《鐵道車輛構(gòu)造與檢修》 課件 模塊2 項目三 輪對的檢修理論（二）

模塊二輪對軸箱裝置的

認(rèn)知與檢修

項目三輪對的檢修理論（二）

任務(wù)三無損探傷知識任務(wù)三無損探傷知識一、電磁探傷（一）電磁探傷的基本原理（二）電磁探傷器（三）電磁探傷的操作方法二、超聲波探傷（一）超聲波及特性（二）超聲波探傷簡介（三）超聲波探傷工藝（一）電磁探傷的基本原理1.基本原理

電磁探傷是利用電磁原理來發(fā)現(xiàn)金屬缺陷的檢查方法。這種探傷方法是將鐵磁材料的零件磁化，零件缺陷處的磁阻就會增大，利來發(fā)現(xiàn)缺陷。如果有鐵磁材料所制成的零件組織均勻，沒有任何缺陷，則各處的導(dǎo)磁率均相同，磁化后磁力線的分布也將是均勻的。如果零件中存在缺陷，由于缺陷（空氣、其它氣體、真空、非磁性材料等）的導(dǎo)磁率較低，則磁力線通過這些地方時將遇到較大的磁阻，磁力線的分布發(fā)生變化。

一、電磁探傷如右圖所示，在缺陷部分磁力線會穿出零件的表面而外泄，形成所謂的漏散磁場。散逸的磁力線向外逸出，而后又重新穿入零件，因此在缺陷兩側(cè)磁力線出入處形成磁極，這些磁極吸引鐵磁物質(zhì)聚集。而沒有缺陷的零件，則沒有漏散磁場。電磁探傷的基本原理2.顯示方法漏磁場存在的顯示方法，一般是將磁粉均勻散布于零件表面，如有缺陷，則所產(chǎn)生的漏磁通能吸引磁粉，造成磁粉的聚集。由于裂紋的長度與深度不同，其磁力線的漏泄也不同，磁粉聚集時各處的粗細(xì)就不一樣。因此從聚集的磁粉形狀便可以大致判斷出裂紋的深度和長度。用磁粉顯示缺陷的方法有干法和濕法（磁懸液）兩種：干法——是將干磁粉撒在被磁化的零件上來發(fā)現(xiàn)缺陷；濕法——是用磁粉和油、水、活性劑、防銹劑配置成磁懸液，把磁懸液噴撒在被探傷零件的表面或把零件浸入磁懸液中進(jìn)行探傷檢查。濕法對于小型零件或空心零件使用比較方便。濕法所用磁粉粒度較細(xì)，在液體中更易流動，其靈敏度也高。濕法還有使用熒光磁粉顯示的，在暗室中用長波紫外線燈光照射，聚集在缺陷處的磁粉發(fā)生黃綠色的光帶，更易發(fā)現(xiàn)缺陷。3.磁粉裂紋或缺陷的顯示是否清晰和作為媒質(zhì)的磁粉有很大的關(guān)系。如果磁粉沒有良好的導(dǎo)磁率，或者粒度過大，就不易或不能被漏磁通所吸引，因此，顯示就不清晰。所以對探傷的磁粉要求是：導(dǎo)磁率高，質(zhì)地純凈，粒度適中，不混合粘土和固定碳等非磁性氧化物質(zhì)。常用磁粉的化學(xué)成分為可溶鐵含量68％～73％，化合碳含量小于0.20％。干法探傷時，磁粉粒度為100～200目（使用標(biāo)準(zhǔn)銅絲篩篩選）。濕法探傷時，磁粉粒度為小于320目。4.零件磁化在電磁探傷時，當(dāng)磁力線的方向與裂紋或缺陷方向垂直時，最容易發(fā)現(xiàn)裂紋。如果磁力線的方向和裂紋的方向一致，那么裂紋并沒有阻礙磁力線通過，因此磁力線不彎曲也不漏泄，磁粉也不會集中，也沒有探傷效果。所以必須根據(jù)零件的受力情況，采用縱向的磁場或橫向的磁場，分別檢驗橫裂紋和縱裂紋。右圖a為周向磁化；圖b為縱向磁化。圓套狀零件中心插入銅管后，當(dāng)銅管上通過強(qiáng)電流，則磁力線沿圓套周向形成回路，圓套被周向磁化。4.零件磁化車軸總是受到由彎曲而引起的拉應(yīng)力，最危險的裂紋是橫裂紋，因此車軸的探傷檢查是采用縱向磁化的方法。無論是縱向磁化或者周向磁化，均可采用直流或交流電源。車輛零件磁化方法根據(jù)零件的磁化和探傷是否同時進(jìn)行，把零件的磁化方法分為兩類，即外加磁場法和剩余磁場法。外加磁場法——是在對零件磁化的同時，把磁粉撒在零件上進(jìn)行探傷。車軸及其它大型零件多用此法。剩余磁場法——是先加外磁場使零件磁化，撤銷外磁場后，利用零件的剩磁進(jìn)行探傷。剩余磁場法適用于矯頑力大的鋼材制作的零件，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度必須大于0.8Ｔ，否則磁粉聚集所形成的磁痕不明顯。在用交流電建立磁場時，必須考慮到斷電的相位，否則不能保證剩磁的強(qiáng)度。滾動軸承的探傷常用剩磁法。軸承探傷機(jī)用交流電對零件充磁時，電路中設(shè)有斷電相位控制器，使充磁電流最后的波形與充磁過程中電流波形一致，避免剩磁強(qiáng)度不穩(wěn)定。軸承零件探傷后必須退磁。5．電磁探傷的不足之處對于金屬內(nèi)部較深的裂紋與缺陷，采用電磁探傷是不大容易發(fā)現(xiàn)的。這時雖然磁力線遇到缺陷而彎曲，但由于缺陷與外表的距離較遠(yuǎn)，磁力線不可能泄漏到外表面，以致工件表面各處的磁力線密度相差不大，磁粉不會集中。但在離表面3～4ｍｍ以內(nèi)的裂紋，也有少許磁力線外泄，因此有較微弱和不太清晰的磁粉集中，需要仔細(xì)辨認(rèn)才能看出。（二）電磁探傷器1、閉合環(huán)型電磁探傷器這種探傷器的構(gòu)造比較簡單，是由直徑4ｍｍ兩根并排的裸銅線包以絕緣材料（白布帶）繞成，閉合環(huán)直徑為240～300ｍｍ，圈數(shù)為10～15圈，繞好以后扎緊，外面再包白布帶，浸以絕緣漆，然后烘干，裝上一個手柄和兩個接線銅螺絲而成。如右圖所示。閉合環(huán)型電磁探傷器可用直流電源，也可用交流電源。其輸入電壓為4.5ｖ，電流為150～160Ａ，保證車軸探傷的靈敏度。閉合環(huán)型電磁探傷器的特點(diǎn)1．輕便，使用時在距離探傷器中心兩側(cè)50ｍｍ范圍以內(nèi)的裂紋都可以清晰地顯示出來。它專門用以檢查車軸軸頸。2．這種探傷器采用縱向磁化法，故只能檢查橫裂紋。如檢查縱裂紋，需要用其它探傷器進(jìn)行周向磁化法檢查；也可在閉合環(huán)型探傷器沿車軸軸線移動時，將它繞成豎軸擺動，使磁場方向與車軸軸線成一夾角，以便發(fā)現(xiàn)斜裂紋和縱裂紋。3．但對于車軸來說縱裂紋對它的損傷并不嚴(yán)重，因此閉合環(huán)型探傷器使用較為廣泛。例如在車輛段和車輛工廠，當(dāng)車軸加工后，或輪對向車輛上安裝時，采用這種探傷器進(jìn)行第二次復(fù)探，既簡便又不會劃傷軸頸。它是車輛部門常用的一種多用途電磁探傷器，如圖2-69所示。這種探傷器的外形既與卡鉗相似，又與馬蹄相似。是由兩個圓弧形的鐵臂組成，鐵心斷面為20×30平方毫米，兩臂上均繞有線圈，系用2.3平方毫米的雙砂包線繞120圈；臂的一端有一個支點(diǎn)（樞軸），臂頭制成與鉛垂線成32°的斜坡，使臂頭與被探工件成58°，電源為24ｖ或36ｖ，交、直流均可，電流約為15Ａ，功率為300Ｗ；在探傷器上有的還裝有24Ｖ照明燈及電源開關(guān)。2、開合馬蹄型電磁探傷器開合馬蹄型電磁探傷器的特點(diǎn)這種探傷器可為局部縱向磁化探傷，也可為局部周向磁化探傷。過去常用它檢查車軸、車輪、拱板等，現(xiàn)在主要用它檢查車鉤零件和客車轉(zhuǎn)向架的搖枕吊、搖枕吊軸及吊銷等。目前，輪對的探傷已全部使用ＴＹＣ-3000型熒光磁粉探傷機(jī)。

3、TYC—3000型熒光磁粉探傷機(jī)

它是一種車輛輪對車軸表面探傷的專用設(shè)備。它設(shè)置了縱向和橫向聯(lián)合磁化裝置，采用磁懸液熒光磁粉顯示，在操作機(jī)械化和探傷靈敏度等方面比較先進(jìn)，并便于實現(xiàn)流水作業(yè)。工作原理磁化裝置：

其主要結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示，鐵心3設(shè)置在輪對上部，下部與軸端對應(yīng)處有探頭4，磁化時探頭與軸端夾緊，構(gòu)成閉合的磁路，在鐵心上部繞有直流縱向磁化線圈1，可使車軸縱向磁化。在鐵心兩側(cè)設(shè)置了交流周向磁化變壓器2。鐵心3和探頭４既是直流縱向磁化的磁回路，也是周向磁化的電流回路，相當(dāng)于交流周向磁化變壓器2的次級線圈。當(dāng)初極線圈接通交流電時，鐵心、探頭和車軸組成的回路中產(chǎn)生強(qiáng)大的交流電流，使車軸表面得到周向磁化。在直流和交流對應(yīng)中各安設(shè)有退磁控制電路。TYC探傷機(jī)磁化機(jī)構(gòu)1-縱向磁化線圈；2-周向磁化裝置；3-鐵心；4-探頭。顯示裝置：

其主要結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示。顯示裝置和磁化裝置都安設(shè)在暗幕里面。輸液泵1將磁懸液槽8中的磁懸液經(jīng)過管路3輸送至換向閥7，再經(jīng)管路到噴頭5，向車軸噴灑磁懸液，由車軸流下的磁懸液經(jīng)輪對下部的回收裝置6流回磁懸液槽。暫時不向車軸噴灑磁懸液時，可通過控制裝置使換向閥7變換位置，使輸液泵來的磁懸液直接流回貯液槽。在輪對上方安設(shè)有紫外線燈，在輪對下方還設(shè)有運(yùn)送輪對和使輪對定位回轉(zhuǎn)的裝置。TYC探傷機(jī)磁懸液噴灑、回收裝置

1-液泵；2-攪拌器；3-輸液管；

4-輸液管；5-噴頭；6-回收槽；7-換向閥8-貯液槽操作過程：當(dāng)輪對進(jìn)入暗幕后，操作可分為三個步驟：第一步，使輪對定位回轉(zhuǎn)，同時噴液，使磁懸液均勻覆蓋全車軸；第二步，停止車輪回轉(zhuǎn)，探頭夾緊車軸通電磁化。這時如果車軸有裂紋等缺陷，產(chǎn)生的漏磁將把磁懸液中的磁粉吸引到缺陷的縫隙和表面，然后停止噴液，退磁，探頭松開，這時磁粉仍吸附在缺陷處；第三步，輪對重新回轉(zhuǎn)，紫外線燈照射車軸，操作者目視檢查車軸表面的缺陷。檢查完畢后將輪對送出暗幕。目前，現(xiàn)場還有一種HTK-T90型黑磁粉濕法探傷機(jī)，只在顯示方式上與TYC-3000型不同，其他方面基本相同。（三）電磁探傷的操作方法

它是一種車輛輪對車軸表面探傷的專用設(shè)備。它設(shè)置了縱向和橫向聯(lián)合磁化裝置，采用磁懸液熒光磁粉顯示，在操作機(jī)械化和探傷靈敏度等方面比較先進(jìn)，并便于實現(xiàn)流水作業(yè)。輪對探傷的一般操作應(yīng)按如下順序進(jìn)行：1.每日探傷之前，應(yīng)先檢查探傷器的靈敏度及性能。確認(rèn)探傷器良好后，再進(jìn)行探傷操作。（1）進(jìn)行常規(guī)檢查：

全面檢查探傷器各部技術(shù)狀態(tài)，須做到配件齊全電器連接線無破損、折斷、松動，電流、電壓表鑒定不過期，燈光照度或輻射度符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備各部動作性能良好無故障。（2）檢驗磁粉及磁懸液：

干法探傷時須檢查磁粉的干燥程度，不得有潮濕現(xiàn)象，流動性要好，磁粉烘干時的溫度不得超過100°C。濕法探傷時須檢查磁懸液的濃度，取樣檢查前應(yīng)先對磁懸液進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，然后用梨型沉淀管接取從噴嘴噴出的磁懸?00ml，進(jìn)行沉淀試驗，時間不得少于30min。觀察梨型沉淀管中的磁粉，濃度不符合規(guī)定時必須重新調(diào)配，熒光磁懸液濃度應(yīng)為0.1～0.6ml/100ml，非熒光磁懸液應(yīng)為1.2～2.4ml/100ml（采用體積濃度）。配制車軸熒光磁懸液時，還應(yīng)按規(guī)定比例添加乳化劑、消泡劑、防腐劑和防銹劑，推薦配制比例為：乳化劑（JFC）5ｇ/Ｌ；消泡劑（28號）0.5～1.0ｇ／Ｌ；亞硝酸鈉15ｇ／Ｌ；三乙醇胺5ｇ/Ｌ。輪軸磁粉探傷所用磁粉，必須是經(jīng)過鐵道部認(rèn)證的專業(yè)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，經(jīng)檢驗合格后方可投入使用。通常采用標(biāo)準(zhǔn)靈敏度試片來檢驗。標(biāo)準(zhǔn)試片是用軟鐵等鐵磁材料制成。為適應(yīng)不同工件的形狀和探傷靈敏度的要求，標(biāo)準(zhǔn)試片有不同的規(guī)格。右圖是我國金江機(jī)械廠生產(chǎn)的Ala型試片。試片中央刻有圓圈槽溝，試片右下腳刻有15/50Ａ字樣，其分母表示試片的厚度（μｍ）；分子表示圓圈槽深（μｍ）；Ａ表示圓圈；槽中間有“+”溝槽，圖中其余尺寸單位為（mm）。

標(biāo)準(zhǔn)試片（3）進(jìn)行綜合靈敏度校驗：使用時須將車軸粘貼試片的部位擦拭干凈，無銹蝕、油污及灰塵，露出基本金屬面并保持干燥；試片表面也要擦拭干凈；粘貼試片時，應(yīng)將試片帶溝槽面與車軸表面密貼，帶有“+”溝槽的試片，“+”線中須有一條與車軸軸線平行，并用膠帶紙將試片四周封閉，粘貼應(yīng)平整、牢固，膠帶紙不得遮蓋試片溝槽部位。對車軸進(jìn)行磁化，在試片上灑干磁粉或澆磁懸液。如果車軸磁化強(qiáng)度符合要求時，試片上即可顯示出刻槽的磁粉痕跡?？滩鄣拇欧酆圹E清晰就證明探傷器（機(jī)）靈敏度良好。2.必須將輪對表面的銹垢、油污、灰塵及水分清除干凈，露出基本金屬面。因為銹垢、油污都是磁的不良導(dǎo)體，影響工作物磁化，使顯示不夠清晰，也不便于檢查裂紋。清理工作物表面的同時和清理以后，應(yīng)作外觀檢查，找出肉眼可以看到的缺陷及可疑的地方，作為探傷的重點(diǎn)。根據(jù)一般的規(guī)律，銹跡較厚的地方容易產(chǎn)生裂紋。目前統(tǒng)一要求輪對探傷必須配備輪對沖洗除銹機(jī)；車軸探傷應(yīng)配備專用除銹機(jī)。3.干法探傷時，必須使用灑粉器向車軸表面均勻拋灑磁粉，不宜過多或過少。探傷器及變壓器的通電時間一般以不發(fā)燙為限。濕法探傷時，須在全軸磁化前，對車軸被探測部位表面（不退軸承內(nèi)圈時包括內(nèi)圈表面）噴灑磁懸液，進(jìn)行充分濕潤；嚴(yán)格控制磁懸液的噴灑壓力和覆蓋面。應(yīng)做到緩流、均勻、全面。探傷機(jī)探頭夾緊輪對車軸時，磁軛與軸端面（或軸承前蓋、密封座）接觸必須嚴(yán)密。磁化時，周向磁化電流一般為700～1500Ａ，縱向磁化電流一般在2.0～4.0Ａ范圍內(nèi)，縱向磁化磁勢的選擇范圍為NI＝0～24000（安匝）。4.使用環(huán)形探傷器時，線圈內(nèi)徑面距車軸探測面的距離不大于50ｍｍ，探傷器的移動速度不大于150ｍｍ／ｓ，分段探傷每段長度不得超過300ｍｍ，并往復(fù)施深2～3次。

為了檢查車軸各個方向的裂紋，探傷器應(yīng)以其中線為中心，在可能的范圍內(nèi)作往復(fù)擺動，以產(chǎn)生縱向磁化與周向磁化兩種效果，以便發(fā)現(xiàn)斜裂紋。但擺動與移動都不宜過快，應(yīng)有一些短暫的停留,目的是使磁力線穩(wěn)定，促使漏磁通穩(wěn)定，有利于磁粉集中。5.在探傷過程中車軸出現(xiàn)磁粉聚集即缺陷磁痕時，須用標(biāo)記筆在車軸上劃出缺陷磁痕出現(xiàn)位置的范圍，詳細(xì)記錄缺陷磁痕位置、尺寸和形狀。然后抹除缺陷磁痕，重新磁化車軸（磁懸液探傷的車軸，先退磁，后磁化），進(jìn)行重復(fù)確認(rèn)，當(dāng)缺陷磁痕再次顯示，且其位置、尺寸和形狀與第一次顯示的磁痕相同是，方可判定為缺陷車軸。缺陷磁痕的判斷方法如下：裂紋的磁痕特征一般為鋸齒形，兩端呈尖角狀，磁粉聚集的圖像不規(guī)則，清晰、密集。發(fā)紋的磁痕特征呈直的或微彎的細(xì)線，磁粉聚集圖像呈細(xì)長、平直。偽磁痕的磁痕特征是絕大部分的磁粉聚集圖像都比較散亂，再次磁化檢查時，一般復(fù)現(xiàn)狀況不好或完全不復(fù)現(xiàn)。6.發(fā)現(xiàn)缺陷車軸時，須由有關(guān)人員共同參加鑒定并簽章。7.每個輪對或車軸探測結(jié)束后，均應(yīng)使用標(biāo)記筆在車輪輻板內(nèi)側(cè)面或軸身上劃出明顯的磁粉探傷檢查標(biāo)記；發(fā)現(xiàn)車軸有缺陷時，必須使用白鉛油做出標(biāo)記，注明缺陷性質(zhì)和位置。8.每個輪對或車軸探測結(jié)束后，探傷人員須分探測部位按規(guī)定格式詳細(xì)填寫輪對卡片(車統(tǒng)-51A、車統(tǒng)-51B、車統(tǒng)-51C)并簽章。凡發(fā)現(xiàn)缺陷車軸，均須詳細(xì)填寫車輛輪對（車軸）超聲波（磁粉）探傷發(fā)現(xiàn)缺陷記錄卡(車統(tǒng)-52A),注明車軸缺陷性質(zhì)、缺陷程度、缺陷位置及發(fā)現(xiàn)手段，并做出分析。參加鑒定人員須在卡片上簽章。除了對軸頸、防塵板座、軸身探傷外，車輛上的其他零件，如鉤舌、搖枕吊、搖枕吊軸、吊銷等的探傷也可比照上述順序進(jìn)行。

二、超聲波探傷

（一）超聲波及特性

超聲波探傷的基本原理是：用超聲波發(fā)生器向工件內(nèi)發(fā)射超聲波，超聲波遇到缺陷時受阻，檢測缺陷反射回來的超聲波和超聲波通過工件后衰減的程度，即可發(fā)現(xiàn)缺陷及位置。下面對超聲波的性質(zhì)、超聲波探傷儀和輪對的超聲波探傷工藝分別進(jìn)行說明。

1.聲波和超聲波

2.超聲波的特性：超聲波的繞射、反射、折射、反射率與穿透率超聲波的波型超聲波在介質(zhì)中的衰減

3.超聲波探傷的物理原理1.聲波和超聲波聲波——振動的物體形成聲源，聲源通過彈性介質(zhì)（如車軸等金屬部件）將這種振動以波動的形式由近及遠(yuǎn)的傳播出去，這就是聲波。人的耳朵能夠聽到的最高頻率的聲音是16～20000Hz的聲波。超聲波——超過20000Hz的聲波。超聲波的頻率、波長、波速三者之間的關(guān)系可用下式代表，即：2.超聲波的特性超聲波的繞射聲波在傳播中遇到障礙物時，它的傳播方向和聲強(qiáng)都要受到影響而有所改變。如果聲波在其傳播途徑中遇到障礙物，而障礙物和波長相比不甚大時，聲波能繞過障礙物向后面繼續(xù)傳播，這叫做聲波的繞射。當(dāng)障礙物遠(yuǎn)小于聲波的波長時，繞射現(xiàn)象十分顯著。如果障礙物尺寸比波長大得多，那么在它的后面將有一塊沒有聲振動的區(qū)域叫聲影。超聲波由于它的波長甚短，容易受障礙物的阻擋和反射。所以可以利用這個特點(diǎn)對物體進(jìn)行探傷。但繞射現(xiàn)象的存在對探傷工藝是不利的。為了能發(fā)現(xiàn)工件中極小的缺陷，避免超聲波在缺陷上產(chǎn)生繞射，就必須選擇波長極短的超聲波。超聲波的反射、折射、反射率與透過率反射——當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時，在兩種介質(zhì)的分界面上，一部分能量入射到第二種介質(zhì)中，另一部分能量將反射回來。折射——超聲波由第一種介質(zhì)進(jìn)入第二種介質(zhì)時，其方向也發(fā)生改變，叫做折射。反射和折射的方向符合光學(xué)定律。反射率——反射波的聲強(qiáng)度和入射波的聲強(qiáng)度之比稱為反射系數(shù)(反射率)，以K表示。透射系數(shù)(又叫透過率)以b表示，即：兩種介質(zhì)的密度和其傳播超聲波的速度相差越大，透射系數(shù)越小。聲源和工件之間有空氣層時，超聲波很難透過，為了使超聲波能夠更好地向工件內(nèi)部發(fā)射，要在探頭和工件之間涂上一層耦合劑，耦合劑可以使用水和各種油類。超聲波的波型超聲波在介質(zhì)中傳播時，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動方向和聲波傳播方向的狀況可分為縱波、橫波等波型。不同波型的傳播速度不同，如縱波在鋼內(nèi)的傳播速度為5810m/s，橫波的波速為3230m/s，在其他介質(zhì)中橫波的速度也約為縱波速度的1/2。只有縱波一種波型的超聲波由一種介質(zhì)向另一種介質(zhì)傳播時，在后一介質(zhì)中除有縱波超聲波外也將產(chǎn)生橫波等形式的超聲波，這種現(xiàn)象叫做波型的轉(zhuǎn)換。當(dāng)縱波超聲波由有機(jī)玻璃向鋼內(nèi)發(fā)射時，如果入射角大于28°時，縱波被全反射，只有橫波折射到鋼中去。所以一般用入射角較大的斜探頭探傷時,是用橫波探傷，用小角度斜探頭和直探頭時，是用縱波探傷。超聲波在介質(zhì)中的衰減超聲波在介質(zhì)中傳播時，會因散射和能量被介質(zhì)吸收而逐漸衰減，傳播距離受到限制。如果介質(zhì)的彈性好，晶粒細(xì)密，超聲波就衰減較小，則透聲性能良好。若介質(zhì)彈性差，晶粒粗大，超聲波就衰減大，則透聲不良。同種介質(zhì)中，超聲波的頻率高則衰減大；頻率降低時衰減就小，可使探測深度加大。3.超聲波探傷的物理原理根據(jù)上述超聲波的性質(zhì)，可以利用超聲波對金屬或其他材料進(jìn)行探傷。由于超聲波會被兩種介質(zhì)的界面反射（金屬零件內(nèi)的缺陷，如裂紋、氣泡等常存在金屬與空氣的界面）根據(jù)反射波的情況可確定有無缺陷。利用超聲波折射的性質(zhì)可以確定缺陷與探頭的方位關(guān)系。各種介質(zhì)傳播超聲波有特定的波速，可由超聲波反射回來所用的時間確定缺陷與探頭的距離。根據(jù)工件的透聲性能和缺陷的尺寸，可以恰當(dāng)選擇超聲波的頻率，以保證一定的探測深度和靈敏度。（二）超聲波探傷簡介1.脈沖反射式超聲波探傷儀原理圖

如右圖所示。超聲波探傷儀方框原理1-同步電路2-時基電路3-輝度調(diào)節(jié)

4-燈絲5-陰極6-控制柵板7-第一陽極8-聚焦調(diào)節(jié)9-水平偏轉(zhuǎn)板10-垂直調(diào)節(jié)板11-熒光屏12-試塊13-直探頭14-放大電路15-高頻脈沖發(fā)生器脈沖反射式超聲波探傷儀原理由于超聲波在鋼中的傳播速度很快，而且探測深度一般不大，超聲波由探頭發(fā)射至反射回探頭的時間不超過2×10-3s。探傷儀在工作過程中，每秒鐘可向工件發(fā)射幾百次超聲波，熒光屏也重復(fù)顯示發(fā)射脈沖和反射脈沖幾百次。熒光屏上可出現(xiàn)較亮的圖象。由圖2-51中可看出，熒光屏上最左面的豎線是發(fā)射的超聲波圖象叫做始波。超聲波從工件底面反射回探頭，熒光屏上的反射脈沖叫做底波。工件中如果有缺陷，則有超聲波被缺陷反射回探頭，因這部分超聲波往返路程較短，在熒光屏上顯示的反射脈沖（叫做傷波）則出現(xiàn)在發(fā)射脈沖（又叫始波）與底波之間。2.探頭（1）探頭的聲電轉(zhuǎn)換原理探頭能在高頻脈沖電壓激發(fā)下產(chǎn)生超聲波，并在反射超聲波的作用下產(chǎn)生高頻信號，主要靠探頭內(nèi)部的晶片起作用。晶片由壓晶體制成，它可以產(chǎn)生壓電效應(yīng)，即在一定晶面間施加交變電壓時，晶面間會發(fā)生相應(yīng)頻率的收縮和膨脹，這種振動頻率很高，從而發(fā)出超聲波；而沿一定晶面受到超聲波的振動時，晶面間會產(chǎn)生相應(yīng)頻率的交變電壓。晶片產(chǎn)生超聲波的頻率與晶片的材質(zhì)和幾何尺寸有密切關(guān)系。最常用的晶片材質(zhì)是鈦酸鋇。直探頭直探頭的晶片下面是金屬保護(hù)膜，同時作接地的電極；晶片上面連有導(dǎo)線，接到接觸座的電極。晶片上面吸收塊用電木或有機(jī)玻璃等做成，對超聲波的吸收能力強(qiáng)，使晶片振動受到一定的阻力，當(dāng)觸發(fā)脈沖停止后，晶片立即停止振動而形成非常短促的超聲波。彈簧的作用是使晶片與吸收塊和保護(hù)膜緊密接觸。直探頭發(fā)射超聲波的方向與工件表面垂直，它適合探測工件中與工件表面平行的缺陷。當(dāng)缺陷表面與工件表面垂直時，則不宜用直探頭。1-接觸座2-探頭體3-吸收塊4-彈簧圈5-保護(hù)圈6-彈簧7-晶片8-保護(hù)膜斜探頭斜探頭與直探頭的原理相同，主要不同的是晶片下面安裝了有機(jī)玻璃塊，以改變超聲波對工件表面的發(fā)射方向。為了安裝有機(jī)玻璃塊，其余零件的結(jié)構(gòu)作了相應(yīng)的變化。有機(jī)玻璃塊做成一定形狀是為了保證從有機(jī)玻璃與工件分界面反射回來的超聲波不致回到晶片引起干擾。

斜探頭1-接觸頂2-塑料壓塊3-彈簧4-探頭插座5-銅壓板6-石棉

7-絕緣圈8-晶片9-塑料塊斜探頭塑料塊外形

注意：使用斜探頭時，超聲波要經(jīng)過有機(jī)玻璃塊，還要被有機(jī)玻璃表面發(fā)射，其強(qiáng)度要削弱很多，靈敏度要有所下降，所以只有在不能用直探頭時才用斜探頭。對車軸輪座部分探傷時，可采用入射角為7°、8°、9°的斜探頭在軸端探測，也可用入射角為30°、40°、50°的斜探頭在軸頸或軸身上探測。如右圖所示。用斜探頭對輪座探傷的方式A-用小角度斜探頭在軸端探測B-用30°～50°斜探頭在軸頸或軸身探測（三）超聲波探傷工藝對輪對進(jìn)行超聲波探傷的目的，主要是發(fā)現(xiàn)輪座被輪轂包圍部分的裂紋、輪座與車輪輪轂孔接觸不良及車軸透聲不良等故障，還有檢查不退軸承或軸承內(nèi)圈時滾動軸承車軸軸頸卸荷槽部位有無裂紋。1.探傷操作在軸端用小角度探頭或直探頭探傷時，探頭應(yīng)沿軸端面半徑方向往復(fù)運(yùn)動，同時輪對緩慢轉(zhuǎn)動。探頭在軸端移動的軌跡參照右圖所示的情況。

探頭在軸端移動軌跡示意圖1.探傷操作用大角度探頭探傷時，探頭應(yīng)沿軸頸或軸身表面母線往復(fù)運(yùn)動，同時輪對緩慢轉(zhuǎn)動。探頭移動的區(qū)域按軸型如右圖（a）、（b）兩種情況所示。探頭沿軸頸或軸身表面往復(fù)移動軌跡（a）退下軸承(或內(nèi)圈)的滾動軸承輪對斜探頭移動區(qū)域及軌跡（b）不退下軸承的滾動軸承輪對斜探頭移動區(qū)域及軌跡注：在探測時探頭應(yīng)與車軸表面密貼，互相之間應(yīng)有1.96～4.9N的均勻壓力，探頭移動速度為20～50m/s。探頭移動時應(yīng)密切注意熒光屏上的圖像，發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)時應(yīng)反復(fù)探測或改變探測方式和探頭角度