使用相控陣技術(shù)檢測(cè)火車輪
使用相控陣技術(shù)檢測(cè)火車輪
背景
在火車輪的制造和維護(hù)部門，針對(duì)火車輪的檢測(cè)，有著極為嚴(yán)格的規(guī)定。為了達(dá)到并超過(guò)這些嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，奧林巴斯提供了在車輪制造過(guò)程中或車輪重塑外型后的在役使用過(guò)程中，用于檢測(cè)鑄造或鍛造車輪的性能強(qiáng)大且靈活易用的超聲儀器、專用軟件和交鑰匙系統(tǒng)。
典型的檢測(cè)程序
制造后檢測(cè)
在鑄造或鍛造車輪的過(guò)程中，可以使用超聲相控陣技術(shù)檢測(cè)車輪的輪緣。車輪的其余部分可以使用磁粉檢測(cè)方式進(jìn)行檢測(cè)。
輪緣的檢測(cè)是通過(guò)在胎面上放置一個(gè)線性相控陣探頭，并在輪緣的側(cè)面放置另一個(gè)線性相控陣探頭來(lái)完成（圖1）。
在檢測(cè)的過(guò)程中，還可以使用第三個(gè)線性相控陣探頭對(duì)輪轂進(jìn)行檢測(cè)。還可以從輪轂的兩側(cè)對(duì)輪轂進(jìn)行檢測(cè)（圖2）。
圖1. 使用兩個(gè)線性相控陣探頭對(duì)輪緣進(jìn)行檢測(cè)。
圖2. 使用第三個(gè)線性相控陣探頭對(duì)輪轂進(jìn)行檢測(cè)。在役檢測(cè)
在役火車輪需要定期重新修復(fù)外形。在這個(gè)過(guò)程中，將車輪上磨損的材料去除，再裝上新的材料，使車輪恢復(fù)到其最初的外形。當(dāng)重塑外型的工作完成之后，需要使用線性相控陣探頭從車輪的踏面處再次檢查輪緣，然后才可以將火車輪重新投入使用（圖3）。一般來(lái)說(shuō)，在這種應(yīng)用中使用一個(gè)5 MHz，128個(gè)晶片的相控陣探頭，進(jìn)行線性掃查，就可以覆蓋需要檢測(cè)的區(qū)域（圖4）。
圖3. 使用線性相控陣探頭檢測(cè)車輪的踏面。
圖4. 線性掃查系統(tǒng)性能
檢測(cè)胎面所使用的檢測(cè)方案可以探測(cè)出大小相當(dāng)于直徑1到3.2毫米平底孔的缺陷。典型的盲區(qū)是從輪緣表面算起的10到5毫米的區(qū)域。使用軟件中的特殊功能，可以進(jìn)一步減小盲區(qū)。
圖5. 解決方案可以快速完成車輪檢測(cè)。
圖6. 用于車輪檢測(cè)的專用軟件
為了滿足在制造車輪的過(guò)程中對(duì)車輪進(jìn)行檢測(cè)的要求，可以在可重復(fù)性為2 dB，信噪比（SNR）為22 dB，典型的盲區(qū)大于6毫米的情況下，對(duì)輪緣進(jìn)行檢測(cè)，以探測(cè)到大小相當(dāng)于直徑3毫米平低孔的缺陷。檢測(cè)的速度范圍為每秒鐘4英寸到8英寸，因此檢測(cè)人員可以在不到30秒的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)一個(gè)36英寸的車輪。這個(gè)檢測(cè)程序達(dá)到或超過(guò)了以下國(guó)際火車輪檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)：EN13262、 ISO5948和AAR M-107/M-208。
圖7. 放有相控陣探頭的水浸箱用于在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)車輪的輪緣進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)語(yǔ)
奧林巴斯的火車輪檢測(cè)解決方案可以迅速提供準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，從而有助于確保鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性和安全性。所提供的解決方案包括交鑰匙機(jī)械裝置、一個(gè)水浸探頭，以及裝放于一個(gè)工業(yè)級(jí)別箱柜中的一臺(tái)FOCUS PX相控陣采集單元和RailView數(shù)據(jù)采集和分析軟件。
圖8. 箱柜中可以放置一臺(tái)或兩臺(tái)FOCUS PX儀器和一個(gè)計(jì)算機(jī)。箱柜還包含一個(gè)鍵盤托盤和支架，此外，還可以配備空調(diào)、燈和聲音報(bào)警器。
圖9. 奧林巴斯的火車輪子踏面的檢測(cè)解決方案，帶有一個(gè)自行定制的噴水器和水浸探頭。