一种超声组合单元对火车车轮全覆盖的探伤装置的制作方法

本实用新型涉及一种超声组合单元对火车车轮全覆盖的探伤装置，包括动车、高铁等轨道交通机车和车辆。该组合单元即可以用于人工探伤，也可用于车间自动化探伤，还可用于火车行进过程中自动化探伤等。

背景技术：

火车车轮的超声波常规探伤装置，传统方法与现场实物之间存在较大失真，原因是车轮踏面，主要由两段不与轴线平行的斜面组成，其斜度分别为1：10和1：20，传统的探头要做到垂直于踏面并使之与踏面接触良好，这并不困难。问题在于，表面上看上去合情合理的布置，却因探伤面不与缺陷面平行，使得探伤工作开展很不顺利，尽管也能够接收到缺陷反射波，但这即时好事又是坏事，坏事就是因为觉得能够探伤所以掩盖了问题的严重性，探伤人员也都知道存在不正常现象但难于解释。这种现象在具有人工缺陷的标准试块上标定探头时表现得很清楚，即：探头超声束找到了缺陷并在仪器屏幕上显示出人工缺陷波，但探头轴线却不在它应该出现的位置上，而是即跑偏又跑斜了，这种利用位置偏离和偏斜来弥补主声束不垂直于缺陷面的方法，不仅不能给缺陷比较准确的定位，也难于定量或半定量分析缺陷大小和性质，虽然也能够进行探伤，却容易造成漏探和误判。

由于上述问题的存在，传统探伤方法中所论述的主声束全覆盖就站不住脚了，因为该情况下空间位置布置的合理性是表面性的，是存在严重缺陷的。

本实用新型应该做到的是：1、斜探头主声束垂直于缺陷面；2、双晶直探头斜块角度一大一小的合适度数，使得任一晶片可作为发射或接收，3、空间位置的布置上，达到各探头声束相互弥补重叠覆盖整个踏面轮实体；4、对车轮踏面下各种性质和方向的缺陷都有较高的检出能力，如轴向缺陷、径向缺陷和周向剥离等缺陷；5、组合单元作为单独使用极为方便，按照各种需要把两个或者多个组合单元相拚在一起大规模使用（如火车行进途中的自动检测、动车在线检测等）也相当方便；6、替代过去用单个双晶探头对踏面进行长时间高强度的探伤劳动，以及又分开使用大角度横波斜探头对车轮进行探伤。

技术实现要素：

本实用新型的目的，就是要提供一种超声组合单元的探伤装置，对火车车轮进行真正的全面和准确的超声波检测。

本实用新型的目的由以下技术方案实现：

一种超声组合单元对火车车轮全覆盖探伤装置，其特征在于:包括单元组合壳体（1）中的多组横波斜探头晶片（2），长度方向为轴向多组双晶探头晶片（3），长度方向为周向多组双晶探头晶片（4），其中每组布置多个相同作用的单探头，其中前面一排为横波斜探头（2），中间一排为轴向多组双晶探头晶片（3），晶片长度方向都为轴向的双晶探头组，后面一排也是周向多组双晶探头晶片（4），晶片长度方向都为周向的双晶探头组。组合单元中，调换前后组排列顺序不影响检测效果，而且可根据实际情况的需要:增加或者减少横向排列的同类晶片，并且不限于前后三组排列，而可以是增加到数百上千个组的大型特大型单元,同时也可以用，多个小单元拼在一起使用。

1、设计或利用一种与实物轮相同的具有各种人工缺陷的轻便模拟实物轮试块5。

2、探头设计的主声束10、19应有利于到达人工缺陷，并顺利接收缺陷面反射波11、17。

3、组合单元空间位置的布置上，达到各探头声束相互弥补、重叠、覆盖整个踏面轮实体，图1。

4、双晶探头和横波斜探头对车轮踏面下各种性质和方向的缺陷都有较高的检出能力，如轴向缺陷、径向缺陷和周向剥离等缺陷。

5、组合单元作为单独使用极为方便，按照各种需要把两个或者多个组合单元相拚在一起大规模使用（如火车行进途中的自动检测、动车在线检测等）也相当方便。

6、替代过去用单个常规双晶探头对踏面进行长时间、高强度的探伤劳动，以及又分开使用大角度横波斜探头对车轮进行探伤劳动。

适用于轨道交通机车和车辆车轮探伤，该组合单元即可以用于人工探伤，也可用于车间自动化探伤，还可用于火车行进过程中自动化探伤，对火车车轮进行真正的全面覆盖和准确的超声波检测。

附图说明

图1为超声组合单元在车轮实物模拟试块上的全覆盖平面布置示意图。

图2为超声组合单元与车轮实物模拟试块接触面吻合示意图。

图3为常规双晶探头主声束探伤线路示意图。

图4为本实用新型双晶探头主声束探伤线路示意图。

其中：单元组合壳体1，多组横波斜探头晶片2，长度方向为轴向的多组双晶探头晶片3，长度方向为周向的多组双晶探头晶片4，模拟实物轮试块踏面5，踏面上两个斜面的交界线6，双晶探头隔声层7，双晶探头斜块a8，双晶探头斜块b9，斜块a上的晶片作为发射端的主声束中心线10，人工缺陷平底孔反射波主声束中心线11，人工缺陷平底孔12，1:10模拟实物轮踏面斜度13，14为斜块b的入射角β2，15为斜块a的入射角β1，16为模拟实物轮踏面斜度为1:20，斜块b上的晶片作为发射端时平底孔反射波主声束中心线17，18为超声波在1:20斜面上的法线，19为斜块b上晶片发射的主声束中心线，20为现有的双晶探头的斜块入射角θ，任一斜块上的晶片作为发射端主声束中心线21。

具体实施方式

根据附图，一种超声组合单元对火车车轮全覆盖探伤装置，包括单元组合壳体1中的多组横波斜探头晶片2，长度方向为轴向的多组双晶探头晶片3，长度方向为周向的多组双晶探头晶片4，本实施方案为三组，其中每组布置三到四个相同作用的单探头，它们分别为横波斜探头组、晶片长度方向为轴向的双晶探头组3、晶片长度方向为周向的双晶探头组4，而双晶探头隔声层7的高度方向则始终垂直于工作接触面5，接触面5为模拟实物轮试块或实物轮的踏面，踏面除了是众所周知的圆周面以外，特别重要的是其还存在两个不同斜度的斜面13和16，两个斜面的交界线为6。由1、2、3、4构成的超声组合单元接触面与实物5踏面应做到完全吻合，但是，这样还是远远不够的，对于接触面与缺陷轴线不垂直，或者说接触面与缺陷面不平行的情况下，如果使用常规双晶探头，探头斜块入射角θ是很不合适的，会造成要么发射波束位置不达要求，要么缺陷上的反射波束偏离接收晶片太远，以至于单探头探伤时常采用位置偏离和偏斜来弥补设计上的不合理，这时探到的缺陷已经不是处于探头的正下方或者正前下方了。特别是，对于位置相对固定的自动化探伤，利用位置偏离和偏斜都不可能了，那么其结果就容易产生漏探和误判。图4表明，双晶探头的斜块8设计成很小的角度，角度β1等于零度或略大于零度，而另一斜块9比前者更靠近轮缘的角度为β2，β2设计成比前者更大的角度，范围为2度到12度，这样，无论哪一晶片作为发射和接收，都能够较好地接收来自于缺陷的信号，并且在位置上，都处于探头正下方或者正前下方（斜探头）。实施过程中，每次模拟实物轮试块上众多人工缺陷都能够重复之前的检测、显示和纪录。并且未产生任何的相互干扰等不良现象。