CN203275376U - 轴用横波斜探头零点校准和k值的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的名称为轴用横波斜探头零点校准和K值的测量方法测量装置。本实用新型涉及一种用于铁路车辆车轴超声波探伤时所用的轴用横波斜探头零点校准和K值的测量方法测量装置。它主要是解决现有铁路车辆车轴超声横波检测过程中压装部的疲劳裂纹定位误差较大的问题。本实用新型包括超声波探伤仪、探头和试块，其特征是：车轴实物对比试块的两个轴端面上分别设有一个顶针孔和三个螺栓孔，在车轴实物对比试块上的车轴镶入部的内、外侧均设有宽度小于0.2mm，深度分别为1mm、2mm、4mm的线切割人工槽。本实用新型操作简便，能够更为准确地找到周向裂纹的最大反射波位置，有效地提高车轴超声横波检测工作中的探测效率和缺陷定位精度。

Description

轴用横波斜探头零点校准和K值的测量装置

技术领域

本实用新型属于超声检测技术领域，具体涉及一种用于铁路车辆车轴超声波探伤时所用的轴用横波斜探头零点校准和K值的测量装置。

背景技术

铁路车辆车轴镶入部常用的超声波探伤方法包括小角度纵波探伤法和横波检测法。因为横波检测法具有较高的检测灵敏度，所以各机车大修厂家在中、大修轮对时主要采用横波探测车轴的镶入部，以便及时有效地检出疲劳裂纹。由于数字式超声波探伤仪与模拟式探伤仪相比有更强的数据处理能力，可实现更多的探伤辅助功能，有利于对缺陷的定位、定量及性质进行正确的判断，因此现多采用数字式超声波探伤仪超声检测车轴，并且常用晶片尺寸为13mm×13mm的轴用横波斜探头，但以往实践表明，对于裂纹的定位误差通常比较大，一般水平距离偏差6mm～10mm以上。横波检测前需先测定斜探头和工件本身的一些参数性能，其中主要包括探头的零点、前沿值、K值和工件声速，这些重要参数都会直接影响将来探伤过程中缺陷定位定量的精度。

目前，校准轴用横波斜探头零点、前沿和K值的测量方法主要有两种。

方法一如图1所示，选择CSK－IA试块1上的R50、R100圆弧面测定斜探头2的零点声速和前沿值。测量K值一般用CSK－IA试块上的φ50mm孔3或φ1.5mm孔4，K值小于或等于1.5的探头，按图2所示的方式探测直径为50mm圆孔3；K值在1.5和2.5之间的探头，按图3所示的方式探测直径为50mm圆孔3；K值大于2.5的探头，则按图4所示的方式探测直径为1.5mm的圆孔4。这种方法最适用于平面斜探头，而轴用斜探头的斜楔接触面均已修磨为与车轴表面相吻合的凹面，所以将轴用斜探头置于CSK－IA试块上所测量的零点、前沿值和K值存在一定偏差。

方法二是先将数字式超声波探伤仪的标度方式设为“深度”，并预置工件声速为3230m/s。手动调节斜探头零点和K值测定均以TZS－R试块5的A面上深度为1mm的线切割人工槽6，人工槽6距R面60mm处为目标反射体，如图5所示，将斜探头2在TZS-R试块R面上移动，使A面上深度为1mm的线切割人工槽6的最高反射回波出现在波门内且波高80％，调节仪器相关零点，使人工槽6最大回波的深度读数值为60mm，此时零点即调好。同时测量出试块A面到探头2前端面的水平距离X，通过60K－X计算出探头前沿值L，并输入到仪器的参数栏中。然后选择测试探头K值的相关按键，分别将探头的标称K值、目标反射体直径（1mm）、反射体中心深度（60mm），输入超声波探伤仪通过仪器计算出探头K值。采用这种方法手动校准轴用斜探头的零点和前沿值较为准确，但是由于声程的影响，实测K值偏大。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述不足之处而提供一种探伤工作时易于操作，可减小探伤过程中的缺陷定位误差，有效提高缺陷定位定量精度的轴用横波斜探头零点校准和K值的测量装置。

本实用新型的技术解决方案包括超声波探伤仪、探头和试块，其特征是：试块由试块和车轴实物对比试块两个试块组成，车轴实物对比试块的两个轴端面上分别设有一个顶针孔和三个螺栓孔，在车轴实物对比块上的车轴镶入部的内、外侧均设有宽度小于0.2mm，深度分别为1mm、2mm、4mm的线切割人工槽。

本实用新型是直接在车轴实物对比试块上测量轴用斜探头的K值，以车轴实物试块上的压装部深度为1mm的线切割人工槽深度所测得的K值测量值为准。此方案是一种最为直接而有效的K值修正方法，并可迅速调校好车轴横波探伤灵敏度，而且适用于不同晶片尺寸的轴用斜探头，试验结果表明缺陷定位误差小。当选择具备自动测试探头K值功能的数字式超声波探伤仪时，目标反射体直径设为1mm，并依据探测面部位，即轴身或轴颈处与压装部两个轴径尺寸之和的二分之一确定仪器所要求输入的反射体中心深度。当使用不具备自动测试探头K值功能的数字式超探仪时，可通过人工测量和计算得出实测K值，然后直接将K值输入到仪器的参数栏中。本实用新型操作简便，能够更为准确地找到周向裂纹的最大反射波位置，有效地提高车轴超声横波检测工作中的探测效率和缺陷定位精度。本实用新型主要用于铁路车辆车轴超声波探伤时所用的轴用横波斜探头零点校准和K值的测量。

附图说明

图1是已知在CSK－IA试块上的R50、R100圆弧面测定斜探头零点声速和前沿值的方法示意图。

图2是已知K值小于或等于1.5的斜探头K值测定示意图。

图3是已知K值在1.5和2.5之间的斜探头K值测定示意图。

图4是已知K值大于2.5的斜探头K值测定示意图。

图5是已知在TZS-R试块上校准轴用横波斜探头零点、前沿和K值的测量示意图。

图6是本实用新型车轴实物对比试块的结构示意图。

图7是本实用新型中轴用横波斜探头K值测量的示意图。

图中1是CSK－IA试块；2是斜探头；3是CSK－IA试块上的φ50mm孔；4是CSK－IA试块上的φ1.5mm孔；5是TZS-R试块；6是TZS－R试块A面上深度为1mm的线切割人工槽；7是车轴实物对比试块；8是轴身处；9是轴颈处；10是车轴实物对比试块上深度为1mm的线切割人工槽；11是车轴镶入压装部。 

具体实施方式

实施例1  

本实用新型的测量方法：

使用本实用新型校准轴用横波斜探头零点、前沿和K值。

仪器：南通友联公司生产的PXUT—350C型全数字智能超声波探伤仪；

探头： 2.5P13×13K1和2.5P22×25K1轴用斜探头各一个；

试块： TZS—110试块、DF4B型机车半轴实物对比试块。

具体方法如下：将数字式超声波探伤仪的标度方式改为“深度”，并预先输入了普通碳钢的横波声速3230m/s，手动调节轴用斜探头零点和K值测定均以TZS－110试块5的A面上深度为1mm的线切割人工槽6为目标反射体，如图5所示，将斜探头2在TZS-110试块5的R面上移动，使A面上深度为1mm的线切割人工槽6的最高反射回波出现在超声波探伤仪的屏幕波门内且波高80％，调节超声波探伤仪相关零点，使人工槽6最大回波的深度读数值为60mm，此时零点即调好。同时测量出试块A面到探头2前端面的水平距离X，通过60K－X计算出探头前沿值L，并输入到超声波探伤仪的参数栏中。然后将轴用斜探头2置于DF4B型机车半轴实物对比试块7长轮座侧的轴身8处，调节超声波探伤仪的相关按键及参数，探测长轮座内侧，即距轴端面640mm的深度为1mm的线切割人工槽10，并将其最佳反射回波波幅调整至荧光屏垂直满幅的80％，选择测试探头K值的相关按键，分别将探头的标称K值（1）、目标反射体直径（1mm）、反射体中心深度（223mm）输入到超声波探伤仪通过数字式超声波探伤仪自动计算出轴用斜探头K值。测试结果见表1。

表1 本实用新型的测试结果

注：为了减小人为测量的误差，以上每个测试数据均为3次测试的平均值。

实施例2  

缺陷定位误差的对比试验：

使用1号和2号探头，分别采用方法一、方法二和本实用新型方法横波检测了DF8B型机车整体轮车轴实物试块上650－1和530－1两条线切割的1mm人工槽，对比验证了上述三种方法的缺陷定位精度。为了控制测试的偶然性误差，每一个数据均为两条线切割人工槽的3次测试平均值，与实际水平距离的偏差平均值精确到±0.1mm，测试结果见表2。

表2 三种方法所测得的人工裂纹水平距离的误差对比

从表2中的数据可见，使用本实用新型能够更为准确地找到周向裂纹的最大反射波位置，有效地提高了车轴超声横波检测工作中的探测效率和缺陷定位精度，因此在铁路车辆车轴的横波探伤过程中具有实用性和可行性。

Claims (1)

1.一种轴用横波斜探头零点校准和K值的测量装置，包括超声波探伤仪、探头（2）试块（5），其特征是：试块由试块（5）和车轴实物对比试块（7）两个试块组成，车轴实物对比试块（7）的两个轴端面上分别设有一个顶针孔和三个螺栓孔，在车轴实物对比块（7）上的车轴镶入部（11）的内、外侧均设有宽度小于0.2mm，深度分别为1mm、2mm、4mm的线切割人工槽。

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