超声波检测在役轴类零件的步骤

超声波检测在役轴类零件的步骤

本文述及的是在役轴类零件的超声检测，列如火车、电车、钢缆卷筒、齿轮箱、电动机等用轴做成的传动轮轴以及船尾轴等，主要检测对象是疲劳裂纹，如果可以完全拆卸时，可用多种NDT方法全面检测：表面裂纹可用磁粉和渗透检测法，内部的裂纹则可用射线和超声波检测。

在不能拆卸或只能局部拆卸的情况下，选择NDT方法就会有局限性，特别是这种轴类零件，一般只能用超声波方法检测。

在进行超声波检测前，需要一些参考资料，包括：详细的结构图纸、材质、尺寸、形状、位置、可接触到的探测空间、裂纹最可能发生的位置和方向等。超声波检测时就要根据以上的资料来选择适当的检测位置、仪器、探头（频率、尺寸、角度、波型）、参考试块以及辅助工具等。

详细的检测步骤如图2-13-1的方框流程图所示。

1.“纸上谈兵”

超声波检测有个最好的优点是可以用实物1:1作图预演示，“纸上谈兵”的意思是指在图纸上画出主声束扫描到裂纹源头，先从裂纹的源头位置向探头的位置投射过去，看看能在什么位置和角度直接扫查到裂纹源头，又或者需要利用底面和侧面的反射来扫查裂纹（注意不要用扩散角，因为它是不可靠的）。

2.“三看”和“四换”

我把声波检测扫查时通常遇到的三种情况用“三看”来表示。

当超声波能清楚的扫查到缺陷回波时称为“看得见”；

缺陷回波与构件本身轮廓回波混淆不清楚时称为“看不清”；

当缺陷与声束平行或无法用主声束扫查到的时候称为“看不见”。

这是可以在纸上画图准确地显示出来的，而且在实际检测中也是这样的情况，除了波型转换回波和延迟回波外，以上三种状况是可以直接作图和估算出来的，“看得见”是我们最理想得到情况，在“看不清”和“看不见”缺陷的时候，我们决不可以不看！否则漏检的裂纹就会引起大的事故！

用“四换”方法让缺陷可以“看得见”，何为“四换”呢？

这就是“换位置”、“换角度”、“换方向”和“换方法”，从不同位置、角度、方向做超声波扫查就可以解决零件内部缺陷“看不清”和“看不见”的问题，对于表面形状不规则引起的回波与小缺陷回波混淆不清时，换磁粉或者渗透检测方法就可以轻易地解决超声波检测判断的困难，再不行就换“脑袋”，换上有经验的人做，也是一种有效地方法。用这“四换”的方法就可以将缺陷变成“看得见”了。

这种简化的比喻很容易让人理解，事实上也就是这么回事，挺管用的。

3.对比试块或参考试块

作图后需要用对比试块或参考试块来调校仪器的量程和灵敏度。

通常有三个方法做对比试块

（1）照图1 ：1加工试块及加上人工缺陷：用相同级别的或者接近的材料通过机械加工制备对比试块，仿真裂纹源头的位置用线切割槽或锯槽的方法仿真裂纹。

（2）用实物做对比试块和加上人工缺陷：用完全一样的实物做试块，这样的好处是同一材料，同一状态，仿真裂纹源头的位置用线切割槽或锯槽的方法仿真裂纹。

（3）用有真实裂纹的实物作对比试块：这是最好的情况，因为人工缺陷是无法百分之百仿真出真实裂纹的。

在完全没有任何对比试块时，只好用被检测构件上的结构来调校仪器，列如：端头、油孔、台阶等，用做对比和调校灵敏度。

4.检测表面的处理、检测方法和“三重新”

接触式超声波检测方法一般都要求把被检测的表面打磨光滑，然后涂抹上耦合剂进行检测。在服役的轴类零件多数是在轴的两端头平面进行检测，有可接触到的空间位置时也可以在轴的圆周面上使用横波小折射角度斜探头（列如45度）。

探头的移动速度一定要慢，慢慢地旋转和移动，当遇到可疑回波时必须再次和慎重地进行重新调校仪器、重新测试和重新比较的“三重新”工作。在确定有裂纹后，需要时可拆卸或局部拆卸，用目视或其他NDT方法再验证检测结果。

值得注意的是作为NDT工作人员，如果漏检就是失职，但是，如果没有裂纹而你误判为有裂纹时，客户更加不放过你，而且以后再也不相信你了，这对NDT人员来说是相当大的精神压力，故在做检测时务必小心慎重！

什么原因会造成疲劳失效呢？

疲劳失效的原因有时候是很简单的，但有时候也可以很复杂，错综复杂的就更需要专家去做了，因为失效分析大多数是由大学里的博士、教授或专业的失效分析师来做，需要高深的学问和技术，他们有很高的学历、经验和先进的分析化验仪器，可以全面地宏观到微观、从物理性质到化学性质、从设计到使用等进行一系列的分析和判断，可以很准确地找出造成疲劳断裂的原因，无论是上法庭打官司或者是提出改进设计制造方案，都具有法律效力的，所以有关失效分析的案例最好交由专家去做。