張 勇 周廣浩 程志義 杜雨欣 孟慶順 劉 創(chuàng)

(中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司質(zhì)量保證部, 130062, 長(zhǎng)春∥第一作者, 正高級(jí)工程師)

動(dòng)車(chē)組列車(chē)車(chē)輪作為列車(chē)走行的重要部件，是影響列車(chē)運(yùn)行安全性、舒適性的關(guān)鍵因素之一[1-2]。如果列車(chē)車(chē)輪存在缺陷，列車(chē)運(yùn)行的安全性將會(huì)受到直接威脅，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引發(fā)列車(chē)的脫軌與顛覆等嚴(yán)重事故。因此，對(duì)動(dòng)車(chē)組列車(chē)車(chē)輪進(jìn)行檢測(cè)是非常必要的[3]。

目前的研究表明，超聲波自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)對(duì)車(chē)輪缺陷具有較高的檢出率[4]。時(shí)速350 km動(dòng)車(chē)組列車(chē)車(chē)輪采用的是輪裝制動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)，制動(dòng)盤(pán)主要通過(guò)定位銷(xiāo)和螺栓進(jìn)行連接和緊固。對(duì)車(chē)輪進(jìn)行超聲波檢測(cè)作業(yè)時(shí)，在車(chē)輪輻板定位銷(xiāo)孔處會(huì)產(chǎn)生異常反射回波，該異常反射回波時(shí)常影響探傷作業(yè)人員對(duì)缺陷的判定。為此，本文針對(duì)動(dòng)車(chē)組列車(chē)車(chē)輪輻板定位銷(xiāo)孔處的異常反射回波進(jìn)行系統(tǒng)的分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，為探傷作業(yè)人員提供缺陷判定依據(jù)。

1 動(dòng)車(chē)組列車(chē)車(chē)輪異常反射回波成因分析

在不拆卸制動(dòng)盤(pán)的情況下，使用LA固定式輪輞輪輻探傷系統(tǒng)對(duì)檢修車(chē)輪進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異?；夭ù嬖冢鐖D1所示。從圖1中可以看出，在螺栓孔和定位銷(xiāo)孔之間存在若干次反射回波。通過(guò)對(duì)比分析該異常反射回波A(見(jiàn)圖2)、B的掃描波形，發(fā)現(xiàn)該回波出現(xiàn)在定位銷(xiāo)孔固有回波之后，且其聲程差固定為25 mm(定位銷(xiāo)直徑)。經(jīng)查閱輻板定位銷(xiāo)孔、定位銷(xiāo)圖紙，認(rèn)為該異?；夭ㄊ怯捎诙ㄎ讳N(xiāo)與定位銷(xiāo)孔之間存在較大的接觸應(yīng)力，導(dǎo)致聲波穿透界面，經(jīng)在定位銷(xiāo)內(nèi)傳播至另一側(cè)界面后反射形成。定位銷(xiāo)孔反射回波示意如圖3所示。

圖1 定位銷(xiāo)孔異常反射回波B掃描波形截圖Fig.1 Abnormal reflection echo screenshot of B-scanning waveform at the positioning pin hole

圖2 定位銷(xiāo)孔異常反射回波A掃描波形截圖Fig.2 Abnormal reflection echo screenshot of A-scanning waveform at the positioning pin hole

a) 定位銷(xiāo)孔位置

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

為驗(yàn)證上述異常反射回波的產(chǎn)生原因，對(duì)車(chē)輪存在的2處定位銷(xiāo)孔(編號(hào)分別為1#、2#)異常反射回波進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

2.1 定位銷(xiāo)孔兩側(cè)異常反射

為驗(yàn)證定位銷(xiāo)孔兩側(cè)是否均存在透聲現(xiàn)象，分別利用LA固定式輪輞輪輻探傷系統(tǒng)和相控陣超聲波檢測(cè)儀對(duì)1#、2#定位銷(xiāo)孔兩側(cè)進(jìn)行自動(dòng)掃查和手工掃查。試驗(yàn)結(jié)果表明，定位銷(xiāo)孔存在單側(cè)透聲現(xiàn)象，且僅單側(cè)存在較大應(yīng)力。

2.2 定位銷(xiāo)孔應(yīng)力的來(lái)源

為分析定位銷(xiāo)孔產(chǎn)生應(yīng)力的可能原因，進(jìn)行如下驗(yàn)證試驗(yàn)：松動(dòng)1#定位銷(xiāo)兩側(cè)螺栓后檢測(cè)，松動(dòng)全部螺栓后檢測(cè)，拆卸制動(dòng)盤(pán)后檢測(cè)，拆卸定位銷(xiāo)后檢測(cè)，重新安裝定位銷(xiāo)后檢測(cè)，定位銷(xiāo)施加載荷后再次檢測(cè)，新造輪對(duì)檢測(cè)。

試驗(yàn)結(jié)果如下：

1) 松動(dòng)1#定位銷(xiāo)兩側(cè)各1個(gè)螺栓后檢測(cè)，1#、2#定位銷(xiāo)孔處異常反射回波仍然存在。

2) 松動(dòng)全部螺栓后檢測(cè)，1#定位銷(xiāo)孔處異常反射回波仍然存在，2#定位銷(xiāo)孔處異常反射回波消失。

3) 拆卸制動(dòng)盤(pán)后檢測(cè)，1#定位銷(xiāo)孔處異常反射回波仍然存在，2#定位銷(xiāo)孔處異常反射回波消失。

4) 拆卸1#、2#定位銷(xiāo)后檢測(cè)，異常反射回波均消失，但1#定位銷(xiāo)拆卸較困難。采用磁粉探傷，未發(fā)現(xiàn)缺陷。

5) 對(duì)定位銷(xiāo)分別涂抹二硫化鉬、黃油及機(jī)油后重新組裝，并進(jìn)行檢測(cè)，均未發(fā)現(xiàn)異常反射回波。

6) 制作了梯形試板，對(duì)相鄰兩個(gè)定位銷(xiāo)施加載荷。對(duì)定位銷(xiāo)進(jìn)行自動(dòng)化和手工檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)定位銷(xiāo)單側(cè)(受壓應(yīng)力側(cè))均存在異常反射回波，且回波幅度較強(qiáng)，如圖4所示。

7) 對(duì)新造車(chē)輪進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)，均未發(fā)現(xiàn)定位銷(xiāo)孔存在異常反射。

a) 1#定位銷(xiāo)孔處

3 結(jié)論

1) 該類(lèi)型異常反射回波由輻板定位銷(xiāo)孔處應(yīng)力引起，且該現(xiàn)象均為單側(cè)發(fā)生。根據(jù)聲程判斷，超聲波穿透定位銷(xiāo)孔界面進(jìn)入定位銷(xiāo)后，其異常反射回波在定位銷(xiāo)另一側(cè)界面反射產(chǎn)生。

2) 該類(lèi)型異常反射回波與定位銷(xiāo)孔反射回波具有固定的聲程差，且可將固定聲程差作為判別依據(jù)。

3) 該類(lèi)型異常反射回波為非缺陷波，定位銷(xiāo)孔處應(yīng)力在動(dòng)車(chē)組車(chē)輪運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的可能性較大。