[发明专利]呈现可变的内和外半径剖面的管形车轴的自动无损控制方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及车轴，例如在铁路领域使用的车轴，更确切地说，涉 及对这类轴的无损控制(检测)。

背景技术

专业人士知道，某些车轴，尤其是重载车轴，需要在制造和维护 的各阶段进行无损控制，以保证符合国际标准。现有的无损控制方法 很适合实心(体)车轴。这些方法主要依赖声学分析，借助于超声探 头；必要时也依赖一种补充分析，例如表面分析或射线照相分析。实 心车轴需要符合的标准包括：欧洲：NF EN 13261-2004；全球：ISO 5948-1994和ISO 6933-1986；美国(美国铁路协会(AAR))：M 101/90 -A；巴西：NBR 7947-1989；日本：JIS E 4502-1-2002。

根据采集到的分析数据，可以估计轴的实心材料中横向或纵向瑕 疵和缺陷的位置，从而可以确定该轴是否符合国际标准(制造标准或定 期维护标准)。

最近提出了用管形车轴替代实心(体)车轴，这种管形车轴的壁 的剖面具有变化的内外径。这些新式管形轴的突出优点在于可以显著 降低重量(一般降低30％左右)，因而可以增加载荷，同时减少能耗和 污染。但是，这类管形轴的控制存在一定的问题。

事实上，由于半径变化的剖面，区分产生于转角区域的回波与产 生于瑕疵或结构缺陷的回波就很困难了。

此外，大量瑕疵和/或缺陷的尺寸小于实心轴中出现的瑕疵和/或 缺陷的尺寸，考虑到超声波经过的距离短，检测管形轴中的这些小尺 寸瑕疵和/或缺陷就更加困难了。

最后，构成车轴的某些管形轴的部分，例如车轮(紧配合)和制动 盘，也可能促使形成额外的瑕疵和/或结构缺陷，甚至扩大某些在以前 热锻和加工作业中形成的结构缺陷和/或瑕疵的尺寸。因此，更加有必 要控制这些部分和邻近区域，无论是在初次组装还是在维护(拆卸或不 拆卸车轴配件)过程中。不过，当车轴上装满配件时，采用现有控制方 法对轴的某些部分进行这样的分析很困难，甚至是不可能实现的。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种无损控制方法和无损控制设备， 使得可以精确地、至少半自动地控制管形车轴(更一般性地说，空心旋 转(管形)产品)的大部分(如果可能的话，控制全部)，并且，如果车轴 带配件的话，可以带着配件控制。

为此，本发明提出的管形车轴控制方法包括如下步骤：

a)在控制台上放置管形车轴，所述管形车轴的壁具有已知且可 变的内和外半径的剖面；

b)在所述壁的外表面或内表面上根据所述车轴的剖面、必要时 还根据所述车轴的尺寸选定的第一位置上放置至少一个超声探头，然 后用每个探头在沿第一纵向或横向取向的第一选定角扇区内分析所述 壁的第一选定段，以便采集所述轴相对于探头的不同相对角度位置的 分析数据；

c)将至少一个探头重新放置到根据所述壁的剖面、必要时还根 据车轴的尺寸选定的至少一个第二位置，然后用每个探头在沿与所述 第一方向相反的第二方向取向的第二选定角扇区内分析所述壁的第二 选定段，以便采集所述轴相对于探头的不同相对角度位置的另外的分 析数据；

d)基于采集到的所述分析数据制图，所述图表示所述壁内回波 指示的位置及横向或纵向取向。。

在本文中，“回波指示”指由于界面(材料/空气)上、或者瑕疵或(结 构)缺陷上的反射而从壁获得的信息。另外，在本文中，“瑕疵”指壁的 一部分，该部分引起幅度小于选定阈值的回波，因而不会使轴报废。 最后，在本文中，“缺陷”指壁的一部分，该部分引起幅度大于选定阈 值的回波，因而会使轴报废。

根据本发明的方法可以以多种变型变化，这些变型的至少某些特 征可以相互组合。这些变型尤其包括：

-例如可以第一次实施步骤b)至d)，将每个超声探头放置在所 述壁的外表面，以便制成表示所述壁内回波指示的位置和取向的图； 然后，第二次实施至少步骤b)和d)，将至少一个超声探头放置在所述 壁的内表面根据所述壁的剖面选定的至少一个第三位置上，再用每个 探头在沿至少一个选定的纵向或横向取向的第三选定角扇区内分析所 述壁的第三选定段，以便采集所述轴相对于探头不同相对角度位置的 分析数据，并制成表示所述壁内回波指示的位置和取向的图。；