机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴及其使用方法

摘要

本发明为一种机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴，所述校正样轴是由经过锻造和热处理后并通过超声波透声性检验合格的毛坯轴制成的；所述校正样轴热处理后的晶粒度≥8级；所述校正样轴两端的端面均垂直于其轴线方向，各端面分别由轴向错开的光滑半圆端面和粗糙半圆端面构成，所述两端的光滑半圆端面和粗糙半圆端面分别呈轴向对应，所述光滑半圆端面的粗糙度为Ra1.6～Ra6.3；所述粗糙半圆端面的粗糙度大于Ra6.3。应用本发明的机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴，可使机车车辆毛坯车轴在两端面不用进行精加工的前提下即可进行超声波透声性检验；不仅检验结果准确、可靠，且降低了检测成本，也提高了检测效率。

说明书

技术领域

本发明是关于机车车辆车轴的生产制造和无损检测领域，尤其涉及机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴及其使用方法。

背景技术

在铁路运输中，运输安全是第一位的，机车车辆车轴是关系到运输安全的最重要的部件之一；对机车车辆车轴进行无损检测是车轴制造过程中的重要环节，应具备一个严密、准确、低成本、高效率的无损检测条件。

现有的机车车辆车轴在锻造热处理后机械加工前，为了检测车轴材料内部的组织及缺陷，需要通过超声波探伤仪对车轴轴向进行超声波透声性检验。按照国内及国际标准，检验时车轴端面的粗糙度通常应达到Ra1.6～Ra6.3(即：车轴端面应较光滑)，当车轴的超声波透声性检验合格后，车轴才可进入后续的机械加工工序；当车轴的超声波透声性检验不合格时，车轴需要返回到热处理工序重新热处理。但是，现有的检测方法要求将所有待检验的机车车辆毛坯车轴的端面都加工成粗糙度为Ra1.6～Ra6.3的光滑面，如此需要增加专门的设备、场地、人工等投入，这对于全国年生产约20多万根、最大尺寸约φ0.28米×2.3米的机车车辆毛坯车轴来说，需要巨大的经济成本，且检验效率低；如果检验时不将车轴两端加工至规定的粗糙度(Ra1.6～Ra6.3)，而只是在毛坯车轴锯切后的状态下进行超声波透声性检验，将不符合新的检验标准要求。另一方面，由于机车车辆毛坯车轴有可能超声波透声性检验不合格而需要重新热处理，因此，机车车辆毛坯车轴端面锯切时，还必须留有加工余量，该加工余量通常根据操作经验来掌握，给检验过程也增加了控制难度。

因此，如何能够实现机车车辆车轴超声波透声性检验快速、准确、低成本和高效率，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴及其使用方法，可以在锻造及热处理后的毛坯车轴两端锯切后直接进行检验，而不需要将毛坯车轴两端面粗糙度加工到Ra1.6～Ra6.3后再进行检验，该方法不仅检验准确，而且能够实现检验快速、低成本和高效率的目的。

本发明的目的是这样实现的，一种机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴，所述校正样轴是由经过锻造和热处理后并通过超声波透声性检验合格的毛坯轴制成的；所述校正样轴热处理后的晶粒度≥8级；所述校正样轴两端的端面均垂直于其轴线方向，各端面分别由轴向错开的光滑半圆端面和粗糙半圆端面构成，所述两端的光滑半圆端面和粗糙半圆端面分别呈轴向对应，所述光滑半圆端面的粗糙度为Ra1.6～Ra6.3；所述粗糙半圆端面的粗糙度大于Ra6.3。

在本发明的一较佳实施方式中，所述两端的光滑半圆端面平行度≤5°；所述两端的粗糙半圆端面平行度≤5°；所述校正样轴两端的粗糙半圆端面的距离与锯切后的机车车辆毛坯车轴长度相同。

在本发明的一较佳实施方式中，所述校正样轴各端的光滑半圆端面与粗糙半圆端面轴向错开的距离小于2mm。

在本发明的一较佳实施方式中，所述粗糙半圆端面为锯切面。

在本发明的一较佳实施方式中，所述校正样轴采用与实际机车车辆车轴相同的材料制成。

本发明还提出一种如权利要求1所述的机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴的使用方法，该使用方法包括由校正样轴获得粗糙半圆端面相对光滑半圆端面的检测灵敏度的补偿值的步骤、每天检测前将超声波探伤仪由校正样轴校正的步骤和利用校正后的超声波探伤仪对机车车辆毛坯车轴进行超声波透声性检验的步骤。

在本发明的一较佳实施方式中，由校正样轴获得粗糙半圆端面相对光滑半圆端面的检测灵敏度的补偿值的步骤包括：

(1)在校正样轴一端涂抹偶合剂；

(2)用超声波探伤仪的探头对校正样轴该端的光滑半圆端面进行超声波透声性检验，调整探伤仪灵敏度使一次反射波高度达到探伤仪屏幕满刻度的90％，此时调整得到的灵敏度为第一分贝值；

(3)再用超声波探伤仪的探头对校正样轴同一端的粗糙半圆端面进行超声波透声性检验，通过再次调整探伤仪灵敏度使一次反射波高度达到探伤仪屏幕满刻度的90％，此时得到的灵敏度为第二分贝值；

(4)将所得到的第一分贝值和第二分贝值的差值作出记录，该差值为粗糙半圆端面相对光滑半圆端面超声波透声性检验的补偿值。

在本发明的一较佳实施方式中，每天检测前将超声波探伤仪由校正样轴校正的步骤包括：

(1)每天检测前，超声波探伤仪的探头对校正样轴该端的光滑半圆端面进行超声波透声性检验，调整探伤仪灵敏度使一次反射波高度达到探伤仪屏幕满刻度的90％，此时调整得到的灵敏度为第三分贝值；

(2)将超声波探伤仪灵敏度按第三分贝值加上补偿值作出调整。

在本发明的一较佳实施方式中，利用校正后的超声波探伤仪对机车车辆毛坯车轴进行超声波透声性检验的步骤包括：

(1)将锻造和热处理后的机车车辆毛坯车轴两端锯切为平面；

(2)在待检测的机车车辆毛坯车轴一端涂抹偶合剂；

(3)用超声波探伤仪的探头对毛坯车轴上涂抹偶合剂的一端进行透声性检验，得到其一次反射波在探伤仪屏幕上的高度值。

在本发明的一较佳实施方式中，所述待检测的机车车辆毛坯车轴两端的锯切平面，其粗糙度大于Ra6.3。

由上所述，应用本发明的机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴，可以从校正样轴获得粗糙半圆面相对光滑半圆面的检测灵敏度的补偿值和对超声波探伤仪进行校正，并得到对两端面为锯切面的待检测机车车辆毛坯车轴进行超声波透声性检验的检测条件；当有大量的机车车辆毛坯车轴需要进行超声波透声性检验时，可使机车车辆毛坯车轴在两端面不用进行精加工的前提下，即可进行相应检验；此种方法不仅检验结果准确、可靠，且由于省略了精加工，因此，降低了检测成本，也提高了检测效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1a：为本发明机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴的结构示意图。

图1b：为图1a的侧视示意图。

图2：为本发明对校正样轴光滑半圆端面进行超声波探伤获得灵敏度补偿值的示意图一。

图3：为本发明对校正样轴粗糙半圆端面进行超声波探伤获得灵敏度补偿值的示意图二。

图4：为本发明每天检测前，通过校正样轴光滑半圆端面对超声波探伤仪进行校正过程的示意图。

图5：为本发明利用校正后的超声波探伤仪对机车车辆毛坯车轴进行超声波透声性检验过程的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1a、图1b所示，本实施方式提出一种机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴1，所述校正样轴1是由经过锻造和热处理后并通过超声波透声性检验合格的毛坯轴制成的；该校正样轴1热处理后的晶粒度≥8级；所述校正样轴1两端的端面均垂直于其轴线方向，各端面分别由轴向错开的光滑半圆端面A和粗糙半圆端面B构成，所述两端的光滑半圆端面A呈轴向对应状态，即两端的光滑半圆端面A处于对应的相位位置(如图1a、图1b所示)，两端的粗糙半圆端面B也呈轴向对应状态；所述光滑半圆端面A的粗糙度为Ra1.6～Ra6.3，所述粗糙半圆端面B的粗糙度大于Ra6.3。在本实施方式中所述粗糙半圆端面B为锯切面(即：由锯切加工得到)。所述校正样轴1采用与实际机车车辆车轴相同的材料制成。校正样轴1两端粗糙半圆端面B的距离与锯切后车轴的长度相同。

由于本发明的校正样轴1的两端由光滑半圆端面A和粗糙半圆端面B构成，其中光滑半圆端面A的粗糙度为Ra1.6～Ra6.3，符合国内及国际上进行超声波透声性检验的检测条件；粗糙半圆端面B的粗糙度大于Ra6.3，与经过锻造和热处理后等待检测的机车车辆毛坯车轴的两端面的粗糙度相同(待检测的机车车辆毛坯车轴的两端面是由锯切形成的平面，而没有进行精加工，其端面粗糙度均大于Ra6.3)；因此，利用本发明的校正样轴1可以获得粗糙半圆端面相对光滑半圆端面检测灵敏度的补偿值；每天检测前可以将超声波探伤仪2从校正样轴1上校正，即由超声波探伤仪分别对光滑半圆端面A和粗糙半圆端面B进行检测，并得出对两端面为锯切面的待检测机车车辆毛坯车轴进行超声波透声性检验的检测条件，以使待检测机车车辆毛坯车轴在两端面不必进行精加工的前提下，即可进行超声波透声性检验，从而在保证检验准确的基础上，降低检测成本、提高检测效率。

本发明的校正样轴是通过如下方法制造的：

首先，采用与实际机车车辆车轴相同的材料(如：牌号为AlN、EA4T、JZ35、LZ40、JZ45、JZ50、LZ50、35CrMoA等)制作一毛坯轴；经过锻造和热处理后，该毛坯轴的晶粒度≥8级；再将该毛坯轴两端的锻造端面全部锯切，并使锯切后的毛坯轴与生产中锯切后的实际车轴长度基本相同(可略长一些，以便留出后续加工余量)；之后，将毛坯轴两端面进行精度加工，使精度加工后两端面的粗糙度达到检测标准要求的Ra1.6～Ra6.3，并且使两端面间平行度≤5°；然后，对该毛坯轴进行超声波透声性检验(如果该毛坯轴检验不合格，则需要重复以上步骤)，检验合格后，将毛坯轴两端全部锯切以得到粗糙度大于Ra6.3的粗糙端面，并使锯切后的毛坯轴与生产中锯切后的实际车轴长度相同，两端面间平行度≤5°；最后，将毛坯轴两端相对应的一半端面精加工到粗糙度为Ra1.6～Ra6.3，得到光滑半圆端面A，并且使两端间对应的光滑半圆端面A平行度≤5°；两端精加工后剩余的一半锯切表面即为粗糙半圆端面B；如此，就得到了如图1a所示的超声波透声性检验校正样轴1。

在本实施方式中，精度加工后，所述校正样轴各端的光滑半圆端面A与粗糙半圆端面B轴向错开的距离应小于2mm。

进一步，在本实施方式中，还提供一种机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴的使用方法，该使用方法包括从校正样轴1获得粗糙半圆端面相对光滑半圆端面的检测灵敏度的补偿值的步骤、每天检测前将超声波探伤仪2从校正样轴1校正的步骤和以超声波探伤仪2对机车车辆毛坯车轴3进行探伤的步骤。

如图2、图3所示，从校正样轴1获得粗糙半圆端面相对光滑半圆端面的检测灵敏度的补偿值的步骤包括：

(1)在校正样轴1一端涂抹偶合剂；

(2)用超声波探伤仪2的探头21对校正样轴1该端的光滑半圆端面A进行超声波透声性检验(如图2所示)，通过调整探伤仪2灵敏度使一次反射波高度达到探伤仪屏幕22满刻度的90％，此时调整得到的灵敏度为第一分贝值；

(3)再用超声波探伤仪的探头21对校正样轴1同一端的粗糙半圆端面B进行超声波透声性检验(如图3所示)，通过再次调整探伤仪2灵敏度使一次反射波高度达到探伤仪屏幕22满刻度的90％，此时得到的灵敏度为第二分贝值；

(4)将所得到的第一分贝值和第二分贝值的差值作出记录，该差值为粗糙半圆端面超声波透声性检验的补偿值。对于确定的材质、加工方法、探伤仪器和偶合剂，此补偿值是一个相对稳定的确定值。

检测光滑半圆端面A得到的第一分贝值应比检测粗糙半圆端面B得到的第二分贝值小。举例来说，如果第一分贝值为60dB，第二分贝值为90dB，则所述补偿值为90-60＝30dB。上述获得粗糙半圆面B相对光滑半圆面A的检测灵敏度的补偿值，为日常对锯切状态下车轴超声波探伤检验进行有效检测奠定了基础。

以下对每天检测前，将超声波探伤仪2由正样轴1校正(如图4所示)的步骤作出描述。

(1)每天检测前，将超声波探伤仪探头21在校正样轴1光滑半圆面A探伤得到的一次反射波高度调整到屏幕满刻度90％，此时获得一个灵敏度C，该灵敏度为第三分贝值。

(2)将超声波探伤仪2灵敏度按C加上补偿值作出调整；

在本发明的一较佳实施方式中，利用校正后的超声波探伤仪对机车车辆毛坯车轴进行超声波透声性检验(如图5所示)的步骤包括：

(1)将锻造和热处理后的机车车辆毛坯车轴3两端锯切为平面，该锯切平面粗糙度大于Ra6.3；

(2)在待检测的机车车辆毛坯车轴3一端涂抹偶合剂；

(3)用超声波探伤仪的探头21对毛坯车轴3上涂抹偶合剂的一端进行透声性检验，得到其一次反射波在探伤仪屏幕22上的高度值。

通过上述步骤对机车车辆毛坯车轴3进行超声波透声性检验后，毛坯车轴3是否合格，需要根据其一次反射波在探伤仪屏幕22上的高度值，以及判定标准或判定协议来作出评判。即：如果该机车车辆车轴是应用在较重要的场合，其应采用较严格的判定标准进行评判，反之，则可采用相对较低的判定标准进行评判。

由上所述，应用本发明的机车车辆车轴超声波透声性检验校正样轴，可以对超声波探伤仪进行校正，并得到对两端面为锯切面的待检测机车车辆毛坯车轴进行超声波透声性检验的检测条件；当有大量的机车车辆毛坯车轴需要进行超声波透声性检验时，可使机车车辆毛坯车轴在两端面不用进行精加工的前提下，即可进行相应检验；此种方法不仅检验结果准确、可靠，且由于省略了精加工，因此，降低了检测成本，也提高了检测效率。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。