铁路轮轴电磁、超声探伤

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1、一 电磁探伤的基本原理电磁探伤是利用电磁原理来发现金属缺陷的检查方法。这种探 伤方法是将铁磁材料的零件磁化，零件缺陷处的磁阻就会增大，利 用漏磁来发现缺陷。如果有铁磁材料所制成的零件组织均匀，没有 任何缺陷，则各处的导磁率均相同，磁化后磁力线的分布也将是均 匀的。如果零件中存在缺陷，由于缺陷（空气、其它气体、真空、 非磁性材料等）的导磁率较低，则磁力线通过这些地方时将遇到较 大的磁阻，磁力线的分布发生变化。 2 显示方法 n用磁粉显示缺陷的方法有干法和湿法（磁悬液） 两种。干法是将干磁粉撒在被磁化的零件上来发 现缺陷；湿法是用磁粉和油、水、活性剂、防锈 剂配置成磁悬液，把磁悬液喷撒在被探伤零件

2、的 表面或把零件浸入磁悬液中进行探伤检查。湿法 对于小型零件或空心零件使用比较方便。湿法所 用磁粉粒度较细，在液体中更易流动，其灵敏度 也高。湿法还有使用荧光磁粉显示的，在暗室中 用长波紫外线灯光照射，聚集在缺陷处的磁粉发 生黄绿色的光带，更易发现缺陷。3 磁粉 n裂纹或缺陷的显示是否清晰和作为媒质的磁粉有 很大的关系。如果磁粉没有良好的导磁率，或者 粒度过大，就不易或不能被漏磁通所吸引，因此 ，显示就不清晰。所以对探伤的磁粉要求是：导 磁率高，质地纯净，粒度适中，不混合粘土和固 定碳等非磁性氧化物质。常用磁粉的化学成分为 可溶铁含量68.0073.00，化合碳含量小于 0.20。干法探伤时，

3、用于车轴探伤的磁粉粒度 为100200目（使用标准铜丝筛筛选）。湿法探 伤是，用于车轴探伤的磁粉粒度为小于320目。4 零件磁化 n在电磁探伤时，当磁力线的方向与裂纹或缺陷方 向垂直时，最容易发现裂纹。如果磁力线的方向 和裂纹的方向一致，那么裂纹并没有阻碍磁力线 通过，因此磁力线不弯曲也不漏泄，磁粉也不会 集中，也没有探伤效果。所以必须根据零件的受 力情况，采用纵向的磁场或横向的磁场，分别 检验横裂纹和纵裂纹。 (a) (b)5 电磁探伤的不足之处n对于金属内部较深的裂纹与缺陷，采用电 磁探伤是不大容易发现的。这时虽然磁力 线遇到缺陷而弯曲，但由于缺陷与外表的 距离较远，磁力线不可能泄漏到外表

4、面， 以致工件表面各处的磁力线密度相差不大 ，磁粉不会集中。但在离表面34以 内的裂纹，也有少许磁力线外泄，因此有 较微弱和不太清晰的磁粉集中，需要仔细 辨认才能看出。二 电磁探伤器最常用的有两种，即闭合环型和马蹄型。 1 闭合环型电磁探伤器 n闭合环型电磁探伤器的特点是轻便，使用时在距 离探伤器中心两侧50范围以内的裂纹都可以 清晰地显示出来。它专门用以检查车轴轴颈。这 种探伤器由于采用纵向磁化法，故只能检查横裂 纹。如检查纵裂纹，需要用其它探伤器进行周向 磁化法检查；也可在闭合环型探伤器沿车轴轴线 移动时，将它绕成竖轴摆动，使磁场方向与车轴 轴线成一夹角，以便发现斜裂纹和纵裂纹。 2 开合

5、马蹄型电磁探伤器 n它是车辆部门常用的一种多用途电磁探伤 器，如图13-4所示。这种探伤器的外形既 与卡钳相似，又与马蹄相似。这种探伤器 可为局部纵向磁化探伤，也可为局部周向 磁化探伤。过去常用它检查车轴、车轮、 拱板等，现在主要用它检查车钩零件和客 车转向架的摇枕吊、摇枕吊轴及吊销等。 3 3000型荧光磁粉探 伤机 n它是一种车辆轮对车轴表面探伤的专用设 备。它设置了纵向和横向联合磁化装置， 采用磁悬液荧光磁粉显示，在操作机械化 和探伤灵敏度等方面比较先进，并便于实 现流水作业。 三 电磁探伤的操作方法 n电磁探伤时能否发现金属零件的缺陷，除 了要求有灵敏度很高的探伤器及良好的显 示媒质外

6、，在很大程度上还取决于操作工 艺。方法不当，不仅探伤工作效率低，更 重要的是容易造成漏探。即使有1/10000的 漏探，也往往会造成不可估量的损失。 1 每日探伤之前，应先检查探伤器的灵敏度及性能。确认探伤器良好后，再进行探伤操作。 进行常规检查 检验磁粉及磁悬液 进行综合灵敏度校验 标准试片2 必须将轮对表面的锈垢、油污、灰 尘及水分清除干净，露出基本金属面。 3 干法探伤时，必须使用洒粉器向车轴表面 均匀抛洒磁粉，不宜过多或过少。探伤器 及变压器的通电时间一般以不发烫为限。 湿法探伤时，须在全轴磁化前，对车轴被 探测部位表面（不退轴承内圈时包括内圈 表面）喷洒磁悬液，进行充分湿润；严格 控

7、制磁悬液的喷洒压力和覆盖面。应做到 缓流、均匀、全面。 4 使用环形探伤器时，线圈内径面距 车轴探测面的距离不大于50，探 伤器的移动速度不大于150， 分段探伤每段长度不得超过300，并往复施深23次。 5 在探伤过程中车轴出现磁粉聚集即缺陷磁 痕时，须用标记笔在车轴上划出缺陷磁痕 出现位置的范围，详细记录缺陷磁痕位置 、尺寸和形状。 缺陷磁痕的判断方法如下： n 裂纹的磁痕特征一般为锯齿形，两端呈 尖角状，磁粉聚集的图像不规则，清晰、 密集。n 发纹的磁痕特征呈直的或微弯的细线， 磁粉聚集图像呈细长、平直。n 伪磁痕的磁痕特征是绝大部分的磁粉聚 集图像都比较散乱，再次磁化检查时，一 般复现

8、状况不好或完全不复现。第二节 轮轴、轮对、车轴磁粉探 伤 一 探伤前准备 1 检查辅助设备、工具 2 探伤机检查检查 探伤机各部技术状态应满 足探 伤要求。 3 检查标 准试片 4 检查磁粉及配制磁悬液 5 磁化规范检查 周向磁化电流的选择 纵向磁化电流的选择 二 性能校验 探伤设备性能校验分为日 常探伤系统灵敏度校验（简称日常性 能校验）和季度全面性能检查（简称季度性能检查）。 1 日常性能校验日常性能校验应每班开工前进行。由探 伤工、探伤工长、质量检查员和验收员共 同参加。包括：常规检查 系统灵敏 度校验 磁粉及磁悬液检验 磁化检验 磁痕分析 退磁检查 填写或打印日 常校验记录 2 季度性

9、能检查季度性能检查 每三个月进行一次。 由主管领导负责组织 ，轮轴 （探伤 ）专职 、设备专职 、验收员、质量 检查员 、探伤工长、 探伤工和设备维修工共同参加。 n季度性能检查要求如下： 探伤机 ( 器 ) 及附属设备技术状态检查 磁粉和磁悬液检验 系统灵敏度校验 填写或打印“磁粉探伤机（器）季度性能 检查记录” 三 探伤作业要求 n轮轴探伤作业时，探伤人员应严格按照探 伤机使用说明书和设备操作规程的要求操 作探伤设备。轮轴探伤时，探伤部位的表 面应露出基本金属面。四 探伤工艺 n轮轴、轮对、车轴磁化前，喷淋装置应对探伤部 位表面（不退轴承内圈时包括内圈表面）自动喷 淋磁悬液，磁悬液应做到缓

10、流、均匀、全面覆盖 探伤部位。夹紧（周向磁轭）装置夹紧车轴时， 两磁轭应与车轴的两端面（或轴承前盖、密封座 ）接触良好，防止打火现象。磁化时，周向磁化 电流和纵向磁化电流应符合要求。探伤部位的紫 外辐照度、白光照度符合要求。磁化结束后，应 标出每个探伤部位转动检查的“起始”标识，保 证转动检查一周以上。 五 探伤记录 n每条轮轴、轮对、车轴探伤结束后，应使用标记 笔在车轮辐板内侧面或轴身上画出明显的磁粉探 伤检查标识“D”；确认有缺陷的轮轴、轮对、 车轴应使用白铅油在缺陷处画上标识，并注明缺 陷性质。 轮轴卡片（车统51） 车辆轮对（车轴）超声波（磁粉）探伤发现缺 陷记录簿（车统-52A） 车

11、辆轮对（车轴）超声波（磁粉）探伤记录 （车统-53A） 第三节 滚动轴承零件磁粉 探伤 一 探伤前准备 1 检查辅助设备、工具2 探伤机检查 3 试块和试片检查 4 磁粉和磁悬液配制和检查5 磁化规范检查 周向磁化规范 纵向磁化规范 二 性能校验 探伤设备 性能校验分为日常探伤系统灵敏度校验和季度全面性能检查 。 n1 日常性能校验 日常性能校验应每班开 工前进行。由探伤工、探伤工长、质量检 查员和验收员共同参加。因设备故障检修 后，应重新进行日常性能校验。 常规检查 系统灵敏度校验2 季度性能检查 n季度性能检查应每3个月进行一次。由主管 领导负责组织轮轴（探伤）专职、设备专 职、验收员、质

12、量检查员、探伤工长、探 伤工和设备维修工共同参加。新购置或大 、中修后的探伤设备，第一次使用前应进 行季度性能检查。季度性能检查 要求如下 ： 探伤机(器)及附属设备技术状态检查 磁粉和磁悬液检验 系统灵敏度校验 填写或打印探伤设备季度性能检查记录 三 探伤作业要求 轴承零件探伤作业时，应严格按照探伤机 的使用说明书和设备操作规程的要求操作 探伤设备。轴承零件探伤前，表面应擦拭 干净，不应有油污和锈蚀，轴承零件应露 出基本金属面 ( 允许存在磷化膜)。四 探伤作业 轴承零件磁化时，喷洒在工件上的磁悬 液应缓流、均匀、全面覆盖工件。轴承零 件磁化时，周向电流和纵向磁化电流应符 合磁化规范的要求。

13、轴承滚子采用通电法 磁化时，滚子与电极间应接触密贴，不应 产生打火现象。探伤时注意观察工件表面 ，确认有无缺陷磁痕。五 退磁 轴承零件探伤结束，良好轴承零件应须逐 件进行退磁处理。轴承零件退磁后，应逐 个进行剩磁检查，其剩磁不超过 0.3 mT(3Gs)为合格。未经探伤的轴承零件应全 部进行残磁检查，残磁超标者应做退磁处 理。六 探伤记录 轴承零件探伤后，探伤人员应填写或打印下 列记录：填写或打印车辆滚动轴承零件磁粉探 伤记录(车统-53B)”并签章。无轴箱双列圆锥 滚子轴承外圈探伤后还应在滚动轴承检测组装记 录单上签章。探伤发现有裂纹的轴承零件，应详 细填写或打印车辆滚动轴承零件磁粉探伤发现

14、 裂纹记录（车统-52B），注明裂纹情况，参加 鉴定的人员应在记录上签章。填写探伤记录应做 到字迹清晰，干净整齐，不错不漏。 第四节 超声波探伤 超声波探伤的基本原理是：用超声波发 生器向工件内发射超声波，超声波遇到缺 陷时受阻，检测缺陷反射回来的超声波和 超声波通过工件后衰减的程度，即可发现 缺陷及位置。 一 超声波及其特性 1. 声波和超声波 2. 超声波的特性 超声波的指向性 超声波的绕射 超声波的反射、折射、反射率与穿透率 超声波的波型 超声波在介质中的衰减 3. 超声波探伤的物理原理 n由于超声波会被两种介质的界面反射（金 属零件内的缺陷，如裂纹、气泡等常存在 金属与空气的界面）根据

15、反射波的情况可 确定有无缺陷。利用超声波折射的性质可 以确定缺陷与探头的方位关系。各种介质 传播超声波有特定的波速，可由超声波反 射回来所用的时间确定缺陷与探头的距离 。 二 超声波探伤仪简介 超声波探伤仪方框原理 1-同步电路 2-时基电路 13-辉度调节 4-灯丝 5-阴极 6 -控制栅板 7-第一阳极 8-聚焦调节 9-水平偏转板 10-垂直 调节板11-荧光屏 12-试块 113-直探头 14-放大电路 15-高 频脉冲发生器2. 探头 探头的声电转换原理探头能在高频脉冲电压激发下产生超声波，并 在反射超声波的作用下产生高频信号，主要靠探 头内部的晶片起作用。晶片由压晶体制成，它可 以

16、产生压电效应，即在一定晶面间施加交变电压 时，晶面间会发生相应频率的收缩和膨胀，这种 振动频率很高，从而发出超声波；而沿一定晶面 受到超声波的振动时，晶面间会产生相应频率的 交变电压。晶片产生超声波的频率与晶片的材质 和几何尺寸有密切关系。最常用的晶片材质是钛 酸钡。常用探头种类及其适用范围 直探头1-接触座 2-探头体 13-吸收块 4-弹簧圈5-保护圈 6-弹簧 7-晶片 8-保护膜斜探头 1-接触顶 2-塑料压 块 13-弹簧 4-探 头插座 5-铜压板 6-石棉 7-绝缘圈 8-晶片 9-塑料块直探头适用范围n直探头发射超声波的方向与工件表面垂直 ，它适合探测工件中与工件表面平行的缺 陷。当缺陷表面与工件表面垂直时，则不 宜用直探头。 斜探头适用范围使