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客車高磷閘瓦斷裂分析及改進(jìn)措施

來(lái)源：未知添加時(shí)間：2019/11/22 點(diǎn)擊：

高磷鑄鐵閘瓦是機(jī)車車輛消耗量最大的制動(dòng)配件，從 1985 年開始我國(guó)開始推廣應(yīng)用高磷閘瓦，高磷鑄鐵閘瓦因具有良好的摩擦、磨耗、制動(dòng)性能廣泛應(yīng)用于鐵路行業(yè)。但其抗斷裂性能較差，使用中瓦體裂紋普遍，時(shí)有閘瓦折斷現(xiàn)象發(fā)生。

1 斷裂形式

閘瓦瓦鼻側(cè)面發(fā)生斷裂，斷裂部位瓦鼻磨蝕嚴(yán)重，鋼板厚度縮短約 2 mm，同時(shí)瓦背與瓦托接觸部位沒有磨損痕跡。裂紋位于瓦鼻兩側(cè)弧面與瓦托接觸點(diǎn)附近。分析可能原因是由于在閘瓦裝車使用過程中，瓦鼻部位受交變應(yīng)力較為集中，疲勞磨損嚴(yán)重產(chǎn)生裂紋，經(jīng)擴(kuò)展形成貫通性裂紋，導(dǎo)致閘瓦斷裂。

2 斷裂閘瓦性能分析

經(jīng)檢測(cè)分析表明，斷裂閘瓦成分與金相組織均符合 TB/T 1661—91《鐵道車輛高磷閘瓦》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。因產(chǎn)品已破壞無(wú)法做力學(xué)性能檢測(cè)，通過檢查該塊201703 批次閘瓦力學(xué)性能與耐壓試驗(yàn)結(jié)果，均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

3 斷裂原因分析

  本文通過對(duì)斷裂形貌和成分分析，得出以下斷裂原因。
  1）我國(guó)從 1985 年開始推廣客車高磷鑄鐵閘瓦，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)使用條件為 95 km/h 以下，產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)TB/T 1661—91《鐵道車輛高磷閘瓦》制定較早，多年來(lái)未修訂。20 世紀(jì) 90 年代列車時(shí)速在 100 km/h 以內(nèi)，而如今客車已經(jīng)過大規(guī)模提速，普遍運(yùn)行速度在120 km/h 左右，有時(shí)更在高于 120 km/h 速度運(yùn)行。因?yàn)楫a(chǎn)品自身的設(shè)計(jì)使用條件已無(wú)法滿足現(xiàn)有客車運(yùn)行需要，導(dǎo)致普遍存在客車高磷閘瓦裂紋現(xiàn)象。
  2）閘瓦制動(dòng)車輛與合成閘片制動(dòng)車輛同列車使用過程中，因不同材料的摩擦系數(shù)不同、制動(dòng)力存在差異，導(dǎo)致客車高磷閘瓦的摩擦環(huán)境變得更為復(fù)雜，受力沖擊頻繁。
  3）為保證閘瓦的耐磨性和制動(dòng)性能，高磷鑄鐵閘瓦含磷量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）高達(dá) 2%～2.5%，形成三元磷共晶為閘瓦提供摩擦性能，三元磷共晶為硬脆相。在閘瓦使用過程中，沖擊會(huì)在硬脆相處形成微裂紋，裂紋會(huì)很快擴(kuò)展成為貫通性裂紋，導(dǎo)致閘瓦斷裂。
  4）在標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)狀態(tài)下，瓦托與閘瓦配合精密，閘瓦在運(yùn)用中受輪瓦摩擦產(chǎn)生拉應(yīng)力，但在瓦托磨損變形或瓦托間隙過大情況下，閘瓦同時(shí)受到縱向剪切力。隨著列車的高速運(yùn)行，會(huì)受到較為頻繁的沖擊力，最終導(dǎo)致閘瓦出現(xiàn)裂紋。閘瓦裂紋位于瓦鼻兩側(cè)弧面與瓦托接觸點(diǎn)附近。在閘瓦裝車使用過程中，瓦鼻部位受交變應(yīng)力較為集中產(chǎn)生裂紋，經(jīng)擴(kuò)展形成的貫通性裂紋。

4 改進(jìn)建議

  1）加強(qiáng)對(duì)客車高磷閘瓦的質(zhì)量控制，采購(gòu)太鋼優(yōu)質(zhì)鋼板進(jìn)行生產(chǎn)，適當(dāng)提高閘瓦瓦背力學(xué)性能，增加閘瓦的力學(xué)性能和抗疲勞性能。
  2）在生產(chǎn)過程中加強(qiáng)磷元素的控制，加入稀土元素，提高鑄鐵性能；嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，將磷含量控制在中下限范圍。
  3）加強(qiáng)閘瓦生產(chǎn)過程的探傷，適當(dāng)擴(kuò)大探傷范圍。確保產(chǎn)品探傷符合要求，防止閘瓦出現(xiàn)裂紋后掉塊。
  4）在閘瓦生產(chǎn)時(shí)，對(duì)鑄造工藝過程進(jìn)行改進(jìn)，提高閘瓦瓦體鐵水的純凈度，提高閘瓦本體強(qiáng)度。
  5）加強(qiáng)使用過程管理，對(duì)磨損瓦托及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)或更換，對(duì)焊補(bǔ)瓦托打磨平整，防止閘瓦瓦鼻側(cè)面受力磨損產(chǎn)生斷裂。