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本文主要分析電力機車彈簧裂損的原因及裂紋容易產(chǎn)生位置，介紹磁粉探傷基本原理，提出了磁粉濕法探傷方法，并介紹缺陷判斷方法、特點以及探傷檢測時注意的問題。

機車安全是鐵路發(fā)展過程中一個永恒的主題， 機車設計了一系彈簧懸掛裝置和二系彈簧懸掛裝置。 

若一系彈簧由于裂損發(fā)生斷裂，將引起機車大部件的裂損，走行部震動導致緊固螺栓松動， 造成機械走行部部件脫落，引發(fā)機車運用安全事故，嚴重威脅機車運用安全。

若二系彈簧斷裂，將引發(fā)機車車體傾斜，當機車通  過鐵路曲線時，造成列車顛覆事故。

因此，在轉(zhuǎn)向架組裝前，必須對機車彈簧進行探傷檢查，確保機車運行安全。

1.彈簧斷裂的原因分析

彈簧表面裂紋、劃痕和凹陷等是造成彈簧斷裂、降低使用壽命的主要原因。 

機車一、二系彈簧斷裂主要分為脆性斷裂和疲勞斷裂兩種。         

脆性斷裂一般是由于原始材料存在的缺陷，在這些部位產(chǎn)生應力集中，并在應力作用下缺陷逐漸擴大，最后發(fā)生斷裂。

疲勞斷裂是由于金屬材料在長期交變載荷和高頻率震動作用下產(chǎn)生的，因此疲勞斷裂應力一般比脆性斷裂應力小。

2.探傷方法的選擇

機車彈簧無損檢測常用方法有滲透法和磁粉探傷法兩種。

滲透法的原理是利用毛細管作用為基礎，只能檢查表面開口性缺陷。  

在彈簧表面噴灑清洗劑后，再噴灑滲透劑等去除多余的滲透劑，再噴灑顯像劑，滲透劑能滲到彈簧表面的微小裂紋處，顯像劑能清楚顯示裂紋部位。 

磁粉探傷法的原理是鐵磁性材料或工件磁化后，由于工件表面和近表面的缺陷處磁力線發(fā)生局部畸變，逸出工件表面形成漏磁場并吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出缺陷的位置、形狀和大小。

由于滲透法只能檢測表面開口的缺陷，無法檢測彈簧近表面氣孔等缺陷，而且滲透檢測效率低， 因此一般不適宜機車彈簧探傷。 

機車一、二系懸掛彈簧一般為鐵磁性材料，以 HXD2 型機車為例，一系懸掛彈簧材質(zhì)為  51CrV4，二系懸掛彈簧材質(zhì)為 52CrMoV4，它們都屬于鐵磁性材料，通過在彈簧周向和縱向產(chǎn)生復合磁場并對彈簧進行磁化，檢測表面和近表面缺陷。

3. 機車彈簧磁粉探傷原理

3.1  縱向缺陷檢測

縱向缺陷檢測方法一般利用直接通電法，用噴灑裝置將磁懸液澆注在彈簧后，通過氣動裝置將彈簧夾持在磁粉探傷機的兩極，通電磁化彈簧后產(chǎn)生磁場，彈簧表面有裂紋的地方磁力線被切斷，磁粉將在裂紋處堆積，熒光磁粉在紫光燈的照射下，顯示出缺陷的位置、形狀和大小。

3.2  橫向缺陷檢測

橫向缺陷檢測采用中心導體法，通過氣動裝置將導體穿入彈簧中心連接，電流從導體上通過形成周向磁場，檢測出與彈簧鋼條垂直方向的裂紋。

4. 各向磁化電流參數(shù)選擇

4.1  通電圓柱體表面的磁場強度

由安培環(huán)路定律∮ Hd1=∑I推導，若采用SI單位制，因圓周對稱，所以沿圓周積分得：H×2∏R=I

4.2  通電圓柱導體外部 r 處的磁場強度

可由安培環(huán)路定理推導計算出：I=H×2∏r

若采用CGS單位制，1Oe≈80A/m，半徑R和r用D代替，并將D的單位用mm表示。

4.3  工件表面磁場強度要求

連續(xù)法探傷檢驗時，一般要求工件表面磁場強度至少達到2400A/m（30Oe）得：

I= 7.5D≈（8D鐵路標準規(guī)定為 10D）

可用此公式對不同車型不同參數(shù)的彈簧選擇合適的磁化電流。

例如HXD2電力機車一系彈簧縱向最小磁化電流 I=8D=8×38.6=308.8 A，周向磁化時外圈表面磁場最弱，因此周向最小磁化電流為   I=8D=8×229.9=1936.8 A。

5.  彈簧探傷操作步驟

5.1  日常性能校驗

每次開工前都要進行日常性能試驗，保證探傷質(zhì)量。

具體操作如下：

啟動磁懸液泵（讓磁懸液充分攪拌均勻）→開啟紫外燈→測量白光照度（將白光照度計探頭置于探測面進行測量，暗室白光照度應不大于20lx ）→粘貼試片（將D型試片貼于磁場強度最弱的彈簧中央外表面）→測量紫外輻照度（待紫外線輻照度輸出穩(wěn)定后， 將紫外輻照計探頭置于探測面進行測量，距燈頭300mm 處的紫外線輻照度不得低于1500μw/cm2）→取 100ml 磁懸液注入沉淀管 →靈敏度測試（要求試片顯示清晰）、記錄磁化電流→測量剩磁（剩磁不得大于 3Gs）→測量磁懸液濃度（油基磁懸液沉淀  60min 后，再觀察沉淀管底部的磁粉容積值， 油基磁懸液的體積濃度應控制在0.1mL-0.7mL/100mL范圍內(nèi)）。

5.2  判傷

在探測過程中應保證彈簧轉(zhuǎn)動檢查1周以上，確保所有探傷部位不漏檢，發(fā)現(xiàn)可疑磁痕進行仔細辨別，可通過抹去磁痕重新復探進行確認，重新磁化彈簧前必須先退磁再磁化， 當缺陷磁痕再次顯示且其位置、尺寸和形狀與第一次顯示的磁痕相同時，即可判定為缺陷磁痕，在彈簧該部位做出相應標記， 與合格彈簧隔離存放待處理。

6.  結(jié)束語

鐵路安全關系國家財產(chǎn)和人民的利益，機車彈簧探傷是機車安全運行前一道重要工序，提高無損檢測技術水平，才能確保機車生產(chǎn)順利進行和安全運行。

參考文獻：

[1] 中國機械工程學會無損檢測學會編  .磁粉探傷 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社

[2] 任吉林.主編.電磁無損檢測 [M]. 北京：航空工業(yè)出版社

[3] 復旦大學，上海師范大學物理系編  .物理學（電磁學） [M] . 上海：上海科學技術出版社