趙玉
摘 要:內(nèi)燃機(jī)車在行駛的過程中,可能會(huì)因?yàn)楦邷氐脑驅(qū)е虏裼蜋C(jī)氣缸出現(xiàn)裂紋。針對(duì)這樣的情況,可以合理使用超聲波探傷法來進(jìn)行解決,超聲波探傷法主要有一次波探傷和二次波探傷兩種,在試驗(yàn)的過程中主要是以波形分析為主。本文主要闡述了氣缸破裂實(shí)例以及相關(guān)檢測(cè)方法介紹,進(jìn)一步描述了超聲波探傷的具體方法和試驗(yàn)結(jié)果,以期為內(nèi)燃機(jī)車的穩(wěn)定運(yùn)行作出一定的貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞:內(nèi)燃機(jī)車;柴油機(jī)氣缸;超聲波探傷;探析
0 前言
在內(nèi)燃機(jī)車中,柴油機(jī)的氣缸是非常重要的一部分,氣缸起著導(dǎo)向活塞的作用,活塞在氣溫較高的氣缸中通過運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了熱量,這些熱量就通過氣缸傳導(dǎo)了出來。這樣氣缸就會(huì)承受高溫的沖擊,會(huì)直接影響到柴油機(jī)的正常運(yùn)行。此外,還需要注意的一點(diǎn)是,氣缸內(nèi)壁的溫度非常高,高達(dá)1 500℃以上,但是進(jìn)氣的溫度比較低,在100℃以下,可以看出溫度變化是十分劇烈的,氣缸就會(huì)出現(xiàn)裂紋。
1 氣缸裂損實(shí)例及檢測(cè)方法介紹
在某機(jī)務(wù)段曾經(jīng)出現(xiàn)了這樣的事例,由于氣缸過渡圓角位置裂損導(dǎo)致出現(xiàn)了3次裂紋,這對(duì)機(jī)車的穩(wěn)定運(yùn)行造成了不利影響。在發(fā)現(xiàn)了裂紋之后,主要試驗(yàn)了兩種探傷方法。一種是磁粉探傷,一種是著色法探傷,以下主要對(duì)這兩種方法進(jìn)行闡述[1]。
(1)磁粉探傷,這一方法具有很多的優(yōu)勢(shì),比如說檢測(cè)速度較快、操作十分簡(jiǎn)便、成本較低以及觀察直觀等特點(diǎn)。但是,需要注意的是,由于氣缸出現(xiàn)了裂紋這就導(dǎo)致慣性區(qū)域出現(xiàn)了變化,氣缸和探傷器不能進(jìn)行有效接觸,磁粉就不能聚積在一起,這樣就分析不出裂紋的位置,導(dǎo)致這一方式的探傷準(zhǔn)確性不高[2]。
(2)著色法探傷,這一方式往往需要很多的成本,并且在操作的過程中會(huì)受到各種因素的影響,比如環(huán)境、時(shí)間以及溫度等,并且在檢測(cè)的過程中只能檢查出氣缸表面的裂紋,對(duì)于氣缸內(nèi)部的裂紋卻無法檢出,并且這一方式會(huì)嚴(yán)重的污染到周圍環(huán)境,工作人員在操作過程中也會(huì)受到危害。因此上文提到的這兩種方法準(zhǔn)確性和可操作性不高,所以選擇使用超聲波探傷來進(jìn)行檢測(cè)[2]。
2 超聲波探傷
在超聲波探傷中,主要有以下幾種方法:表面波探傷法、縱波垂直探傷法以及橫波斜入射法等。根據(jù)觀察斷裂的位置可以發(fā)現(xiàn),裂紋主要是在氣缸過渡圓處,并向著缸體徑向斜向發(fā)展。由于氣缸壁的厚度并不大,厚度僅為19 mm,并且內(nèi)部組織是不夠均勻的,超聲波探傷過程中的聲波衰減沒有什么太大變化。再加上氣缸裂紋出現(xiàn)在沿圓周的區(qū)域,所以在探傷的過程中需要保證超聲波的聲速和裂紋的方向一致,這樣才能接收到裂紋傳遞而來的反射量[3]。結(jié)合氣缸的尺寸和結(jié)構(gòu),以及裂紋出現(xiàn)的區(qū)域,選擇橫波探傷是非常有效的方式。超聲橫波探傷的原理指的是斜入射氣缸的內(nèi)部出現(xiàn)了波形變化,這種變化會(huì)生成橫波,其中,又被細(xì)分為一次波探傷和二次波探傷。一次波探傷指的是直接傾斜入射到氣缸內(nèi)部進(jìn)行掃射工作,二次波探傷指的是一次波傾斜入射到氣缸內(nèi)部,在氣缸內(nèi)部產(chǎn)生的反射波對(duì)裂紋進(jìn)行檢查。
2.1 一次波探傷
氣缸往往是薄壁鑄件,探頭和裂紋的距離只有19 mm。在薄壁鑄件的氣缸中斜入射橫波,但是,需要注意的是,橫波的波長(zhǎng)要比縱波短,在探傷過程中的靈敏度是比較高的。結(jié)合這些特點(diǎn),所以在超聲波盲區(qū)進(jìn)行一次波探傷的試驗(yàn)時(shí),往往會(huì)存在一些誤差[4]。
2.2 二次波探傷
氣缸的厚度比較小,在探傷時(shí),由于一次波探傷存在著一些誤差,這就需要結(jié)合實(shí)際情況增加二次波探傷,這樣才能保證不遺漏任何位置。二次波探傷的原理是,將探傷的探頭放置在氣缸外圓區(qū)域,超聲波束在進(jìn)入到氣缸內(nèi)壁之后會(huì)進(jìn)行反射,這樣就能對(duì)氣缸的圓弧處進(jìn)行檢測(cè)。需要注意的是,在探傷的過程中需要保持主聲束和氣缸內(nèi)部的裂紋面方向一致[5]。
3 試驗(yàn)方法
3.1 專用橫波斜探頭設(shè)計(jì)
在試驗(yàn)的過程中一般使用的是橫波探傷,這是因?yàn)闄M波有著很多的優(yōu)勢(shì),比如說波長(zhǎng)較短、能及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂紋、擴(kuò)散角較小、分辨力好等。但是,需要注意的是,由于掃查的空間有限,只能發(fā)現(xiàn)聲束軸線區(qū)域的裂紋,與此同時(shí),由于裂紋具備一定的反射指向性,高頻探頭并不能接收到足夠多的反射能量。超聲波的衰減需要格外重視,要結(jié)合實(shí)際情況選擇頻率適中的探傷探頭,并且選擇較為合適的探頭角度,K1的橫波探頭是滿足這些條件的。氣缸內(nèi)部的幾何尺寸是比較復(fù)雜的,在探測(cè)過程中所探測(cè)的面積比較有限,探頭能夠保持和氣缸內(nèi)部得到有效解除,但是,探頭晶片的尺寸需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì),將尺寸控制在8 mm×8 mm。
3.2 耦合劑選擇
在耦合劑選擇上需要結(jié)合實(shí)際條件選擇粘度較強(qiáng)的抱軸箱油。
3.3 實(shí)物對(duì)比試塊制作
在進(jìn)行超聲波探傷的過程中,可以預(yù)先在氣缸內(nèi)部制造出人工裂紋,通過和已經(jīng)存在的裂紋進(jìn)行比較,來判斷檢測(cè)部件處的裂紋情況。為了將氣缸中的裂紋都探測(cè)出來,工作人員需要在氣缸外圓處制造長(zhǎng)15 mm、寬0.5 mm、深1 mm的人工裂紋[6]。
3.4 探傷靈敏度校對(duì)
氣缸壁的厚度并不大,所以將探傷掃描的范圍控制在100 mm。在實(shí)際操作過程中,一次波探傷探頭需要放置在氣缸內(nèi)部的內(nèi)壁上,二次波探傷的探頭需要放置在氣缸的外部薄壁上,聲波聲束放置在預(yù)先制造的人工裂紋處,并將探頭進(jìn)行移動(dòng),將氣缸外圓弧處的反射波設(shè)置在垂直滿刻度的80%左右,將其作為探傷的靈敏度。為了保證裂紋都被檢測(cè)出來,需要結(jié)合實(shí)際情況增添0 dB~6 dB的靈敏度。一旦觀察出來異常波形,就需要將靈敏度進(jìn)行重新定位[7]。
4 探傷結(jié)果分析
在對(duì)氣缸進(jìn)行探傷的過程中,需要將探頭結(jié)合實(shí)際情況做前后移動(dòng),這樣氣缸的外圓弧會(huì)形成反射波,使得反射波的波高能保持一致性。一旦某一個(gè)位置的波高超出原來的標(biāo)準(zhǔn),就可以結(jié)合波形來判斷裂紋的位置。裂紋一般是在氣缸內(nèi)部的圓弧區(qū)域,如果是檢測(cè)到裂紋,波形是筆直的,高度較高;如果是一些氣孔樣的缺陷,那么波高相對(duì)來說比較低,波形會(huì)很快消失。
5 結(jié)束語
綜上所述,在內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)氣缸裂紋檢測(cè)過程中使用超聲波探傷的方式是十分有意義的,超聲波探傷具備很多優(yōu)勢(shì),比如說成本較低、檢測(cè)速度較快以及檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確等,使用超聲波探傷可以滿足檢修的實(shí)際需求。通過對(duì)裂紋進(jìn)行檢測(cè),可以及時(shí)對(duì)氣缸進(jìn)行維修,從而保證內(nèi)燃機(jī)車的穩(wěn)定運(yùn)行。
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