礦山絞車車軸超聲波檢測方法的探討

沈勁松

（黑龍江鶴崗鶴礦集團質量監督站，黑龍江 鶴崗 154100）

1 礦山的絞車車軸損壞分析

礦山的絞車車軸因其絞車的型號不同而大相徑庭，但其均為大型鍛件軸且長度在2-4米之間，其軸徑為100-600毫米不等。此類礦山的大型鍛件內部存在著各種類型的缺陷，而其形成的機理較為復雜，其中超聲波探傷不但能發現礦山的絞車車軸缺陷，而且無損與礦山的絞車車軸?，F在就讓我們嘗試一下分析礦山的絞車車軸發生裂紋的原因。

1.1 按其形成工藝大致可分為二種：一種是在冶練和鑄造過程中所形成的疏松、偏析、縮孔與夾雜物；一種則是在其鍛造或熱處理的過程中所形成的裂紋、白點或晶粒粗大等。

1.2 礦山的絞車軸在長期的生產運轉過程中有可能產生的其它一些缺陷。根據實際的情況。西山礦物局機電總廠對絞車的受力情況進行了分析，選定為安放軸瓦的軸段內沿的圓周表面進行徑向探測。這是因為圓周表面是絞車車軸的主鍛面。而經鍛打后，某些纖維組織、碳化物將疏松、縮孔成條帶狀分布，且缺陷通常會與主鍛面平行，易于被檢測出來。礦山絞車車軸在生產運轉的過程當中，往往的承受著扭轉和彎曲的組合變形，且在軸瓦部位受力最大，而彎矩卻也最大。又因為有車軸軸肩的存在，更易在此產生應力的集中，所以說此處也是最容易產生裂紋的危險部位。由于軸瓦的保護，此段車軸的表面粗糙度參數平均較低，探傷靈敏度高，產生誤差小。在實際的探傷中，探傷靈敏度的高低將直接關系到對檢測結果進而影響對缺陷的定量及判定。又因為礦山的絞車軸的軸徑不同，且軸與試塊在聲程、材質、組織、形狀和表面粗糙度等方面均存在著差異，所以在諸多因素的影響下，在選擇探傷靈敏度時，這些差異的影響均應考慮。

2 車軸無損探傷檢測探測條件2.1

在無損探傷檢測過程中，探頭的選擇應根據礦山的絞車軸的軸徑不同。而選擇不同的超聲波檢測設備?？煞謩e選用覬14、覬20探測頻率為2.5MHz的直探頭。

2.2 在探測礦山絞車車軸表面粗糙時，探測面主要是軸的外圓表面。為保證良好的聲耦臺，探測面表面粗糙度應為Ra≥1.6m，至少不低于Ra=3.2μm。

2.3 靈敏度的校正。軸類鍛件探測時常用的探測靈敏度為2mm平底孔。首先用直探頭在IIW試塊上進行聲程定位，然后將探頭置于cs-l系列的平底孔試塊上，找到平底孔2(或4)所對應的最高回波，調至基準高度80%并記錄此時衰減器的讀數dB1。而由于要考慮到各因素對dB值的影響，即△=△g+△G+△β+△ɑ+△b+△c+△d式中△g-聲程不同引起的dB差。

△G-反射體大小、形狀不同引起的dB差

△β-表面耦合引起的dB差。

△ɑ-材質對聲波衰減的不同引起的dB差

△b-表面形狀不同引起的dB差

△c-底面凹凸引起的dB差

△d-底面傾斜引起的dB差

大多需要考慮此七種因素，而具體到絞車軸則只須考慮前五種因素。對于礦山絞車車軸來講，則須參考鍛件的要求，而覬2平底孔缺陷不漏檢。故

△ɑ=a1*s1/s2或△ɑ=a2*覬2/覬1

式中s1-試塊的聲程

s2-工件的聲程(即軸徑).

覬2-試塊的平底孔

覬1-為檢測要求

△ɑ由 a1=001(dB/mm)而 a2=002(dB/mm)決定

式中a1-試塊雙程材質衰減系數

a2-工件雙程材質衰減系數

上述數據由軸徑的具體尺寸計算而得，其中△c和△b可測得。故探傷靈敏度為dB2=dB1+△c，在以此進行的探傷過程中，找到缺陷波后，調至基準高度80%，記錄此時的分貝數dBs。

2.4 車軸缺陷的定位；從車軸的內部斜角探傷與從實心軸表面的斜角探傷原理相同，但如若從探頭到缺陷的距離為其實軸的1/3時，可以提高探傷的靈敏度。我們所謂的斜角探傷方式是使超聲波從探傷面傾斜入射，從而接收從缺陷嗄射來的回波.從而檢測出缺陷的一種無損探傷檢測方法。如果沒有缺陷.就沒有回波返回，從有無回波即可判定有無缺陷。

2.5 車軸缺陷的定量。車軸缺陷可根據其渡形的變化而進行概略的定性。對缺陷的意陛分析，依賴于對波形形狀的觀察和波形變化的觀察，當結合絞車軸在整個制造工藝過程中的情況時，軸內可能出現的幾種缺陷，而在實際探傷中缺陷波在熒光屏上的反映是不同的。如游動波形的出現說明有一個相對于檢測點的深度在不斷變化的缺陷，可能存在著危險性缺陷(如中心孔的徑向裂紋)。如疏松可能出現很小的叢生缺陷反射信號，則底渡明顯降低；當縮孔存在時，反射信號很強，且軸衙連續存在；縮孔較大時，底波嚴重衰減，甚至消失。對于中心夾雜物，缺陷反射信號在熒光屏上相對于鍛件的中心位置呈叢狀波形、晶粒粗大的波形a裂紋缺陷反射渡呈游離不定狀態、撤陷的定性分析，更加依賴于對波形變化的觀察。判定時，需認真分析波形的變化規律、游動的距離與底波的關系以及最大缺陷渡顯示的位置等應綜合考慮。根據實際情況，必要時輔助于斜探頭，有助于發現一些徑向的片狀缺陷，增加探傷的可靠性。

例：因為要求是覬2平底孔的不漏檢，所以缺陷當量是可以根據以下公式計算出：

△dB=dB3-dB2

△dB=40kg*覬1/S1*S2*覬2

可解得：覬1=()當量

式中S1-被測軸的軸徑覬2=2

S2-缺陷的聲程

2.6 超聲波校正靈敏度。將探頭置于csl系列平底孔，試塊上衰減器恢復到dB1，觀察回波高是否達到基準波高80%，如無差異的話，此次探傷有效，否則存在誤差，需重新測定。

3 結論

經過對各礦絞車軸的檢測，此測試方法應用在絞車軸探傷中是可行的，能較好地發現軸內所在的平行于主教面的缺陷，并可大致地確定缺陷的當量、位置、深度及其性質。在現場測試中，對發現有缺陷的軸段，應輔助于斜探頭，可在端面進行探測，必要時配合無損檢測其它手段，力求更確切地確定典巨質和形狀。

周期地對在役絞車軸進行檢測、資料存擋，有助于隨時發現一些危險性缺陷及缺陷的發展情況，保證安全運行。在設備上，應盡一步完善現場的隨機記錄，盡量地排除一些人為因素給探傷結果帶來的不良影響。完善、制定行業標準，以便在工作中有據可查，增強其可比性。

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