淬火引轨早期失效分析和预防对策- .pdf

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1、ailure⋯I失效分析淬火引轨早期失效分析和预防对策赵鹏飞，汪广志【摘要1分析了钢轨淬火引轨工装使用寿命短的主要原因，提出了预防措施。结果表明，改进后的引轨使用寿命提高了1o倍，取得良好的效果。道岔钢轨全长表面感应淬火1．淬火引轨早期失效原因先从渗碳体尖端处的基体上产时，为了保证轨件两端头钢轨淬分析生，并向附近的基体不断生长扩火质量，需要在淬火钢轨两端引轨使用寿命与引轨头的材散成为裂纹。由于裂纹在铁素体加一个淬火引轨工装，感应加热质结构和现场使用维护等因素有中抵抗裂纹扩展的能力比在珠光器、喷雾盒、行走装置必须走过关。体中低的多，且裂纹在铁素体中引轨长度。淬火引

2、轨主要由手(1)引轨头烧肿龟裂引扩展传播的速度也比在珠光体中柄、夹板、引轨头等零件组成，轨的引轨头一般由u71Mn轨道快得多，因此导致引轨头表面形如图1所示。钢制作，有效工作长度范围为成龟裂。600mm，其中易烧损肿胀和产生引轨头肿胀的主要原因是组引轨在使用中存在使用寿命网状龟裂在轨顶面部位，长度约织变化引起的。受冷热交替作短，使用850～900次后淬火引轨160mm，如图2所示。用，引轨头的横断面上形成温度端头便烧损肿胀的十分厉害，影原因分析：U71Mn轨道钢材梯度，在同一界面上会同时存在响行走装置顺利前进和轨件结束料的主要化学成分：W=0．65％奥氏体、珠光

3、体和铁素体区域。端淬火质量等弊端。引轨平均月～0．76％，WM=0．65％～0．76％，由于各相的密度不同，在整个轨消耗8台，年工装制造费高达8万Wsi：0．1l％～0．58％。头断面上产生很大的热应力和组～97i元，造成公司道岔产品生织应力。在奥氏体一铁素体、奥可以看出，C、Mn等易氧产成本居高不下。化元素较多，导致引轨头高温氏体一珠光体转变过程中，在基引轨使用寿命短成为制约公稳定性和热循环性能不良，高体周围积累的微裂纹缝隙数目不司道岔热处理生产发展和难以降温抗氧化性能低。在钢轨加断增加，潮湿空气中的氧顺着微低成本的一大顽疾。钢轨淬火引热冷却过程中，引轨头上轨

4、观裂缝及缺陷向轨头内部不断扩轨早期失效报废有引轨头烧肿龟顶面1601TIrn长位置反复承受散，氧化生长伴随着产生不可逆裂和夹板脱焊两种形式。20℃一980℃一20℃--,980℃循环的体积膨胀，使轨头表面成为疏为此，本文对淬火引轨早期热冷作用，引轨头轨顶面发生严松组织体，严重的肿胀变形导致失效原因进行了分析，并对引轨重的氧化脱碳现象，表层为脱碳引轨头几何尺寸发生超差，车轮工装进行了设计结构和材料改后的铁素体，基体为珠光体。无法顺利通过。进。发生热疲劳龟裂的裂纹源首(2)夹板易睨落夹板易脱7I82。5j期理倦辱莓参磊’t工一热“’加工一www．metolwork／

5、ngl9$O．~omailure⋯I失效分析落主要是由于引轨在加工制造过扶手：下料一切割一热弯一夹板脱落是钢轨淬火引轨早期失程中存在焊接不牢固、虚焊等缺拼装焊接。效的主要方式。陷引起的。耐热活块：下料一锻造一划(2)改进型镶嵌淬火引轨原因分析：长钢轨淬火移动线一刨削一钻孔一拼装。结构设计选材合理，1Crl8Ni9Ti期间，钢轨弯曲变形严重，重心(2)加强现场工装管理使耐热钢代替u71Mn轨道钢引轨偏移倾倒，导致夹板头部承受巨用中发现夹板焊缝开裂要及时修头，使用寿命提高超过10倍。大的侧向扭力，撕裂夹板与引轨补，轨头烧肿后要及时磨修，定(3)每年可为公司节省6万头

6、上下颚的焊缝。另外，在引轨期检修引轨座。元淬火夹具制造费，效果显著。使用中，由于固定轴两端螺栓松3．效果动严重、挡套间隙过大等因素也2014年6～9月，我们将改进会导致引轨头失稳倾斜，夹板受型镶嵌结构淬火引轨安装在淬火力不均被拉裂。机床上，进行使用寿命测试，并2．预防措施与原引轨使用情况相比对，测试针对上述问题，制定了以下结果见附表。图1钢轨淬火引轨结构示意预防措施。由表中对比结果可以看出，1．淬火钢轨2．喷雾盒3．感应加热器(1)改进轨头结构形式和改进型镶嵌引轨比原先U71Mn~I4．行走装置5．引轨头6．夹板7．手柄材料在道岔热处理生产中，夹轨使用寿命多9～

7、10倍。主要原具工装追求的不仅仅是满足设备因是：u7lMn引轨头的高温氧化工艺要求，而且还有经济性，也为直线氧化曲线，表面的氧化膜就是淬火引轨应该价格低廉且具不能完全覆盖金属表面，进一步备较高的使用寿命。氧化能够继续进行。制作引轨头的材料需要良好而1Crl8Ni9Ti引轨头的高温的高温稳定性和热循环性能，其氧化为抛物线氧化曲线，氧化膜图2烧损肿胀龟裂的引轨头中最重要的就是高温氧化性能。致密覆盖金属表面且未因内应力1Crl8Ni9Ti钢具有上述特点，因过大而开裂，此时氧化膜能将金此用1Crl8Ni9Ti钢替代U71Mn钢属基体与雾状空气隔开，使得进嵌入耐热制作引轨

8、头。一步的氧化反应需要经