Page 75 - 无损检测2022年第十一期

范祥祥, 等:

基于阵列重叠成像技术的车轴超声检测系统

图1 车轴易出现缺陷部位示意

方法, 可以准确获取工件内缺陷的位置和当量等信息。
目前城市轨道交通各个车辆段检测车轴时, 往往
采用人工手动检测方式, 采用多个超声探头, 在轴端面
和轴身圆周面等部位, 来回移动探头, 以实现对车轴各
易出现缺陷部位的检测。根据车轴相关检测标准, 主
要采用倾角为0°~13° 的2.5P20型纵波探头在两个轴 图 2 轴颈根部超声检测探头布置示意
端面进行检测, 0° 直探头用于全轴透声性能的检测, 小
角度纵波探头用于检测各应力集中区域的缺欠; 采用
能与被检车轴表面良好耦合的配备凹弧形斜楔的横波
斜探头对轴身进行检测。检测一根车轴需要使用多个
超声探头, 反复调试仪器, 用时长, 效率低。

2 车轴检测工艺 图 3 防尘板座及轮座内外侧超声检测探头布置示意

该检测系统采用半自动化检测方式, 对超声检 2.3 轴身齿轮座部位超声检测
测工艺进行整合, 在轴端和轴身布置多个阵列超声 在轴身圆周面放置 5 个角度超声探头, 实现对
齿轮座部位的检测( 见图 4 ), 5 个探头的声场存在重
探头; 各个探头声场相互覆盖叠加, 探头旋转扫查一
叠, 探头沿周向旋转一圈可实现整个车轴齿轮座部
圈即可实现车轴各检测部位的全覆盖检测。
2.1 轴颈根部及全轴轴向超声检测 位的全覆盖检测。
在车轴轴端面上放置 1 个直探头和 1 个角度探
头, 其中直探头用于检测车轴内部的有害缺陷 [ 5 ] ; 角
度探头用于轴颈根部检测, 轴颈根部超声检测探头
布置如图 2 所示( 图中字母所示区域为易出现缺陷
区, 下同)。
2.2 防尘板及轮座内外侧部位超声检测
在轴颈圆周面上放置 3 个角度超声探头实现防 图 4 齿轮座部位检测超声探头分布示意图
尘板座及轮座内外侧的检测( 见图 3 ), 3 个探头的声 2.4 车轴整体超声检测
场存在重叠, 探头沿周向旋转一圈可实现整个车轴 根据 以 上 方 案, 各 部 位 所 用 超 声 探 头 规 格 如

的全覆盖检测。 表 1 所示( 表中 18mm×18mm 表示长 × 宽)。
表 1 各检测部位超声探头规格
检测部位 频率 / MHz 尺寸 / mm K 值 角度 / ° 波型 备注
全轴穿透 2.5 ϕ 20 0 0 纵波 轴端检测

轴颈根部 2.5 18×18 0.7 35 横波 轴端检测
防尘板 A 2.5 18×18 1 45 横波 轴颈检测
轮座外侧 B 2.5 18×18 1.2 50.2 横波 轴颈检测
轮座内侧 C 2.5 18×18 1.8 60.8 横波 轴颈检测
横波 齿轮座右侧轴身
齿轮座 L 2.5 18×18 0.8 38.7
横波 齿轮座右侧轴身
齿轮座 K 2.5 18×18 0.9 41.9
横波 齿轮座右侧轴身
齿轮座 D 2.5 18×18 1.5 56.3
横波 齿轮座右侧轴身
齿轮座 J 2.5 18×18 1.8 60.8
横波 齿轮座右侧轴身
齿轮座I 2.5 18×18 2.2 65.5
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2022 年 第 44 卷 第 11 期
无损检测