使用相控陣技術(shù)檢測火車輪
使用相控陣技術(shù)檢測火車輪
背景
在火車輪的制造和維護部門，針對火車輪的檢測，有著極為嚴格的規(guī)定。為了達到并超過這些嚴苛的標準，奧林巴斯提供了在車輪制造過程中或車輪重塑外型后的在役使用過程中，用于檢測鑄造或鍛造車輪的性能強大且靈活易用的超聲儀器、專用軟件和交鑰匙系統(tǒng)。
典型的檢測程序
制造后檢測
在鑄造或鍛造車輪的過程中，可以使用超聲相控陣技術(shù)檢測車輪的輪緣。車輪的其余部分可以使用磁粉檢測方式進行檢測。
輪緣的檢測是通過在胎面上放置一個線性相控陣探頭，并在輪緣的側(cè)面放置另一個線性相控陣探頭來完成（圖1）。
在檢測的過程中，還可以使用第三個線性相控陣探頭對輪轂進行檢測。還可以從輪轂的兩側(cè)對輪轂進行檢測（圖2）。
圖1. 使用兩個線性相控陣探頭對輪緣進行檢測。
圖2. 使用第三個線性相控陣探頭對輪轂進行檢測。在役檢測
在役火車輪需要定期重新修復(fù)外形。在這個過程中，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）。一般來說，在這種應(yīng)用中使用一個5 MHz，128個晶片的相控陣探頭，進行線性掃查，就可以覆蓋需要檢測的區(qū)域（圖4）。
圖3. 使用線性相控陣探頭檢測車輪的踏面。
圖4. 線性掃查系統(tǒng)性能
檢測胎面所使用的檢測方案可以探測出大小相當于直徑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，可以進一步減小盲區(qū)。
圖5. 解決方案可以快速完成車輪檢測。
圖6. 用于車輪檢測的專用軟件
為了滿足在制造車輪的過程中對車輪進行檢測的要求，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，對輪緣進行檢測，以探測到大小相當于直徑3毫米平低孔的缺陷。檢測的速度范圍為每秒鐘4英寸到8英寸，因此檢測人員可以在不到30秒的時間內(nèi)檢測一個36英寸的車輪。這個檢測程序達到或超過了以下國際火車輪檢測的標準：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)過程中對車輪的輪緣進行檢測。結(jié)語
奧林巴斯的火車輪檢測解決方案可以迅速提供準確的檢測結(jié)果，從而有助于確保鐵路運輸系統(tǒng)的可靠性和安全性。所提供的解決方案包括交鑰匙機械裝置、一個水浸探頭，以及裝放于一個工業(yè)級別箱柜中的一臺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或兩臺FOCUS PX儀器和一個計算機。箱柜還包含一個鍵盤托盤和支架，此外，還可以配備空調(diào)、燈和聲音報警器。
圖9. 奧林巴斯的火車輪子踏面的檢測解決方案，帶有一個自行定制的噴水器和水浸探頭。