牽引電機轉(zhuǎn)軸磁粉檢測中的磁痕判定

目前牽引電機主要以牽引電機側(cè)的主動齒輪與齒輪箱側(cè)的從動齒輪嚙合的方式傳遞力矩，牽引電機轉(zhuǎn)軸多為外錐結(jié)構(gòu)，齒輪為內(nèi)錐結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)軸與齒輪的連接方式為冷壓后形成過盈配合。圖1主動齒輪與從動齒輪嚙合圖片

圖2牽引電機外錐結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)軸圖片

圖3轉(zhuǎn)軸與齒輪過盈配合連接圖片運行過程中，轉(zhuǎn)軸與齒輪間存在微觀振動、扭矩、擠壓等作用，容易形成應(yīng)力集中，所以在高級檢修時，使用磁粉檢測對轉(zhuǎn)軸、特別是轉(zhuǎn)軸錐面與齒輪結(jié)合的根部等部位進(jìn)行重點檢測。檢測時，多次發(fā)現(xiàn)上述部位出現(xiàn)磁痕顯示。

圖4轉(zhuǎn)軸錐面與齒輪結(jié)合的根部圖片中車永濟(jì)電機有限公司的技術(shù)人員結(jié)合轉(zhuǎn)軸運行環(huán)境對顯示磁痕進(jìn)行分析，并判定其性質(zhì)，即是非相關(guān)顯示、偽顯示還是相關(guān)顯示(疲勞裂紋)，以為轉(zhuǎn)軸是否繼續(xù)使用及牽引電機在線運行評估提供重要支撐。1

顯示磁痕某機車牽引電機在高級檢修過程中，使用便攜式磁粉探傷儀、80～250目混合黑磁粉對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸進(jìn)行磁粉干法檢測，在轉(zhuǎn)軸錐面與齒輪結(jié)合的根部發(fā)現(xiàn)圓周方向的磁痕顯示。磁痕分為兩種，其特征分別為：①

第一種磁痕：以磁痕中間部位某點為起點向兩側(cè)發(fā)展，中間粗，兩頭尖且呈對稱延伸的微小曲線，磁痕濃密清晰；圖5第一種磁痕顯示及其局部放大圖②

第二種磁痕：磁痕顯示松散，呈較寬的帶狀分布，位置特定，沿著圓周方向呈斷續(xù)狀態(tài)，磁痕較長(甚至可達(dá)一整圈)，但不太清晰。圖6第二種磁痕顯示及其局部放大圖2

磁痕分析、驗證與判定第一種磁痕1在長期的使用過程中，牽引電機轉(zhuǎn)軸反復(fù)受到交變應(yīng)力的作用，根據(jù)應(yīng)力分析可知，轉(zhuǎn)軸錐面與齒輪結(jié)合的根部圓周方向為最大應(yīng)力集中部位。若該部位內(nèi)原有的小缺陷、表面劃傷、缺口和內(nèi)部孔洞結(jié)構(gòu)都可能形成疲勞源，受到交變應(yīng)力的反復(fù)作用而產(chǎn)生疲勞裂紋。疲勞裂紋對應(yīng)磁痕的特征為：產(chǎn)生在應(yīng)力集中部位，以磁痕中間部位某點為起點向兩側(cè)發(fā)展，中間粗，兩頭尖且呈對稱延伸的曲線狀，磁痕濃密清晰?？梢姷谝环N磁痕符合疲勞裂紋的特征。根據(jù)該種磁痕的特征，可以初步判定其為疲勞裂紋。此種磁痕的鑒定可使用以下3種方法：(1)根據(jù)磁痕特征直接判斷為疲勞裂紋。(2)因轉(zhuǎn)軸表面處受到的交變應(yīng)力最大，疲勞裂紋從表面開始出現(xiàn)，所以可用著色探傷的方法進(jìn)行復(fù)檢。若著色探傷時仍然出現(xiàn)磁痕顯示，則判定為疲勞裂紋。(3)因轉(zhuǎn)軸疲勞裂紋體積微小，使用便攜式磁粉探傷儀、320～400目磁懸液進(jìn)行磁粉濕法(磁粉濕法靈敏度高于磁粉干法靈敏度)復(fù)檢，如下圖所示，可見磁痕顯示仍然符合疲勞裂紋的特征，判定為疲勞裂紋。圖7第一種磁痕磁粉濕法復(fù)檢及其局部放大圖2第二種磁痕使用中，牽引電機轉(zhuǎn)軸錐面與齒輪結(jié)合的根部圓周方向反復(fù)受到交變扭矩、彎曲、振動、擠壓、滾壓的作用，該部位易發(fā)生局部硬化，使得磁導(dǎo)率發(fā)生變化而產(chǎn)生漏磁場，從而在滾壓與未滾壓的分界面上形成磁痕。滾壓作用線往往會沿著軸向發(fā)生微小位移，因此磁痕呈多圈平行顯示于轉(zhuǎn)子滾壓部位。局部硬化導(dǎo)致的磁痕特征為：磁痕顯示松散，呈較寬帶狀分布，位置特定，沿著圓周方向呈斷續(xù)狀態(tài)，磁痕較長(甚至可達(dá)一整圈)，但不太清晰。由此可見，第二種磁痕符合局部硬化的磁痕特征。根據(jù)該種磁痕的特征，可以初步判定其為局部硬化導(dǎo)致的非相關(guān)顯示，不屬于缺陷范疇，不會對轉(zhuǎn)軸構(gòu)成危害。此種磁痕的鑒定方法如下：(1)根據(jù)磁痕特征或使用放大鏡觀測轉(zhuǎn)軸表面存在擠壓、滾壓等痕跡時，可直接判斷為局部硬化導(dǎo)致的非相關(guān)顯示。(2)因局部硬化導(dǎo)致的非相關(guān)顯示磁痕是磁導(dǎo)率差異產(chǎn)生的漏磁場形成的，所以可使用著色滲透探傷的方法進(jìn)行復(fù)檢，如下圖所示，檢測后未出現(xiàn)缺陷顯示，則判定為局部硬化導(dǎo)致的非相關(guān)顯示。圖8第二種磁痕著色滲透復(fù)檢(3)對轉(zhuǎn)軸退火后重新進(jìn)行磁粉檢測，若磁痕消失，則判定為局部硬化導(dǎo)致的非相關(guān)顯示。結(jié)

論(1)判定轉(zhuǎn)軸磁粉檢測中顯示的磁痕，可用多種檢測方法進(jìn)行鑒