[发明专利]基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法

说明书

本发明公开了基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法，包括下列步骤：S1：建立圆棒状动作杆超声检测的仿真模型，分析声场特点并选取最优超声探头参数；S2：制备含有不同埋藏深度的内部裂纹的动作杆试件和含有不同偏转角度的内部裂纹的动作杆试件，搭建实验平台，采集超声周向扫查信号；S3：对不同埋藏深度裂纹的超声信号进行成像处理，建立动作杆检测中探头扫查角度与裂纹埋藏深度的数学关系式，实现良好的圆棒状动作杆内部裂纹定位检测；S4：对不同偏转角度的斜裂纹的超声信号进行成像处理，建立非线性关系图，实现良好的圆棒状动作杆内部斜裂纹偏转角度的定量检测。本发明实现了对圆棒状动作杆内部裂纹的超声波无损定量检测。

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，具体涉及基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法。

背景技术

道岔转辙机是铁路系统的重要组成部分，其关键部件如动作杆，由于长期在恶劣环境中受到力的作用，易产生裂纹的扩张，甚至造成严重事故。我国每年需替换掉的道岔转辙机总数约45000千台。如此庞大的设备替换数目不容小觑，若不能有效检测设备老化及伤损情况，则会存在设备本身未出现任何伤损且仍具备良好工作能力，但依然被直接替换，造成严重的资源浪费。因此，开展对道岔转辙机动作杆等关键部件的裂纹检测研究是十分必要的。然而目前对于转辙机关键部件的检测主要依靠目视方法，检测效率低、且无法发现其内部裂纹。现代无损检测技术因其高效准确检测的特点，已成为铁路检测应用的主要技术。其中的超声检测技术具有检测深度大、检测精度高的优点，适用于内部裂纹检测。

而现有的超声检测技术大多集中于规则的板型试件检测，对于动作杆这种圆棒状部件检测研究甚少，且在道岔转辙机动作杆的内部裂纹检测研究上几乎处于空白。本发明的目的在于克服传统转辙机动作杆检测主要依靠人工目视检测，难以检测内部裂纹的问题，以及克服现有超声探伤技术对圆棒状部件检测存在不适用情况的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法，用于解决现有技术现有超声探伤技术对圆棒状部件检测存在不适用情况的缺陷，从而导致传统转辙机动作杆检测主要依靠人工目视检测，难以检测内部裂纹的技术问题。

所述的基于超声技术的道岔转辙机动作杆内部裂纹检测方法，包括下列步骤：

S1：建立圆棒状动作杆超声检测的仿真模型，分析声场特点并选取最优的超声探头参数。

S2：制备含有不同埋藏深度的内部裂纹的动作杆试件和含有不同偏转角度的内部裂纹的动作杆试件，搭建实验平台，采集超声周向扫查信号。

S3：对不同埋藏深度裂纹的超声信号进行成像处理，分析裂纹埋藏深度对应的信号特征，建立动作杆检测中探头扫查角度与裂纹埋藏深度的数学关系式，实现良好的圆棒状动作杆内部裂纹定位检测。

S4：对不同偏转角度的斜裂纹的超声信号进行成像处理，分析斜裂纹信号特征，建立裂纹偏转角度、探头扫查角度及裂纹回波单声程之间的非线性关系图，实现良好的圆棒状动作杆内部斜裂纹偏转角度的定量检测。

优选的，所述步骤S3中，对采集到的不同埋藏深度的裂纹信号进行B扫成像，获得动作杆试件横截面的展开成像图，分析不同埋藏深度裂纹的信号与探头扫查角度的变化规律，将裂纹回波单声程则记为h，同时，将探头扫查角度记为β₀，裂纹偏转角度记为α₀，又因为本发明中的设计的裂纹设于初始检测点与动作杆试件轴心点连线上，因此初始位置裂纹回波单声程记为h₀，当裂纹相对位置不发生改变时，h₀即为固定，转动探头则扫查角度β₀发生改变，同时连带裂纹回波单声程h发生改变，通过对该模型的数学分析和公式推导，得到了动作杆试件检测中探头扫查角度与裂纹回波单声程关系式：