高鐵空心軸的超聲波檢測

高鐵空心軸的超聲波檢測緒論無損檢測是工業(yè)發(fā)展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一個國家的工業(yè)發(fā)展水平，其重要性已得到公認(rèn)。我國在1978年11月成立了全國性的無損檢測學(xué)術(shù)組織一一中國機(jī)械工程學(xué)會無損檢測分會。此外，冶金、電力、石油化工、船舶、宇航、核能等行業(yè)還成立了各自的無損檢測學(xué)會或協(xié)會；部分省、自治區(qū)、直轄市和地級市成立了?。ㄊ校┘墶⒌厥屑墴o損檢測學(xué)會或協(xié)會；東北、華東、西南等區(qū)域還各自成立了區(qū)域性的無損檢測學(xué)會或協(xié)會。我國目前開設(shè)無損檢測專業(yè)課程的高校有大連理工大學(xué)、西安工程大學(xué)、南昌航空大學(xué)等院校。在無損檢測的基礎(chǔ)理論研究和儀器設(shè)備開發(fā)方面，我國與世界先進(jìn)國家之間仍有較大的差距，特別是在紅外、聲發(fā)射等高新技術(shù)檢測設(shè)備方面更是如此。常用的無損檢測方法：射線照相檢驗(yàn)（RT）、超聲檢測（UT）、磁粉檢測（MT）和液體滲透檢測（PT）四種。其他無損檢測方法：渦流檢測（ET）、聲發(fā)射檢測（AT）、熱像/紅外（TIR）、泄漏試驗(yàn)（LT）、交流場測量技術(shù)（ACFMT）、漏磁檢驗(yàn)（MFL）、遠(yuǎn)場測試檢測方法（RFT）等。無損檢測的最大特點(diǎn)就是能在不損壞試件材質(zhì)、結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行檢測，所以實(shí)施無損檢測后，產(chǎn)品的檢查率可以達(dá)到100%。但是，并不是所有需要測試的項(xiàng)目和指標(biāo)都能進(jìn)行無損檢測，無損檢測技術(shù)也有自身的局限性。某些試驗(yàn)只能采用破壞性試驗(yàn)，因此，在目前無損檢測還不能代替破壞性檢測。也就是說，對一個工件、材料、機(jī)器設(shè)備的評價，必須把無損檢測的結(jié)果與破壞性試驗(yàn)的結(jié)果互相對比和配合，才能作出準(zhǔn)確的評定。在無損檢測時，必須根據(jù)無損檢測的目的，正確選擇無損檢測實(shí)施的時機(jī)。由于各種檢測方法都具有一定的特點(diǎn)，為提高檢測結(jié)果可靠性，應(yīng)根據(jù)設(shè)備材質(zhì)、制造方法、工作介質(zhì)、使用條件和失效模式，預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生的缺陷種類、形狀、部位和取向，選擇合適的無損檢測方法。任何一種無損檢測方法都不是萬能的，每種方法都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。應(yīng)盡可能多用幾種檢測方法，互相取長補(bǔ)短，以保障承壓設(shè)備安全運(yùn)行。此外在無損檢測的應(yīng)用中，還應(yīng)充分認(rèn)識到，檢測的目的不是片面追求過高要求的“高質(zhì)量”，而是應(yīng)在充分保證安全性和合適風(fēng)險(xiǎn)率的前提下，著重考慮其經(jīng)濟(jì)性。只有這樣，無損檢測在承壓設(shè)備的應(yīng)用才能達(dá)到預(yù)期目的。超聲波技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，在這里我們對高鐵空心軸的超聲波檢測進(jìn)行分析研究。一、超聲波檢測概述1、超聲波檢測的定義：通過超聲波與試件相互作用，就反射、透射和散射的波進(jìn)行研究，對試件進(jìn)行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測和表征，并進(jìn)而對其特定應(yīng)用性進(jìn)行評價的技術(shù)。2、 超聲波工作的原理主要是基于超聲波在試件中的傳播特性：聲源產(chǎn)生超聲波，采用一定的方式使超聲波進(jìn)入試件；超聲波在試件中傳播并與試件材料以及其中的缺陷相互作用，使其傳播方向或特征被改變；改變后的超聲波通過檢測設(shè)備被接收，并可對其進(jìn)行處理和分析；根據(jù)接收的超聲波的特征，評估試件本身及其內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的特性。3、 超聲波檢測的優(yōu)點(diǎn)適用于金屬、非金屬和復(fù)合材料等多種制件的無損檢測；穿透能力強(qiáng)，可對較大厚度范圍內(nèi)的試件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測。如對金屬材料，可檢測厚度為1?2mm的薄壁管材和板材，也可檢測幾米長的鋼鍛件；缺陷定位較準(zhǔn)確；對面積型缺陷的檢出率較咼；靈敏度高，可檢測試件內(nèi)部尺寸很小的缺陷；檢測成本低、速度快，設(shè)備輕便，對人體及環(huán)境無害，現(xiàn)場使用較方便。4、 超聲波檢測的局限性對試件中的缺陷進(jìn)行精確的定性、定量仍須作深入研究；對具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的試件進(jìn)行超聲檢測有困難；缺陷的位置、取向和形狀對檢測結(jié)果有一定影響；材質(zhì)、晶粒度等對檢測有較大影響；以常用的手工A型脈沖反射法檢測時結(jié)果顯示不直觀，且檢測結(jié)果無直接見證記錄。5、 超聲檢測的適用范圍從檢測對象的材料來說，可用于金屬、非金屬和復(fù)合材料；從檢測對象的制造工藝來說，可用于鍛件、鑄件、焊接件、膠結(jié)件等；從檢測對象的形狀來說，可用于板材、棒材、管材等；從檢測對象的尺寸來說，厚度可小至1mm，也可大至幾米；從缺陷部位來說，既可以是表面缺陷，也可以是內(nèi)部缺陷。二、超聲波檢測高鐵空心軸的原理1、脈沖反射式超聲波探傷探傷儀種類繁多，但在實(shí)際的探傷過程，脈沖反射式超聲波探傷儀應(yīng)用的最為廣泛。一般在均勻的材料中，缺陷的存在將造成材料的不連續(xù)，這種不連續(xù)往往又造成聲阻抗的不一致，由反射定理我們知道，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質(zhì)的交界面上將會發(fā)生反射，反射回來的能量的大小與交界面兩邊介質(zhì)聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關(guān)。脈沖反射式超聲波探傷儀就是根據(jù)這個原理設(shè)計(jì)的。它有兩種掃描方式：A掃描顯示方式即顯示器的橫坐標(biāo)是超聲波在被檢測材料中的傳播時間或者傳播距離，縱坐標(biāo)是超聲波反射波的幅值。B掃描方式是掃描圖像以二維圖像顯示。圖1超聲波探傷工作原理圖如圖1所示，是超聲波檢測的工作原理圖。對于像高鐵空心軸這樣的機(jī)械器件不容易通過肉眼觀看到期內(nèi)部是否有缺陷，是否平滑沒有毛刺。所以使用超聲波探傷儀。首先，將探頭放入需要檢測的器件中，同步信號發(fā)生器會產(chǎn)生檢測信號波，通過高頻脈沖發(fā)生器產(chǎn)生檢測波，發(fā)射到被檢測的器件中。同時另一路通過方波發(fā)生器、鋸齒波掃描發(fā)生器產(chǎn)生對比信號給示波器，將器件反射回來的信號通過信號接收放大圖2波形對比

圖3圖3查看缺陷器件直觀圖如圖3所示，器件中如果存在缺陷，那么超聲波行走的距離將會不同，這樣反射回來的波形的帶寬就會不同，因?yàn)槿毕莸娜笨诓灰?guī)則，那么產(chǎn)生的缺陷的波峰也會與起始波相差很多。從而判斷是否有缺陷，根據(jù)帶寬或者周期的時長，根據(jù)超聲波的傳播速度，可以計(jì)算出缺陷的大體位置。3、缺陷的位置計(jì)算按照聲程調(diào)節(jié)掃描速度時:一次波探傷時（工<T）,缺陷至入射點(diǎn)的聲程一次波探傷時（工<T）,缺陷至入射點(diǎn)的聲程Xg=更=Xsin卩=ncsin卩d=x為gg g深度為d=Xgcosp=nTgC0SPT<r<2T當(dāng)探傷<g時：缺陷在工件中的水平距離為:l=Xsin卩=ncggsin卩gg，則缺陷在工件中的水平距離 （公式一） （公式二） （公式三）cos卩g（公式四）d=2T-XcosP=2Tdcos卩g（公式四）深度為gg根據(jù)計(jì)算公式便可以得出缺陷的位置?？偨Y(jié)超聲波作為一種很好的檢測方式廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、機(jī)械等行業(yè)之中，其中有一個重要的作用就是對成品質(zhì)量進(jìn)行檢測，對機(jī)械器件或者工件的好壞進(jìn)行檢測。超聲波憑借自身價格便宜、性能好等特點(diǎn)在行業(yè)中被普遍認(rèn)可應(yīng)用。本文說明了根據(jù)超聲波反射原理，對工件的缺陷的判斷和位置的計(jì)算。參考文獻(xiàn)⑴趙瑞香，淺析超聲波在動車組空心軸檢測中的應(yīng)用J］，中國科技信息，2012（11）。⑵張俊哲，無損檢測技術(shù)及其應(yīng)用（第二版）［M］，北京：科學(xué)出版社，2010.10。［3］尹玲，棒材超聲波自動探傷系統(tǒng)的研制，重慶大學(xué)碩士論文，2006。⑷李國華，現(xiàn)代無損檢測與評價［M］，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.1。［5］孫建東，全數(shù)字超聲探傷儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，南京郵電大學(xué)碩士論文，2010.。致謝本文的順利完成，由衷地感謝我的論文指導(dǎo)老師黃殿英老師，從論文題目選擇、提綱擬定、內(nèi)容結(jié)構(gòu)確定排版、到最后的論文敲定，都是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的，老師學(xué)識淵博，對待工作一絲不茍、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度使我不僅在做論文的過程中受益匪淺，更是對我在今后的生活、工作和學(xué)習(xí)都將具有長遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。在此，我對老師表示真誠的感謝！然后我要感謝我的父母，沒有你們，就沒有我的今天，你們的支持與鼓勵，永遠(yuǎn)是支撐我前進(jìn)的最大動力。在我困惑的時候你們給了我指引，在我疲倦的時候你們給了我溫馨的避風(fēng)港，在我高興的時候與我一同分享