本文主要分析电力机车弹簧裂损的原因及裂纹容易产生位置，介绍磁粉探伤基本原理，提出了磁粉湿法探伤方法，并介绍缺陷判断方法、特点以及探伤检测时注意的问题。

机车安全是铁路发展过程中一个永恒的主题， 机车设计了一系弹簧悬挂装置和二系弹簧悬挂装置。 

若一系弹簧由于裂损发生断裂，将引起机车大部件的裂损，走行部震动导致紧固螺栓松动， 造成机械走行部部件脱落，引发机车运用安全事故，严重威胁机车运用安全。

若二系弹簧断裂，将引发机车车体倾斜，当机车通  过铁路曲线时，造成列车颠覆事故。

因此，在转向架组装前，必须对机车弹簧进行探伤检查，确保机车运行安全。

1.弹簧断裂的原因分析

弹簧表面裂纹、划痕和凹陷等是造成弹簧断裂、降低使用寿命的主要原因。 

机车一、二系弹簧断裂主要分为脆性断裂和疲劳断裂两种。         

脆性断裂一般是由于原始材料存在的缺陷，在这些部位产生应力集中，并在应力作用下缺陷逐渐扩大，最后发生断裂。

疲劳断裂是由于金属材料在长期交变载荷和高频率震动作用下产生的，因此疲劳断裂应力一般比脆性断裂应力小。

2.探伤方法的选择

机车弹簧无损检测常用方法有渗透法和磁粉探伤法两种。

渗透法的原理是利用毛细管作用为基础，只能检查表面开口性缺陷。  

在弹簧表面喷洒清洗剂后，再喷洒渗透剂等去除多余的渗透剂，再喷洒显像剂，渗透剂能渗到弹簧表面的微小裂纹处，显像剂能清楚显示裂纹部位。 

磁粉探伤法的原理是铁磁性材料或工件磁化后，由于工件表面和近表面的缺陷处磁力线发生局部畸变，逸出工件表面形成漏磁场并吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出缺陷的位置、形状和大小。

由于渗透法只能检测表面开口的缺陷，无法检测弹簧近表面气孔等缺陷，而且渗透检测效率低， 因此一般不适宜机车弹簧探伤。 

机车一、二系悬挂弹簧一般为铁磁性材料，以 HXD2 型机车为例，一系悬挂弹簧材质为  51CrV4，二系悬挂弹簧材质为 52CrMoV4，它们都属于铁磁性材料，通过在弹簧周向和纵向产生复合磁场并对弹簧进行磁化，检测表面和近表面缺陷。

3. 机车弹簧磁粉探伤原理

3.1  纵向缺陷检测

纵向缺陷检测方法一般利用直接通电法，用喷洒装置将磁悬液浇注在弹簧后，通过气动装置将弹簧夹持在磁粉探伤机的两极，通电磁化弹簧后产生磁场，弹簧表面有裂纹的地方磁力线被切断，磁粉将在裂纹处堆积，荧光磁粉在紫光灯的照射下，显示出缺陷的位置、形状和大小。

3.2  横向缺陷检测

横向缺陷检测采用中心导体法，通过气动装置将导体穿入弹簧中心连接，电流从导体上通过形成周向磁场，检测出与弹簧钢条垂直方向的裂纹。

4. 各向磁化电流参数选择

4.1  通电圆柱体表面的磁场强度

由安培环路定律∮ Hd1=∑I推导，若采用SI单位制，因圆周对称，所以沿圆周积分得：H×2∏R=I

4.2  通电圆柱导体外部 r 处的磁场强度

可由安培环路定理推导计算出：I=H×2∏r

若采用CGS单位制，1Oe≈80A/m，半径R和r用D代替，并将D的单位用mm表示。

4.3  工件表面磁场强度要求

连续法探伤检验时，一般要求工件表面磁场强度至少达到2400A/m（30Oe）得：

I= 7.5D≈（8D铁路标准规定为 10D）

可用此公式对不同车型不同参数的弹簧选择合适的磁化电流。

例如HXD2电力机车一系弹簧纵向最小磁化电流 I=8D=8×38.6=308.8 A，周向磁化时外圈表面磁场最弱，因此周向最小磁化电流为   I=8D=8×229.9=1936.8 A。

5.  弹簧探伤操作步骤

5.1  日常性能校验

每次开工前都要进行日常性能试验，保证探伤质量。

具体操作如下：

启动磁悬液泵（让磁悬液充分搅拌均匀）→开启紫外灯→测量白光照度（将白光照度计探头置于探测面进行测量，暗室白光照度应不大于20lx ）→粘贴试片（将D型试片贴于磁场强度最弱的弹簧中央外表面）→测量紫外辐照度（待紫外线辐照度输出稳定后， 将紫外辐照计探头置于探测面进行测量，距灯头300mm 处的紫外线辐照度不得低于1500μw/cm2）→取 100ml 磁悬液注入沉淀管 →灵敏度测试（要求试片显示清晰）、记录磁化电流→测量剩磁（剩磁不得大于 3Gs）→测量磁悬液浓度（油基磁悬液沉淀  60min 后，再观察沉淀管底部的磁粉容积值， 油基磁悬液的体积浓度应控制在0.1mL-0.7mL/100mL范围内）。

5.2  判伤

在探测过程中应保证弹簧转动检查1周以上，确保所有探伤部位不漏检，发现可疑磁痕进行仔细辨别，可通过抹去磁痕重新复探进行确认，重新磁化弹簧前必须先退磁再磁化， 当缺陷磁痕再次显示且其位置、尺寸和形状与第一次显示的磁痕相同时，即可判定为缺陷磁痕，在弹簧该部位做出相应标记， 与合格弹簧隔离存放待处理。

6.  结束语

铁路安全关系国家财产和人民的利益，机车弹簧探伤是机车安全运行前一道重要工序，提高无损检测技术水平，才能确保机车生产顺利进行和安全运行。

参考文献：

[1] 中国机械工程学会无损检测学会编  .磁粉探伤 [M]. 北京：机械工业出版社

[2] 任吉林.主编.电磁无损检测 [M]. 北京：航空工业出版社

[3] 复旦大学，上海师范大学物理系编  .物理学（电磁学） [M] . 上海：上海科学技术出版社