第九章车辆维修探伤技术为了及时发现车辆重要零部件的内部缺陷，防止事故的发生，在检修时应对车辆重要零部件各部位用探伤仪进行检查。

目前车辆重要零部件的探伤检查基本上采用两种方法，即电磁探伤与超声波探伤。

电磁探伤用于检查车轴、钩尾框、制动梁、钩舌、侧架、摇枕等有无裂纹；超声波探伤用于检查已组装好车轮的车轴镶入部有无裂纹、接触不良以及透声不良。

这两种方法均属于材料的无损检测方法。

第一节电磁探伤一电磁探伤的基本原理1 基本原理电磁探伤是利用电磁原理来发现金属缺陷的检查方法。

这种探伤方法是将铁磁材料的零件磁化，零件缺陷处的磁阻就会增大，利用漏磁来发现缺陷。

如果有铁磁材料所制成的零件组织均匀，没有任何缺陷，则各处的导磁率均相同，磁化后磁力线的分布也将是均匀的。

如果零件中存在缺陷，由于缺陷（空气、其它气体、真空、非磁性材料等）的导磁率较低，则磁力线通过这些地方时将遇到较大的磁阻，磁力线的分布发生变化。

如图9-1所示，在缺陷部分磁力线会穿出零件的表面而外泄，形成所谓的漏散磁场。

散逸的磁力线向外逸出，而后又重新穿入零件，因此在缺陷两侧磁力线出入处形成磁极，这些磁极吸引铁磁物质聚集。

而没有缺陷的零件，则没有漏散磁场。

图9-1 电磁探伤的基本原理2 显示方法漏磁场存在的显示方法，一般是将磁粉均匀散布于零件表面，如有缺陷，则所产生的漏磁通能吸引磁粉，造成磁粉的聚集。

由于裂纹的长度与深度不同，其磁力线的漏泄也不同，磁粉聚集时各处的粗细就不一样。

因此从聚集的磁粉形状便可以大致判断出裂纹的深度和长度。

用磁粉显示缺陷的方法有干法和湿法（磁悬液）两种。

干法是将干磁粉撒在被磁化的零件上来发现缺陷；湿法是用磁粉和油、水、活性剂、防锈剂配置成磁悬液，把磁悬液喷撒在被探伤零件的表面或把零件浸入磁悬液中进行探伤检查。

湿法对于小型零件或空心零件使用比较方便。

湿法所用磁粉粒度较细，在液体中更易流动，其灵敏度也高。

湿法还有使用荧光磁粉显示的，在暗室中用长波紫外线灯光照射，聚集在缺陷处的磁粉发生黄绿色的光带，更易发现缺陷。

3 磁粉裂纹或缺陷的显示是否清晰和作为媒质的磁粉有很大的关系。

如果磁粉没有良好的导磁率，或者粒度过大，就不易或不能被漏磁通所吸引，因此，显示就不清晰。

所以对探伤的磁粉要求是：导磁率高，质地纯净，粒度适中，不混合粘土和固定碳等非磁性氧化物质。

常用磁粉的化学成分为可溶铁含量68.00％～73.00％，化合碳含量小于0.20％。

干法探伤时，用于车轴探伤的磁粉粒度为100～200目（使用标准铜丝筛筛选）。

湿法探伤是，用于车轴探伤的磁粉粒度为小于320目。

4 零件磁化在电磁探伤时，当磁力线的方向与裂纹或缺陷方向垂直时，最容易发现裂纹。

如果磁力线的方向和裂纹的方向一致，那么裂纹并没有阻碍磁力线通过，因此磁力线不弯曲也不漏泄，磁粉也不会集中，也没有探伤效果。

所以必须根据零件的受力情况，采用纵向的磁场或横向的磁场，分别检验横裂纹和纵裂纹。

图9-2a为周向磁化；图9-2b为纵向磁化。

圆套状零件中心插入铜管后，当铜管上通过强电流，则磁力线沿圆套周向形成回路，圆套被周向磁化。

车轴总是受到由弯曲而引起的拉应力，最危险的裂纹是横裂纹，因此车轴的探伤检查是采用纵向磁化的方法。

无论是纵向磁化或者周向磁化，均可采用直流或交流电源。

(a) (b)图9-2零件纵向、周向磁化根据零件的磁化和探伤是否同时进行，把零件的磁化方法分为两类，即外加磁场法和剩余磁场法。

外加磁场法是在对零件磁化的同时，把磁粉撒在零件上进行探伤。

车轴及其它大型零件多用此法。

剩余磁场法是先加外磁场使零件磁化，撤销外磁场后，利用零件的剩磁进行探伤。

剩余磁场法适用于矫顽力大的钢材制作的零件，其剩余磁感应强度必须大于0.8Ｔ，否则磁粉聚集所形成的磁痕不明显。

在用交流电建立磁场时，必须考虑到断电的相位，否则不能保证剩磁的强度。

滚动轴承的探伤常用剩磁法。

轴承探伤机用交流电对零件充磁时，电路中设有断电相位控制器，使充磁电流最后的波形与充磁过程中电流波形一致，避免剩磁强度不稳定。

轴承零件探伤后必须退磁。

5 电磁探伤的不足之处对于金属内部较深的裂纹与缺陷，采用电磁探伤是不大容易发现的。

这时虽然磁力线遇到缺陷而弯曲，但由于缺陷与外表的距离较远，磁力线不可能泄漏到外表面，以致工件表面各处的磁力线密度相差不大，磁粉不会集中。

但在离表面3～4ｍｍ以内的裂纹，也有少许磁力线外泄，因此有较微弱和不太清晰的磁粉集中，需要仔细辨认才能看出。

二电磁探伤器最常用的有两种，即闭合环型和马蹄型。

1 闭合环型电磁探伤器这种探伤器的构造比较简单，是由直径4ｍｍ两根并排的裸铜线包以绝缘材料（白布带）绕成，闭合环直径为240～300ｍｍ，圈数为10～15圈，绕好以后扎紧，外面再包白布带，浸以绝缘漆，然后烘干，装上一个手柄和两个接线铜螺丝而成。

如图9-3所示。

闭合环型电磁探伤器可用直流电源，也可用交流电源。

其输入电压为4.5ｖ，电流为150～160Ａ，保证车轴探伤的灵敏度。

闭合环型电磁探伤器的特点是轻便，使用时在距离探伤器中心两侧50ｍｍ范围以内的裂纹都可以清晰地显示出来。

它专门用以检查车轴轴颈。

这种探伤器由于采用纵向磁化法，故只能检查横裂纹。

如检查纵裂纹，需要用其它探伤器进行周向磁化法检查；也可在闭合环型探伤器沿车轴轴线移动时，将它绕成竖轴摆动，使磁场方向与车轴轴线成一夹角，以便发现斜裂纹和纵裂纹。

但对于车轴来说纵裂纹对它的损伤并不严重，因此闭合环型探伤器使用较为广泛。

例如在车辆段和车辆工厂，当车轴加工后，或轮对向车辆上安装时，采用这种探伤器进行第二次复探，既简便又不会划伤轴颈。

2 开合马蹄型电磁探伤器它是车辆部门常用的一种多用途电磁探伤器，如图9-4所示。

这种探伤器的外形既与卡钳相似，又与马蹄相似。

是由两个圆弧形的铁臂组成，铁心断面为20×30平方毫米，两臂上均绕有线圈，系用2.3平方毫米的双砂包线绕120圈；臂的一端有一个支点（枢轴），臂头制成与铅垂线成32°的斜坡，使臂头与被探工件成58°，电源为24ｖ或36ｖ，交、直流均可，电流约为15Ａ，功率为300Ｗ；在探伤器上有的还装有24Ｖ照明灯及电源开关。

这种探伤器可为局部纵向磁化探伤，也可为局部周向磁化探伤。

过去常用它检查车轴、车轮、拱板等，现在主要用它检查车钩零件和客车转向架的摇枕吊、摇枕吊轴及吊销等。

目前，轮对的探伤已全部使用ＴＹＣ-3000型荧光磁粉探伤机。

3ＴＹＣ－3000型荧光磁粉探伤机它是一种车辆轮对车轴表面探伤的专用设备。

它设置了纵向和横向联合磁化装置，采用磁悬液荧光磁粉显示，在操作机械化和探伤灵敏度等方面比较先进，并便于实现流水作业。

其主要部分工作原理如下：（1）磁化装置其主要结构示意图如图9-5所示，铁心3设置在轮对上部，下部与轴端对应处有探头4，磁化时探头与轴端夹紧，构成闭合的磁路，在铁心上部绕有直流纵向磁化线圈1，可使车轴纵向磁化。

在铁心两侧设置了交流周向磁化变压器2。

铁心3和探头４既是直流纵向磁化的磁回路，也是周向磁化的电流回路，相当于交流周向磁化变压器2的次级线圈。

当初极线圈接通交流电时，铁心、探头和车轴组成的回路中产生强大的交流电流，使车轴表面得到周向磁化。

在直流和交流对应中各安设有退磁控制电路。

（2）显示装置其主要结构示意图如图9-6所示。

显示装置和磁化装置都安设在暗幕里面。

输液泵1将磁悬液槽8中的磁悬液经过管路3输送至换向阀7，再经管路到喷头5，向车轴喷洒磁悬液，由车轴流下的磁悬液经轮对下部的回收装置6流回磁悬液槽。

暂时不向车轴喷洒磁悬液时，可通过控制装置使换向阀7变换位置，使输液泵来的磁悬液直接流回贮液槽。

在轮对上方安设有紫外线灯，在轮对下方还设有运送轮对和使轮对定位回转的装置。

图9-5 TYC探伤机磁化机构1-纵向磁化线圈2-周向磁化装置9-铁心4-探头图9-6 TYC探伤机磁悬液喷洒、回收装置1-2-搅拌器9-输液管4-输液管5-喷头6-回收槽7-换向阀8-贮液槽（3）操作过程当轮对进入暗幕后，操作可分为三个步骤：第一步，使轮对定位回转，同时喷液，使磁悬液均匀覆盖全车轴；第二步，停止车轮回转，探头夹紧车轴通电磁化。

这时如果车轴有裂纹等缺陷，产生的漏磁将把磁悬液中的磁粉吸引到缺陷的缝隙和表面，然后停止喷液，退磁，探头松开，这时磁粉仍吸附在缺陷处；第三步，轮对重新回转，紫外线灯照射车轴，操作者目视检查车轴表面的缺陷。

检查完毕后将轮对送出暗幕。

目前，现场还有一种HTK-T90型黑磁粉湿法探伤机，只在显示方式上与TYC-3000型不同，其他方面基本相同。

三电磁探伤的操作方法电磁探伤时能否发现金属零件的缺陷，除了要求有灵敏度很高的探伤器及良好的显示媒质外，在很大程度上还取决于操作工艺。

方法不当，不仅探伤工作效率低，更重要的是容易造成漏探。

即使有1/10000的漏探，也往往会造成不可估量的损失。

轮对探伤的一般操作应按如下顺序进行：1 每日探伤之前，应先检查探伤器的灵敏度及性能。

确认探伤器良好后，再进行探伤操作。

①进行常规检查：全面检查探伤器各部技术状态，须做到配件齐全电器连接线无破损、折断、松动，电流、电压表鉴定不过期，灯光照度或辐射度符合规定标准，设备各部动作性能良好无故障。

②检验磁粉及磁悬液：干法探伤时须检查磁粉的干燥程度，不得有潮湿现象，流动性要好，磁粉烘干时的温度不得超过100°C。

湿法探伤时须检查磁悬液的浓度，取样检查前应先对磁悬液进行充分搅拌，然后用梨型沉淀管接取从喷嘴喷出的磁悬液100ml，进行沉淀试验，时间不得少于30min。

观察梨型沉淀管中的磁粉，浓度不符合规定时必须重新调配，荧光磁悬液浓度应为0.1～0.6ml/100ml，非荧光磁悬液应为1.2～2.4ml/100ml（采用体积浓度）。

配制车轴荧光磁悬液时，还应按规定比例添加乳化剂、消泡剂、防腐剂和防锈剂，推荐配制比例为：乳化剂（JFC）5ｇ/Ｌ；消泡剂（28号）0.5～1.0ｇ／Ｌ；亚硝酸钠15ｇ／Ｌ；三乙醇胺5ｇ/Ｌ。

轮轴磁粉探伤所用磁粉，必须是经过铁道部认证的专业生产厂家的产品，经检验合格后方可投入使用。

③进行综合灵敏度校验：通常采用标准灵敏度试片来检验。

标准试片是用软铁等铁磁材料制成。

为适应不同工件的形状和探伤灵敏度的要求，标准试片有不同的规格。

图9-7是我国金江机械厂生产的Ala型试片。

试片中央刻有圆圈槽沟，试片右下脚刻有15/50Ａ字样，其分母表示试片的厚度（µｍ）；分子表示圆圈槽深（µｍ）；Ａ表示圆圈；槽中间有“+”沟槽，图中其余尺寸单位为（ｍｍ）。

使用时须将车轴粘贴试片的部位擦拭干净，无锈蚀、油污及灰尘，露出基本金属面并保持干燥；试片表面也要擦拭干净；粘贴试片时，应将试片带沟槽面与车轴表面密贴，带有“+”沟槽的试片，“+”线中须有一条与车轴轴线平行，并用胶带纸将试片四周封闭，粘贴应平整、牢固，胶带纸不得遮盖试片沟槽部位。