轨道交通车辆铝合金风缸探伤工艺及缺陷分析

俞绩伟

关键词∶轨道交通;铝合金风缸;探伤工艺

在轨道交通领域中，对轻轨列车的要求日益提高，在各种型号列车中，碳钢风缸逐渐被性能更为优良的铝合金风缸所取代。铝合金风缸是列车最重要的压力承载件，必须对其进行定期的无损检测和压力测试，以便能及时地检测出焊接缺陷，避免其产生安全隐患。上海地铁AC04、AC09、AC10、12A01等车型都配备了KNORREP2009制动系统。该制动系统配置的是一种由碳纤维和铝合金制成的风缸。在轨道交通车辆进行时，必须对铝合金风缸进行射线检测，并根据不同缺陷采取相应的处理方法。

1轨道交通车辆铝合金风缸探伤技术的选择

对于风缸焊接结构，其内部的非破坏性检查通常是通过射线和超声波进行的，超声检查所需的材料为8mm2以上，而EP2009体系的3种型号的铝合金风缸的管体厚度为3 mm、3.5 mm和4.5 mm。但由于目标压力容器的焊接工艺比较复杂，采用超声波检测会产生比较复杂的回波，因此需要进行射线探伤。另外，射线检测能够直接显示风缸缺陷的大小和性质，便于定性分析、定性分析，不会对风缸造成损伤。因为列车零件的失效都要追溯到以往的使用和维修状况，所以，X线检查的底片可以作为长期的参考[1]。图1为EP2009制动系统Ⅱ38084系列风缸。

射线检测就是用阴极灯丝产生的高速电子轰击目标（X光检测），或者辐射材料在衰变期间产生的电磁波（Y射线检测），使整个零件和缺陷部分的透射剂量不同，从而造成了光衰减的不同，从而在底片上形成缺陷图像。为了安全起见，对轨道交通车辆的风缸进行 X射线检测，其检测设备主要有 X线和检测装置[2]。

2.1X射线机

X射线发生器由 X射线管、高压发生器、控制装置组成。X射线管由阴极、阳极、玻璃外壳三大部件构成，其中阳极、阴极被密封在一个高真空的玻璃外壳中;高压发生器的主要功能是提供阴极和阳极的直流电压和灯丝加热电压;阴极产生的电子动能不足1%，转化为 X射线的能量，99%的阳极转化为阳极的热量，从而加快阳极温度的升高，因此必须要用冷却部件来冷却射线管;而控制部件则可以调节射线电流、电压、曝光时间等各种参数，以适应各种工件的检测要求[3]。

2.2探伤器材

检测设备主要有像质仪、感光屏、光膜。光谱仪是一种用来测量 X射线底片感光感度的仪器，它通过在感光板上显示的相位仪图像，可以判定它是否符合探测技术要求;感光板具有吸收散射光线、增加黑度（缩短曝光时间）、增强感光效果，分为荧光、金属荧光、金属荧光和金属三种类型，通常使用金属感光板，在风缸探伤中使用铅板作为感光板;与常规照相薄膜比较，射线探伤胶片有双面感光膜，以增加感光速度，使曝光时间减少一半，感光性能主要有颗粒度、感度、黑度、对比度和清晰度等感光性能，选择富士100/C5型薄膜进行铝合金风缸的无损检测[4]。

3轨道交通车辆铝合金风缸射线探伤工艺流程

EP2009制动系统铝合金风缸主要包含一条纵焊缝和两条环焊缝，分别用A1、B1和B2表示，如图2所示。

3.1射线参数

光的灵敏度是由反差和清晰度决定的。在传输方向上，厚度相差很大，而光照比较柔和时，会有很高的暗度对比。由于各个照明的尺寸是恒定的，因此，工件的外形，或是没有在背板上的影像边缘，都会有一个很大的阴影。内含不明与胶片、感光屏、光能等有关，主要是由于胶片上的光通过胶片受到的辐照。

3.2曝光条件

要确保胶卷的黑度和反差，光线必须具有足够的能量和强度，其能量取决于管内的电压和管内的电流。由于光线的辐射损耗较低，光线穿过物

尽可能选用聚焦较少的光源，聚焦较少会造成薄膜上的半影区宽，增大的边沿会变得更清晰，使不清晰程度下降，增强邻近区域的反差。几何模糊性与零件的厚度相关，通过选取合适的光程可以降低零件的几何清晰度。同时，还应考虑到管内的压力对感光敏感的作用，按照GB/T3323-2005标准，要求在15 mA/min内进行曝光率的调节，以防止出现过高的管压。

3.3散射线屏蔽

散射分为前后散射，无论何种散射都会使底板产生灰色烟雾，使反差和清晰程度下降。可以通过多种方式来进行辐射的调节。此处使用了背散式遮光铅板，也就是在底片的后面加上一层铅板来吸收辐射，以避免后向散射。

3.4胶片处理

在暗室内人工制作的电影，以便长久地保持可视图像。薄膜的人工加工工艺可分为显影、停显、定影、洗、烘干等工序，干燥时的温度对制版的品质有较大的影响，而在暗室内则需要控制温控湿。在放置冲洗溶液时，要防止胶卷上的泡沫，使胶卷不匀。从将定影液装入胶卷至乳状物的乳白消失这段期间，即"通透时间"，而定影的整个过程是"通透时间"的2倍。清洗后的胶卷要用棉布或用脱脂溶液进行除湿，不然会造成水分的不均匀。

结语：综上所述，本文主要针对射线探伤的原理和工艺进行分析，射线探伤技术不仅能较好的避免超声波探伤带来的回波干扰，对于探伤结果的准确性也能得到有效保证。因此，建议在轨道交通列车铝合金探伤工艺中，选择射线探伤作为主要探伤技术，以保证铝合金风缸的密闭性得到有效保证。

参考文献：

[1]黄挺.轨道交通车辆铝合金风缸探伤工艺及缺陷分析[J].隧道与轨道交通，2019（S2）：228-231.DOI：10.13547/j.cnki.dxgcysd.2019.s2.052.

[2]冯春锦.搭接式副风缸漏泄故障原因分析与防治[J].科技与创新，2017（06）：73+78.DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.073.

[3]邱友勝，张伟，杨洪庆.机车16MnDR总风缸纵、环缝的焊接工艺试验及应用[J].金属加工（热加工），2008（04）：49-50+56.

[4]邬移华，刘豫湘，吴智，胡宇峰.低温下总风缸的选材分析及强度计算[J].电力机车与城轨车辆，2003（03）：22-25.DOI：10.16212/j.cnki.1672-1187.2003.03.007.

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