火車(chē)車(chē)輪激光超聲無(wú)損傷探傷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在被檢測(cè)工件探傷情況下使用的探傷方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用在被檢測(cè)工件探傷情況下的火車(chē)車(chē)輪激光超聲無(wú)損傷探傷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的超聲波探傷技術(shù)，超聲波的激發(fā)大體包括兩種情況，一種是通過(guò)超聲換能器的壓電效應(yīng)向火車(chē)車(chē)輪的探傷面發(fā)出超聲波，并根據(jù)所述超聲波經(jīng)由火車(chē)車(chē)輪缺陷的反射回波或衍射波來(lái)確定火車(chē)車(chē)輪內(nèi)部的缺陷。另一種情況是通過(guò)激光發(fā)生器向火車(chē)車(chē)輪表面發(fā)射激光，火車(chē)車(chē)輪表面基于熱彈效應(yīng)或者融蝕效應(yīng)而產(chǎn)生超聲波，超聲波滲透到火車(chē)車(chē)輪內(nèi)部，經(jīng)過(guò)火車(chē)車(chē)輪缺陷時(shí)反射超聲波回波信號(hào)或衍射波來(lái)確定火車(chē)車(chē)輪內(nèi)部的缺陷。其中，第一種情況必須使超聲換能器與火車(chē)車(chē)輪表面良好接觸，通常需要液體作為耦合劑，在車(chē)輪滾動(dòng)時(shí)不容易保證超聲換能器與火車(chē)車(chē)輪表面良好接觸；而第二種情況的探傷方法中，被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪必須是金屬，而且是激光直接投射到被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪表面，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)對(duì)被火車(chē)車(chē)輪表面產(chǎn)生熱損傷，另外，該方法通過(guò)被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪激光轉(zhuǎn)換為超聲波的轉(zhuǎn)換率低，檢測(cè)準(zhǔn)確度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種火車(chē)車(chē)輪激光超聲無(wú)損傷探傷方法，其通過(guò)增強(qiáng)介質(zhì)層接收激光轉(zhuǎn)化成超聲波，進(jìn)而滲透到被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪上，提高了超聲波的轉(zhuǎn)化率，以及避免了激光直接接觸被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪而造成所述被檢測(cè)工件的熱損傷。
[0005]本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過(guò)在所述增強(qiáng)介質(zhì)層上涂覆耦合劑，以使所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪通過(guò)耦合劑與所述增強(qiáng)介質(zhì)層緊密接觸，避免在所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪與所述增強(qiáng)介質(zhì)層之間存在有空氣影響檢測(cè)精度，提高了檢測(cè)精確度。
[0006]本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過(guò)透鏡響應(yīng)于所述激光發(fā)生器發(fā)射的激光光束或者所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪位置的變化而旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，使得通過(guò)所述透鏡反射或折射的激光準(zhǔn)確反射到與所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪探傷面接觸的所述增強(qiáng)介質(zhì)層，可對(duì)滾動(dòng)的被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪全面探傷。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種火車(chē)車(chē)輪激光超聲無(wú)損傷探傷方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一:將被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪置于支撐架體上，在所述支撐架體與所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪之間設(shè)置增強(qiáng)介質(zhì)層，所述增強(qiáng)介質(zhì)層是由基于物理效應(yīng)接受激光激發(fā)產(chǎn)生并且增強(qiáng)超聲波的材料制成，所述增強(qiáng)介質(zhì)層可避免激光直接接觸所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪而造成所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪的損傷，其中，所述增強(qiáng)介質(zhì)層的表面結(jié)構(gòu)根據(jù)被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪表面結(jié)構(gòu)的變化而做出相應(yīng)的改變，以使所述增強(qiáng)介質(zhì)層的表面結(jié)構(gòu)與所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪的表面結(jié)構(gòu)緊密貼合；
[0009]步驟二:激光發(fā)生器發(fā)射激光至透鏡，所述透鏡反射或折射所述激光；
[0010]步驟三:所述增強(qiáng)介質(zhì)層接收所述透鏡反射或折射的激光，產(chǎn)生超聲波信號(hào)，所述超聲波信號(hào)穿過(guò)所述增強(qiáng)介質(zhì)層對(duì)所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪探傷表面或內(nèi)部進(jìn)行掃描；
[0011]步驟四:超聲波接收裝置捕獲從所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪反射回來(lái)的超聲回波信號(hào)，通過(guò)對(duì)所述超聲回波信號(hào)的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪表面或內(nèi)部進(jìn)行傷損檢測(cè)。
[0012]優(yōu)選的是，其中，所述步驟一還包括:在所述增強(qiáng)介質(zhì)層上涂覆耦合劑，以使所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪通過(guò)耦合劑與所述增強(qiáng)介質(zhì)層緊密接觸，避免在所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪與所述增強(qiáng)介質(zhì)層之間存在有空氣影響檢測(cè)精度。
[0013]優(yōu)選的是，其中，所述步驟二中，所述透鏡響應(yīng)于所述激光發(fā)生器發(fā)射的激光光束或者所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪位置的變化而旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，使得通過(guò)所述透鏡反射的激光準(zhǔn)確反射到與所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪探傷面接觸的所述增強(qiáng)介質(zhì)層。
[0014]優(yōu)選的是，其中，在所述步驟三具體包括:所述激發(fā)器發(fā)射的激光在所述增強(qiáng)介質(zhì)層表面基于物理效應(yīng)而激發(fā)產(chǎn)生超聲波，所述超聲波通過(guò)所述增強(qiáng)介質(zhì)層滲透到所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪內(nèi)部，遇到傷損缺陷產(chǎn)生超聲回波信號(hào)。
[0015]優(yōu)選的是，其中，在所述步驟一中，所述增強(qiáng)介質(zhì)層是由基于熱彈效應(yīng)或者融蝕效應(yīng)接受激光激發(fā)產(chǎn)生并且增強(qiáng)超聲波的金屬材料制成。
[0016]優(yōu)選的是，其中，在所述步驟一中，所述增強(qiáng)介質(zhì)層的長(zhǎng)度大于所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪的周長(zhǎng)，以使被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪可以在所述增強(qiáng)介質(zhì)上滾動(dòng)對(duì)所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪進(jìn)行全面探傷。
[0017]優(yōu)選的是，其中，在所述步驟二中，所述激光發(fā)生器發(fā)射的激光為脈沖激光。
[0018]優(yōu)選的是，其中，在所述步驟四中，所述超聲波接收裝置為一個(gè)或者多個(gè)超聲波接收探頭。。
[0019]優(yōu)選的是，其中，所述透鏡響應(yīng)于所述激光發(fā)生器光束或者所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪位置的變化而旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度是由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力。
[0020]優(yōu)選的是，其中，所述透鏡響應(yīng)于所述激光發(fā)生器發(fā)射的激光光束或者所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪位置的變化而旋轉(zhuǎn)的角度范圍為O?360度。
[0021]本發(fā)明至少包括以下有益效果:
[0022]1、由于通過(guò)增強(qiáng)介質(zhì)層接收激光轉(zhuǎn)化成超聲波，進(jìn)而滲透到被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪上，提高了超聲波的轉(zhuǎn)化率，以及避免了激光直接接觸被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪而造成所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪的熱損傷；
[0023]2、由于制成增強(qiáng)介質(zhì)層的材料不僅限于金屬材料，轉(zhuǎn)化超聲波的原理也不限于熱彈效應(yīng)和融蝕效應(yīng)，增加了適用范圍，易于廣泛推廣應(yīng)用；
[0024]3、由于通過(guò)在所述增強(qiáng)介質(zhì)層上涂覆耦合劑，以使所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪通過(guò)耦合劑與所述增強(qiáng)介質(zhì)層緊密接觸，避免在所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪與所述增強(qiáng)介質(zhì)層之間存在有空氣影響檢測(cè)精度，提高了檢測(cè)精確度；
[0025]4、由于透鏡響應(yīng)于所述激光發(fā)生器發(fā)射的激光光束或者所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪位置的變化而旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，使得通過(guò)所述透鏡反射的激光準(zhǔn)確反射到與所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪探傷面接觸的所述增強(qiáng)介質(zhì)層，可對(duì)滾動(dòng)的被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪全面探傷；
[0026]5、超聲波接收裝置設(shè)置多個(gè)超聲波接收探頭，提尚超聲波接收率，提尚探傷精度與探傷速度。
[0027]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研宄和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中火車(chē)車(chē)輪激光超聲無(wú)損傷探傷方法的流程示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中火車(chē)車(chē)輪激光超聲無(wú)損傷探傷方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中火車(chē)車(chē)輪激光超聲無(wú)損傷探傷方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0032]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0033]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明激光超聲探傷方法的一種實(shí)現(xiàn)形式，其中包括:
[0034]步驟一:將被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪置于支撐架體上，在所述支撐架體與所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪之間設(shè)置增強(qiáng)介質(zhì)層，所述增強(qiáng)介質(zhì)層是由基于物理效應(yīng)接受激光激發(fā)產(chǎn)生并且增強(qiáng)超聲波的材料制成，所述增強(qiáng)介質(zhì)層可避免激光直接接觸所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪而造成所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪的損傷，其中，所述增強(qiáng)介質(zhì)層的表面結(jié)構(gòu)根據(jù)被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪表面結(jié)構(gòu)的變化而做出相應(yīng)的改變，以使所述增強(qiáng)介質(zhì)層的表面結(jié)構(gòu)與所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪的表面結(jié)構(gòu)緊密貼合；
[0035]步驟二:激光發(fā)生器發(fā)射激光至透鏡，所述透鏡反射或折射所述激光；
[0036]步驟三:所述增強(qiáng)介質(zhì)層接收所述透鏡反射或折射的激光，產(chǎn)生超聲波信號(hào)，所述超聲波信號(hào)穿過(guò)所述增強(qiáng)介質(zhì)層對(duì)所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪探傷表面或內(nèi)部進(jìn)行掃描；
[0037]步驟四:超聲波接收裝置捕獲從所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪反射回來(lái)的超聲回波信號(hào)，通過(guò)對(duì)所述超聲回波信號(hào)的分析實(shí)現(xiàn)對(duì)所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪表面或內(nèi)部進(jìn)行傷損檢測(cè)。
[0038]在另一種實(shí)例中，所述步驟一還包括:在所述增強(qiáng)介質(zhì)層上涂覆耦合劑，以使所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪通過(guò)耦合劑與所述增強(qiáng)介質(zhì)層緊密接觸，避免在所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪與所述增強(qiáng)介質(zhì)層之間存在有空氣影響檢測(cè)精度。
[0039]其中，所述耦合劑可以為水，也可以是其他液體介質(zhì)，例如，當(dāng)檢測(cè)可以在增強(qiáng)介質(zhì)層上放置或者滾動(dòng)的火車(chē)車(chē)輪時(shí)，選擇水作為耦合劑是最好的選擇，不僅可以避免空氣進(jìn)入被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪與增強(qiáng)介質(zhì)層之間，而且水來(lái)源廣，檢測(cè)結(jié)束后方便清理。
[0040]上述方案中的激光超聲探傷方法的一種實(shí)現(xiàn)方式為:在所述步驟二中，所述透鏡響應(yīng)于所述激光發(fā)生器發(fā)射的激光光束或者所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪位置的變化而旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，使得通過(guò)所述透鏡反射或折射的激光準(zhǔn)確反射到與所述被檢測(cè)火車(chē)車(chē)輪探傷面接觸的所述增強(qiáng)介質(zhì)層。