铁路机车整体车轮缺陷分析与超声波检测

张春梅

摘要：我国铁路运输最重要的交通工具之一就是铁路机车，其在客运和货运方面发挥出了巨大的作用，如果铁路机车出现了故障，就会给社会经济带来极大的损失，情况严重的还会出现人员伤亡，并对社会造成恶劣影响。所以需要从各关键部分入手，对铁路机车的质量实施更强有力的缺陷检测，如此能够为铁路交通运行提供重要的安全保障。

关键词：铁路机车;整体车轮缺陷分析;超声波检测

由于超声波探伤技术的优势有许多，各个领域都将其应用到了无损探伤检测中，具有十分关键的作用，不仅可以实现对探伤效率的有效提升，同时，还能够进行更加准确的探测，并且能够与先进的计算机成像等技术同时使用，还能够更加直观地模拟探测数据，能够更加准确的分析探测结果，所以，铁路局在检测机车车轮缺陷时，良好地应用了这一技术，能够有效的保证铁路机车的高质量、安全运行。

一、整体车轮缺陷分析

HXD2C属于我国电机机车最核心的车型，此类车型是我国自行研发的，借鉴了国内外优秀、成熟的电力机车技术，其采用了現代技术和良好的工艺，并且具有较强的兼容性和适用性等，在应用机车的过程中，发现有剥离或裂损等问题出现在机车整体车轮或轮缘部位。本文从车轮剥离和车轮辋裂方面入手，对整个题录机车进行了分析。

（一）辋裂

在高速运行铁路机车的过程中，在各种应用的影响下，车轮会形成疲劳裂纹源。导致疲劳裂纹源出现的主要原因是，在制造整体车轮期间，所采用的材料中夹杂着非金属物质，此类物质的分布规律通常并不固定，经过压轧后所形成的颗粒为片状或更小。如果在车轮中的缺陷具有较大深度，通常不会形成崩裂，只会出现周向裂纹;如果埋藏深度并不大，那么就更易导致大面积车轮块地掉落，进而对机车的安全运行造成影响。

（二）剥离

机车整体车轮的质量问题中，最为常见的就是车轮踏面剥离，同时也是造成机车整体车轮失效的重要原因，无法保证机车运行的安全性。制动热或轮轨接触会对踏面圆周造成影响，进而导致龟纹状或鱼鳞状在踏面表层金属中的形成，慢慢地会转变为碎裂或薄片状掉块。车轮踏面之所以会出现剥离主要是由于没有采用匹配的轮轨材质、闸瓦材质、整体碾钢轮以及运行时间和运行线路等。在运行机车的过程中，由于高速行驶会产生较大的制动，因此也会形成相应的摩擦力，同时还会产生大量的热量和擦伤，如果轨面雨水与高热车轮表面在此时接触，金属中会形成全新的金相组织，进而导致马氏体组织更易脆裂。所以，需要为机车运行制定更高质量的线路，组好对轮对材质的改善，如此能够减少剥离现象在机车整体车轮中的出现，具有十分重要的作用。

二、超声波探伤技术在铁路机车车轮缺陷检测中的应用

想要发挥出超声波探伤技术的作用，就需要结合一系列超声波所具有的特点，由于超声波在方向性和频率方面具有一定的优势，在进行具体探测的过程中，通过对较窄的波束的发射，能够使其更加稳定地在介质中进行传播，在接触到缺陷部位时会改变波长，导致反射波出现异常表现，如此，能够实现对缺陷部位的准确反映，而通过对高能量的传播，也能够减少探测带来的影响，进而实现高效、高质量的无损探伤检测。

（一）常用的超声波探伤方法

1.水浸式探伤法，采用此类方法能够使超声耦合免于受到复杂的车轮踏面带来的不利影响，采用水浸法对车轮表面进行检测，无法接触超声波探头，因此就不会从形状和粗糙度等方面，对被测表面造成影响，在实施高质量检测的同时，检测设备探头无须与被测试件进行长期接触，因此不会受到损坏，从使用效率和使用寿命方面，对检测设备进行了加强。2.多通道探伤法，此类方法具有许多的优点，在扫描检测速度和成像处理方面具有一定的优势，能够从检测效率、缺陷显示和精确分析方面，实现对超声波探伤技术的提升，能够用于检测铁路整车车轮。

（二）主要成像方式

在铁路机车中采用成像技术检测整体车轮缺陷的过程中，首先需要做好对探头的合理布置，并且对其角度进行良好的调整，如此能够实现对扫描信号的高效收集，然后需要移动探头，采用二维扫描的方式来检查存在缺陷的车轮踏面，以二维图像的形式来呈现缺陷部位，如此能够实现对扫描时间的节省，并开展更具针对性的缺陷成像。

（三）计算机成像处理

在采用超声波成像技术进行检测的过程中，车轮试件接收到超声波后所形成的波形主要由四种，分别来自于最初环节、自试件表面、试件内部底面以及缺陷部位的反射和透射，结合该原理，通过收集检测和对比各类波形，能够实现对各类缺陷的准确判断，该缺陷能够遮挡住车轮内部投入的所有超声波，最终检测信号的底波中可能不存在触底反射痕迹，因此，在分析波形图的过程中，需要重点做好辨别工作。

由于如上几类回波信号具有显著的时间规律，因此，可以采用计算机程序进行处理，在移动检测设备探头的过程中，能够直接采用扫描线图来表示所采集的数据信号，采用不同的颜色来呈现哪些部分存在缺陷，所设置的幅度需要不同于无缺陷部分，并且需要结合缺陷反射波，采用不同的色调来表现不同程度的缺陷，通过对计算机系统的借助，能够实现对信号数据的快速处理，在完成扫描工作后，还能够获取到车轮扫描图，能够实现对车轮缺陷的准确展示。

结束语

总的来说，超声波无损探伤在众多探伤技术中具有较高的可靠性，在检测铁路机车车轮时具有十分重要的作用，在进行检测的过程中，需要根据具体的检测条件和超声波探伤技术的优势，对各类探伤法和成像法进行合理的确定，在成像处理环节充分体现计算机技术的特点，铁路局在检测机车车轮缺陷时，良好地应用了这一技术，能够有效的保证铁路机车的高质量、安全运行。需要做好对检测效率、检测成本的提升和降低，能够及时有效的处理所发现的车轮质量缺陷，并且需要做好对超声波探伤技术的加强创新，在未来更好地发挥出超声波探伤技术的优势。

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