专利名称：车轴透声性能测试试块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机车车辆零部件无损检测用具，尤其是一种车轴透声性能测试试块，属于机车车辆检测技术领域。
背景技术：
车轴透声性能测试是一种通过测试车轴的超声波穿透性反映车轴内部组织情况的方法。其测试原理可以参见申请号为99201174. 4的中国专利申请文件。在进行此项测试时，需要以标准试块为基准，通过比较得出测试结果。现有标准试块结构简单，由与车轴同材质的金属块构成。然而，申请人在进行精密测试时发现，这种标准试块的侧面反射波也会反映到测试仪上，从而影响测试结果。检索发现，名称为《无损检测标准试块》、申请号为200720100284. 7的中国专利公开了一种阶梯轴状的试块。此试块不适用车轴的测试，也未给出消除反射波的方法。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以基本消除侧面反射波的车轴透声性能测试试块，从而提高车轴透声检测结果的准确度。为了达到以上目的，本发明的车轴透声性能测试试块具有长方体的块体，所述块体沿长度方向延伸的四个侧面分别制有沿长度方向延伸的沟槽，以及与长度方向呈X形交叉的吸声槽；所述沟槽和吸声槽内填充金属粉末。测试时，试块侧面的沟槽和吸声槽使入射到试块侧面的超声波在槽中多次反射，每次反射都有一部分能量被填充的金属粉末吸收。多次反射后，入射到试块侧面的超声波能量大部分被侧面吸收，反射到试块中的能量极少，因此明显减少了对测试结果的干扰，从而提高了测试的准确度。本发明进一步的完善是所述沟槽和/或吸声槽的截面均为V形，槽内填充金属粉末后表面覆盖有涂覆层。填充时，通常将钨粉与腻子均匀混合在一起，刷在沟槽内，直到填满沟槽和和吸声槽，最后再表面刷油漆覆盖。截面为V形的沟槽和/或吸声槽可以实现超声波在侧面的多次反射，制作工艺方便简单；表面覆盖的涂覆层方便试块的拿取，同时对金属粉末有一定的保护作用。腻子能使钨粉在沟槽和吸声槽里填充充实平整，均匀分布。由于选择声特性阻抗与超声波探头晶片声特性阻抗基本匹配的金属粉末材料(常用超声波探头晶片的声特性阻抗为20 30 X 106kg/m2s, 一般认为材料声特性阻抗在晶片声特性阻抗的0. 5 I. 5倍之间为匹配)，此时金属粉末有较高的声吸收系数。又由于粉末状的金属对声波的阻尼吸收能力很强，因此进入金属粉层的声波能量很快被吸收掉，从而达到吸声效果。经试验，采用100 200目的钨粉时超声波声吸收系数最高，对超声波能量的吸收能力最强，能达到最好效果。理论和实践证明，最好所述沟槽的开口宽度为1±0. I毫米，此时沟槽内反射面宽度为常用频率超声波波长的1/2 I倍，从而使试块既具有足够数量的槽内反射面，又具有较为合理的反射面宽度，从而对横向扩散的超声波产生理想的槽内反射效果。吸声槽开口宽度为1±0.5毫米，间距为10±1毫米，这样可以对少量纵向扩散超声波产生理想的槽内反射效果。吸声槽的间距过小、分布过密，会减少试块侧面长度方向沟槽反射面，经试验，吸声槽间距为10_左右时对纵向扩散声束的消音效果较好。所述沟槽和吸声槽的截面均为V形，V形的底角最好为60°。底角过大，长度方向沟槽宽而浅，沟槽内反射效果不好；底角过小，沟槽密而深，制作不便。60°底角既使槽内反射效果理想，同时加工工艺方便。而且容易使声束横向或纵向扩散入射到试块侧面的超声波在槽中经过多次反射，被金属粉充分吸收。并且本发明试块各侧面的沟槽和吸声槽相互贯通，因此构成了声吸收网络结构，可以充分吸收声波能量，产生十分理想的消声作用，从而基本消除试块侧面对超声波的反射，大大提高车轴透声性能测试结果的准确度。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图I为本发明一个实施例的结构示意图(无覆盖层状态)。图2为图I的侧视图。图3为图2的局部放大图。
图4为本发明实施例二的局部放大图。
具体实施例方式实施例一本实施例的车轴透声性能测试试块如图I至3所示，块体I为与车轴材料相同的长方体钢材，沿长度方向延伸的四个侧面分别制有沿长度方向延伸的紧邻沟槽1-1，其截面形状为形成表面锯齿波纹的底角60° V形，开口宽度为I毫米，构成V形的两侧以及开口边形成等边三角形。各侧面的中部完全失去了直接反射面，边部留有较窄的护边1-4。此外，各侧面分别制有与长度方向呈45°交角的X形交叉均布吸声槽1-2，吸声槽的开口宽度也为I毫米，间距为10毫米，其截面形状也为底角60° V形，且构成V形的两侧以及开口边也形成等边三角形。。沟槽1-1和吸声槽1-2内填充150目(100目 200目均可)的金属钨粉末1-5，表面涂覆油漆1-3作为覆盖涂覆层，将金属钨粉保持在槽内。紧邻的沟槽和均布的吸声槽能起到使入射到试块侧面的超声波能起到能量被吸收的效果。(紧邻的沟槽和均布的吸声槽使得入射到试块侧面各位置的超声波都能在槽内多次反射。)又经试验表明，由于沟槽和吸声槽内填充的金属粉声阻抗与超声波探头晶片声阻抗匹配，因此具有良好的声能吸收作用，试块各侧面的沟槽和吸声槽构成了声吸收网络结构，无论横向还是纵向扩散的声束入射后均在槽内多次反射时，能量被金属钨粉充分吸收，从而有效消除试块侧面对超声波的反射，显著提高车轴透声检测结果的准确度。实施例二本实施例的车轴透声性能测试试块基本结构与实施例一相同，不同之处在于块体左右两端面底脚为60°的V形沟槽为非对称结构，构成V形的两坡面中，一坡面与试块侧面的夹角为小于60°的锐角(最好为55° -45° )，而另一坡面与试块侧面的夹角为大于60°的锐角(最好为65° -75。)。这样，当声束入射后多次反射，对测试仪几乎不产生影响，从而提高车轴透声检测结果的准确度。实施例三本实施例的车轴透声性能测试试块基本结构与实施例一相同，不同之处在于块体的V形沟槽为非对称结构，而V形消吸声槽为对称结构。实施例四本实施例的车轴透声性能测试试块基本结构与实施例一相同，不同之处在于块体 的V形沟槽为对称结构，而V形消吸声槽为非对称结构。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种车轴透声性能测试试块，具有长方体的块体，所述块体沿长度方向延伸的四个侧面分别制有沿长度方向延伸的沟槽，以及与长度方向呈X形交叉的吸声槽；所述沟槽和吸声槽内填充金属粉末。
2.根据权利要求I所述的车轴透声性能测试试块,其特征在于所述沟槽和吸声槽内填充的金属粉声阻抗与超声波探头晶片声阻抗匹配。
3.根据权利要求I所述的车轴透声性能测试试块，其特征在于所述金属粉为粒度100 200目的钨粉。
4.根据权利要求I所述的车轴透声性能测试试块，其特征在于所述沟槽和/或吸声槽的截面均为V形，槽内填充金属粉末后表面覆盖有涂覆层。
5.根据权利要求4所述的车轴透声性能测试试块，其特征在于所述V形的底角为60。。
6.根据权利要求5所述的车轴透声性能测试试块，其特征在于构成所述V形的两坡面边以及开口边形成等边三角形。
7.根据权利要求4或5所述的车轴透声性能测试试块，其特征在于所述块体的沟槽或吸声槽的V形两坡面中，一坡面与块体侧面的夹角为小于60°的锐角，另一坡面与块体侧面的夹角为大于60°的锐角。
8.根据权利要求7所述的车轴透声性能测试试块，其特征在于所述沟槽相互紧邻，所述吸声槽均布。
9.根据权利要求8所述的车轴透声性能测试试块，其特征在于。所述沟槽的开口宽度为1±0. I毫米；所述吸声槽开口宽度为1±0. 5毫米，且相互之间的间距为10±1毫米。
10.根据权利要求8所述的车轴透声性能测试试块，其特征在于所述钨粉与腻子均匀混合在一起填满所述沟槽和吸声槽，所述表面涂覆层为油漆层。
全文摘要
本发明涉及一种车轴透声性能测试试块，属于机车车辆检测技术领域。该试块具有长方体的块体，所述块体沿长度方向延伸的四个侧面分别制有沿长度方向延伸的紧邻沟槽，以及与长度方向呈X形交叉的均布吸声槽；所述沟槽和吸声槽内填充金属粉末后，表面覆盖有涂覆层。采用本发明后，可以基本消除试块侧面对超声波的反射，从而提高车轴透声检测结果的准确度。
文档编号G01N29/30GK102759579SQ201110106228
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者万升云, 姚荣文, 郑小康 申请人:南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司