檢測效率、缺陷顯示和精確分析方面，實現對超聲波探傷技術的提升，能夠用于檢測鐵路整車車輪。

（二）主要成像方式

在鐵路機車中采用成像技術檢測整體車輪缺陷的過程中，首先需要做好對探頭的合理布置，并且對其角度進行良好的調整，如此能夠實現對掃描信號的高效收集，然后需要移動探頭，采用二維掃描的方式來檢查存在缺陷的車輪踏面，以二維圖像的形式來呈現缺陷部位，如此能夠實現對掃描時間的節省，并開展更具針對性的缺陷成像。

（三）計算機成像處理

在采用超聲波成像技術進行檢測的過程中，車輪試件接收到超聲波后所形成的波形主要由四種，分別來自于最初環節、自試件表面、試件內部底面以及缺陷部位的反射和透射，結合該原理，通過收集檢測和對比各類波形，能夠實現對各類缺陷的準確判斷，該缺陷能夠遮擋住車輪內部投入的所有超聲波，最終檢測信號的底波中可能不存在觸底反射痕跡，因此，在分析波形圖的過程中，需要重點做好辨別工作。

由于如上幾類回波信號具有顯著的時間規律，因此，可以采用計算機程序進行處理，在移動檢測設備探頭的過程中，能夠直接采用掃描線圖來表示所采集的數據信號，采用不同的顏色來呈現哪些部分存在缺陷，所設置的幅度需要不同于無缺陷部分，并且需要結合缺陷反射波，采用不同的色調來表現不同程度的缺陷，通過對計算機系統的借助，能夠實現對信號數據的快速處理，在完成掃描工作后，還能夠獲取到車輪掃描圖，能夠實現對車輪缺陷的準確展示。

結束語

總的來說，超聲波無損探傷在眾多探傷技術中具有較高的可靠性，在檢測鐵路機車車輪時具有十分重要的作用，在進行檢測的過程中，需要根據具體的檢測條件和超聲波探傷技術的優勢，對各類探傷法和成像法進行合理的確定，在成像處理環節充分體現計算機技術的特點，鐵路局在檢測機車車輪缺陷時，良好地應用了這一技術，能夠有效的保證鐵路機車的高質量、安全運行。需要做好對檢測效率、檢測成本的提升和降低，能夠及時有效的處理所發現的車輪質量缺陷，并且需要做好對超聲波探傷技術的加強創新，在未來更好地發揮出超聲波探傷技術的優勢。

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