[发明专利]列车车轮液导超声波探头阵列探伤检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路列车车轮超声波探伤检测方法，具体是一种列车车轮液导超声波探头阵列探伤检测方法。

背景技术

目前，对车轮在线通过式探伤有两种方式，一种是电磁超声表面波探伤，当车轮经过电磁超声波探头时，在车轮表面激发出两路相向而行的超声表面波，能够发现踏面下8mm范围内的径向缺陷；二是阵列式超声波探伤以专利201020147840.8方式，在一段探测轨道上连续布置多组超声波探头，当车轮滚过超声探头的瞬时，该探头激发并在车轮内部产生一条声束，声束扩散角范围内为被探查的区域，车轮滚过所有约450个不同种类的探头后完成整个车轮的探伤。上述两种方式都有很大的局限性。方式一只能检测踏面下8mm范围内的缺陷，相对整个车轮检测范围很小，实际应用局限性很大。方式二中应用的探头数量大，探头自然状态时上平面高于轨道平面，车轮到达时将探头压低，车轮碾过后探头靠弹簧力恢复原位。为保证探头与车轮圆弧面的贴合，探头在周向上与轴向上都有运动，探头与车轮直接接触并伴随上下方向、周向上与轴向上的运动从而造成设备的机械磨损，探头与车轮间隙依靠喷淋到车轮表面的水进行超声耦合，耦合效果有一定的随机性，不能保证稳定可靠的长久工作。另外探头的密度受探头的机械尺寸的限制，再加上覆盖整个车轮采用了三种不同类型的探头，三种需要间隔的排列，同种检测类型的探头的间隔距离就变得很大，造成检测密度减低，检测的重复性差，出现误判与漏检现象。

发明内容

本发明旨在于解决上述背景技术存在的问题，而提供一种仅需少量探头的情况下，能够实现较大检测区域连续检测功能的列车车轮液导超声波探头阵列探伤检测方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种列车车轮液导超声波探头阵列探伤检测方法，它是在检测轨道上分别布置超声探头，利用液导超声，通过载波液体与轮对踏面实现超声波直接耦合；利用车轮碾过探头上方区域过程形成的探头与车轮的位置关系，使每个探头形成一个扇型的扫描区域，各个扇形扫查区域合成在一起，形成一个涵盖整个车轮的扫描检测区域，超声波从探头经由液体介质传导到车轮非直接接触式完成对整个车轮的扫描式超声波探伤。

进一步地，所述探头位于轨道平面以下，在一侧轨道轮辋宽度范围内，分别在轮辋内侧的轮缘下方、轮辋中部和轮辋外侧布置探头。

进一步地，在轨道方向上，依据车轮圆周展开长度范围，等间距或不等间距布置探头，所有探头的检测区域合成后涵盖整个车轮。

进一步地，所述车轮与探头的位置关系基于超声波入射到车轮弧形面，随车轮与探头的位置改变，超声波的入射角连续变化，当前入射点只在车轮踏面的弧面上微量移动。

进一步地，当超声波的入射角在±28度范围内连续变化，对应车轮中产生连续的折射波形，此折射波形包括±80度范围纵波和横波。

进一步地，车轮经过探头区域时，探头发生的超声波频率为100-2000hz。

与现有技术相比，本发明所述技术方案具有以下优点：

①利用液导超声，使得超声波的耦合性能达到极致且长期稳定可靠，提高了超声的透射率，探测能力强，避免了探头与车轮的直接接触造成探头机械磨损，降低了设备故障率；

②入射角的连续变化，产生对应的连续扫描折射超声，检测密度为当前阵列式设备的10-20倍，并且探头数量少，探头数量为当前阵列式设备的1/5到1/10；

③制造安装简单，没有机械接触，没有机械运动部件，设备维护简单方便。

附图说明

图1是探头布置示意图。

图2是探头与车轮位置几何关系示意图。

图3是扇形扫描区域示意图。

图4-图14是单个探头扇形扫描过程示意图。

图中：轨道1，探头2，车轮3，轨面4，液面5，扇形扫描区域6。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

参见图1，本实施例所述的列车车轮液导超声波探头阵列探伤检测方法，首先依照车轮3的直径（1250mm），在左右轨道1上的车轮3的踏面上(约140mm宽度范围)、并在车轮3的圆周展开长度4000mm范围内，分别在轮辋内侧的轮缘下方、轮辋中部和轮辋外侧间隔一定距离，依次对称布置数个探头2。