【摘要】當(dāng)前，由于火車制動梁端軸斷裂而造成的火車制動梁損毀與脫離的情況，是對列車行車安全存在較大威脅的隱患之一。在對端軸裂紋進行檢測的過程中主要采用磁粉探傷法，但是這種方法較為復(fù)雜且效率不高。因此，實現(xiàn)高效火車制動梁端軸裂紋檢測方法已經(jīng)成為必然。本文對火車制動粱端軸裂紋渦流檢測成像系統(tǒng)進行了研究。

【關(guān)鍵詞】火車制動粱端軸；裂紋；渦流檢測；成像系統(tǒng)

渦流檢測成像指的是在圖像中依據(jù)渦流結(jié)果對工件缺陷特征進行總結(jié)，通過對圖像的觀察對缺陷的特征、尺寸等問題進行確定。隨著計算機圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，渦流檢測成像技術(shù)不斷發(fā)展，促進了檢測速度的提高與機械掃描機構(gòu)的簡化。

一、火車制動梁端軸出現(xiàn)裂紋的原因

（一）沖擊力過大

在不制動的情況下，制動梁端軸僅僅需要將制動梁進行托起，所承擔(dān)的重量較小，任何材質(zhì)與直徑的端軸都能夠滿足要求。在制動的情況下，端軸需要引導(dǎo)制動梁沿著滑槽翼板貼向車輪踏面，在制動的過程中，端軸會與滑槽翼板出現(xiàn)多次撞擊情況，列車速度越快、制動越緊急，端軸所承受的沖擊力就越大。因此，火車制動梁出現(xiàn)裂紋的主要原因就是沖擊力大。

（二）金屬出現(xiàn)疲勞

所有的金屬在反復(fù)受力的情況下都會出現(xiàn)疲勞的情況，如果疲勞突破一定的限制之后就會導(dǎo)致裂紋或斷裂。當(dāng)前，廣泛應(yīng)用的槽鋼與圓鋼兩種材質(zhì)的弓型桿制動梁端軸，都未對其使用壽命進行規(guī)定，在反復(fù)受力的情況下，端軸材質(zhì)由于突破疲勞極限而導(dǎo)致裂紋，裂紋進一步發(fā)展之后出現(xiàn)折斷現(xiàn)象。

（三）質(zhì)量不合格

對端軸折斷故障進行統(tǒng)計與分析之后發(fā)現(xiàn)，部分制動梁是由地方廠家組裝而成的，在組裝的過程中由于工藝方面的原因，導(dǎo)致閘瓦托、滾子軸、電焊條在焊接的過程中引起設(shè)備金相變化，最終導(dǎo)致焊接質(zhì)量較低，影響端軸質(zhì)量。此外，在對其材質(zhì)進行化驗的過程中，有部分材質(zhì)存在不合格的問題，主要的原因是其含碳量超出標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致端軸的韌性下降。

二、火車制動梁端軸檢測的重要性

在運行的過程中，制動梁端軸對制動梁本體及各種運行中產(chǎn)生的力進行承受，雖然經(jīng)過多次改進，但其裂紋方面的問題始終沒有得到徹底的解決。如果端軸出現(xiàn)問題，將會對制動梁造成一定的損壞，一方面會使轉(zhuǎn)向架的制動作用減弱或消失，另一方面可能會出現(xiàn)制動梁脫落，對列車的運行安全造成威脅。

隨著列車載重與速度的不斷提高，制動梁端軸的裂紋問題層出不窮，成為了導(dǎo)致制動梁脫落的最為主要的因素。只有徹底解決制動梁端軸裂紋問題，才能夠真正確保制動梁甚至是整個列車的安全。

三、火車制動粱端軸裂紋渦流檢測成像系統(tǒng)

80年代中期，隨著計算機圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，美國將其應(yīng)用到了工業(yè)渦流探傷中，由此而產(chǎn)生了渦流檢測成像技術(shù)，依據(jù)渦流結(jié)果對工件缺陷特征進行顯示，通過圖像對缺陷的特征進行掌握。

傳統(tǒng)的渦流方法存在兩方面的問題，一方面是無法進行大面積掃描，另一方面是無法進行深層缺陷檢測。隨著科技的不斷發(fā)展與進步，渦流檢測技術(shù)也得到了完善，紋渦陣列式探頭大面積掃描成像成為了紋渦流檢測成像技術(shù)的發(fā)展趨勢。本文研究的對象為火車制動梁端軸，將采用紋渦流檢測成像系統(tǒng)對其進行檢測，最終生成偽彩色掃描成像圖。

（一）運用紋渦流檢測成像系統(tǒng)的可行性分析

通過對火車制動梁裂紋的形成機理進行分析，確定出裂紋只存在制動梁表面，長度范圍在5mm-33mm之間。對于一般的鋼材表面而言，渦流檢測方法是非常有效的裂紋檢測方法。通過紋渦流檢測成像系統(tǒng)對火車制動梁端軸的裂紋進行檢查的過程中，每個線圈所產(chǎn)生的渦流場都集中在金屬表面一個較小的區(qū)域內(nèi)，如果該區(qū)域內(nèi)存在不連續(xù)性將會導(dǎo)致渦流場受到阻礙，繼而線圈會出現(xiàn)阻抗變化，最終對端軸的裂紋完成檢測工作。因此，紋渦流檢測成像系統(tǒng)能夠?qū)疖囍苿恿憾溯S所存在的不同方向的細(xì)微裂紋進行快速、正確的檢測。

此外，渦流檢測方法還具有速度較快、自動化程度較高、傳感器接觸工件與耦合劑、裂紋檢測靈敏度高等特點，通過紋渦流檢測成像系統(tǒng)能夠更為快速與準(zhǔn)確地對火車制動梁端軸進行裂紋檢測，操作人員可以通過偽彩色成像對檢測的結(jié)果進行直觀的了解，降低了操作人員端軸裂紋檢測工作的強度，同時降低了人為原因?qū)z測結(jié)果的影響，使其更加精準(zhǔn)。

（二）火車制動梁端軸物流檢測成像系統(tǒng)

渦流檢測的實現(xiàn)原理為電磁感應(yīng)原理，其最為基本的成像方式為阻抗平面顯示技術(shù)。在利用渦流檢測方式進行檢測的過程中，被檢件的多種表現(xiàn)都會對線圈阻抗產(chǎn)生影響，并且影響效果不同，主要的不同體現(xiàn)在幅度變化與相位滯后效應(yīng)兩個方面。通過計算機技術(shù)對物流信號進行數(shù)據(jù)處理與圖像變換之后，在熒光屏上將對阻抗曲線圖進行顯示，一方面能夠顯示被檢件信號的大小，另一方面能夠?qū)ζ湎辔恍畔⑦M行顯示，從而對信號是屬于干擾信號還是有用信號進行判斷。

阻抗圖雖然能夠?qū)θ毕莸那闆r進行反映，但是不能夠?qū)θ毕莸男螤?、深度等具體信息進行顯示。因此，通過偽彩色成像技術(shù)將信號同其位置聯(lián)系起來，最終實現(xiàn)渦流成像顯示。在運用紋渦流檢測成像系統(tǒng)進行實際檢測的過程中，首先利用渦流陣列探頭沿著軸線方向進行掃查，通過位移計對位置信號進行獲取，之后將渦流電壓信號經(jīng)過處理之后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，渦流成像軟件對渦流阻抗圖進行顯示，并生成偽彩色掃描圖像。從偽彩色掃描圖像中對缺陷的位置、尺寸、深度等信息進行確定，為檢測人員對火車制動梁端軸質(zhì)量情況進行正確評估提供依據(jù)。

總結(jié)

本文以火車制動梁端軸裂紋檢測為例，對渦流檢測成像系統(tǒng)進行了研究。通過渦流檢測成像系統(tǒng)與渦流陣列式探頭對端軸的表面裂紋進行了掃查，并生成偽彩色掃描圖像，最終對端軸的裂紋實際情況進行掌握，為列車的安全運行提供保障。

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