Sammanfattning: Ytsprickor på järnvägsbärruller analyserades med användning av metoder såsom magnetisk partikelinspektion, kallsyratvätt och metallografisk undersökning. Resultaten visade att sekundära kylningsförbränningar som genererades under rullningsprocessen var den främsta orsaken till sprickor på rullarnas rullande yta. Genom att vidta åtgärder som att minska slipningssättet för rullens ände, öka den yttre diametern malningsbidraget och stärka hanteringen av ärmen, har brännskadorna orsakat av sekundär kylning eliminerats.
Nyckelord: järnvägslager; Roller; Slipning; bränna; spricka
Under det normala underhållet av NJ (P) 3226X1 järnvägsbilar med järnvägsbilar efter en underhållsperiod avslöjade magnetisk partikelinspektion en eller flera sprickor grovt fördelade längs den axiella riktningen på rullande ytan på enskilda rullar. Rullmaterialet är GCR15, och den längsta installations- och användningstiden för rullen är 18 månader. Den maximala körsträckan för bussen har nått 700000 kilometer. Följande text ger en detaljerad analys av fyra spruckna rullprover.
1. Inspektion och analys
1.1 Makroskopisk morfologiobservation
Makroskopisk observation och magnetisk partikelinspektion genomfördes på sprickmorfologin hos rullar i 4 prover (numrerade 1 # till 4 #), och inga andra former av skador hittades på deras rullande ytor och ändytor utom för sprickor. Rullarnas sprickmorfologi 1 # till 4 # visas i figur 1, bland vilka 10 sprickor med en längd av 4. 7-9 mm observerades på rull 1 #; Fyra sprickor med en längd på 4-9. 5 mm observerades på Roller 2; Totalt 11 sprickor med längder som sträckte sig från 3 till 20 mm observerades på Roller 3; Två sprickor med längder av 40 och 45 mm observerades på Roller 4.
1.2 Rutinprojektinspektion
The chemical composition, hardness, inclusions, and quenching and tempering structures of the four rollers were inspected in accordance with TB\/T 3010-2001 "Technical Conditions for Ordering High Carbon Chromium Bearing Steel for Railway Rolling Bearings", JB\/T 1255-2001 "Technical Conditions for Heat Treatment of High Carbon Chromium Bearing Steel Rolling Bearing Parts", and TB\/T 2235-2010 "Kvalitetskontrollstandarder för järnvägsrullslager". Resultaten visade att råvarorna och värmebehandlingskvaliteten på rullarna låg inom det kvalificerade intervallet och uppfyllde de relevanta standardkraven.
Figur 1 Crack Morfology of Roller
1.3 Syra tvättinspektion
Fyra spruckna rullar utsattes för kall syratvätt enligt JB\/T 1255-2001 standard, och det observerades att det fanns flera ljusgrå vita eller ljusa vita märken längs omkretsriktningen på rullande ytan på de fyra rullarna. Kanterna på de ljusa vita områdena var omgiven av mörka svarta ränder, och sprickpositionerna var alla i de ljusgrå vita eller ljusa vita områdena, som var typisk brännande morfologi. Rullarnas brännmorfologi 3 # och 4 # efter syratvätt visas av pilarna i figur 2 och figur 3.
Bild 2-3 # Roller Cold Acid Wash Burn Morfology
Bild 3 4 # Roller Cold Acid Wash Burn Morfology
1.4 Frakturanalys
Med hjälp av en trådklippningsanordning skars 4 # rullen horisontellt. Medan de skyddade den ursprungliga sprickan från skador, var den andra änden av sprickan på 4 # rullen manuellt kopplad. Frakturmorfologin efter öppning visas i figur 4. Observera sprickytan kan det konstateras att det finns radiella åsar på båda sidor av den elliptiska rutan (motsvarande det grå vita området på ytan som markeras av den elliptiska lådan i figur 3), såsom indikeras av pilen i riktningen som visas i figuren. Baserat på deras riktning kan det fastställas att det brända området på rullytan är sprickkällområdet.
Bild 4: Frakturmorfologi av rullspricka # 4
Metallografisk undersökning på båda sidor av 1,5 -sprickan
Välj det ljusa vita området längs omkretsen för 4 # -rullen, skär och slip det horisontellt och använd 4% salpetersyrakohol för att korrodera den innan du placerar den under ett mikroskop för observation. Det konstaterades att det inte fanns någon avkoppling på båda sidor av sprickan. Det extremt tunna vita ljusa skiktet på ytan var en sekundär släckt martensitisk struktur med ett djup av cirka 10-30 μ m, och den högtemperaturens tempererade struktur under ytan var ungefär 70-140 μm. Kärnan i matrisen var en normal metallografisk struktur. Sprickan börjar från det vita ljusa skiktet av sekundär släckt martensit på ytan och sträcker sig till matrisen. Den metallografiska strukturen på båda sidor av 4 # -valsen visas i figur 5.
Från ovanstående inspektionsresultat kan man se att en eller flera sprickor som förekommer på rullande ytan på enskilda rullar i järnvägslager är relaterade till sekundära släckningsförbränningar på rullytan.
Bild 5: Metallografisk struktur på båda sidor av rullen 4 #
2. Analys av brännskador
2.1 Undersökning och analys av användningen av spruckna rullar
Järnvägslager är nyckelkomponenter i fordonsbogien, installerade i par i axelboxen och smörjas med järnvägs IV -fett. De måste tåla vissa radiella och axiella belastningar, och vanliga fel inkluderar arbetsytor, trötthetssprickor, pitting och elektriska korrosionsmärken. När det gäller förekomsten av rullsprickor, fann undersökning på plats att förutom för några rullar med brännskador och sprickor fanns det inga avvikelser i utseende, smörjmedel och smörjstatus för andra delar av lagret. Magnetisk partikelinspektion bekräftade att inga sprickor hittades på de inre och yttre ringytorna; Enligt temperaturdata som registrerats av fordonsaxelens temperaturalarm kan man se att temperaturökningen på axelboxlagret också är normalt. Korrosion av den spruckna rullrullningsytan utfördes med användning av en 3% salpetersyra alkohollösning, och observation under ett 400x -mikroskop bekräftade att det inte fanns några tecken på elektrisk korrosion på rullningsytan. På grund av det faktum att sprickmorfologin för den felaktiga rullen är en längsgående rak spricka med olika längder, och platserna för förekomst är också på rullningsytan, är fördelningsmönstret för brännskiktet annorlunda än den orsakade av elektrisk erosion (fördelningsmönstret för det elektriska erosionsskiktet är mestadels cirkulärt båge). Därför kan det uteslutas att brännskador och sprickbildning av rullrullytan orsakas av dålig smörjning eller elektrisk erosion under drift av lagret. Därför kan man dra slutsatsen att bränningen på rullens rullande yta inträffade under tillverkningsprocessen, och sprickan av rullens rullande yta kan bero på initiering och förökning av trötthetssprickor på brännplatsen under växlande kontaktspänning.
2.2 Bildningsmekanism och egenskaper hos slipförbränningar
När bärande delar malas efter värmebehandling genereras höga temperaturer på ytan på delarna på grund av slipvärmen, vilket orsakar lokala förändringar i ytstrukturen och egenskaperna. Denna typ av defekt kallas vanligtvis slipförbränning. Slipförbränningar är vanligtvis uppdelade i två typer: en är högtemperaturtempererande brännskador; Den andra typen är sekundär släckningsförbränning.
Temperaturområdet för högtemperaturtempererande brännskador är över temperaturens temperatur till under den kritiska temperaturen AC1 för stålfasövergången, ungefär mellan 200 och 745 grader. Vid denna temperatur kommer de ytliga martensit- och återstående austenitstrukturerna att sönderdelas och omvandlas till martensit- eller martensitstrukturer, som har dålig syrakorrosionsbeständighet och verkar mörk svart efter kall syratvätt. Därför kallas högtemperaturtempererande brännskador också som "svarta brännskador".
Den lokala omedelbara högtemperaturen som genereras av Burns av sekundär kylningstyp sker över den kritiska temperaturen AC1 för ståltransformation, som är cirka 800 grader eller högre. Den ytliga martensitiska strukturen genomgår fasomvandling och omvandlas till austenit, som sedan kyls genom att skära vätska och återkylas för att bilda ett sekundärt släckande martensitiskt skikt. Denna struktur är inte lätt korroderad av syra, så efter kall syratvätt är ytan på brännskadorna grått vitt eller ljust vitt, och det omgivande området är mörk svart. Därför kallas sekundära kylningstypbrännor också som "vita brännskador". Den sekundära kylningstypen för brännskador kommer att generera betydande dragspänning på ytan på arbetsstycket, vilket kan inducera sprickor under vissa förhållanden. Under slipningsprocessen är det sekundära kylningsförbränningsområdet benägna att generera slipande sprickor under verkning av slipspänning. Vanligtvis är slipsprickorna mycket små och kan inte detekteras genom blotta ögonobservation. Magnetisk partikelinspektionsmetod måste användas för att identifiera dem.
2.3 Undersökning av brännskador på rullbearbetningsytan
Ytan på rullslipningen inkluderar ytterdiameterytan och två ändytor. Den yttre diameterens malningsprocess använder en genomsnittlig mittlös kvarn för kontinuerlig slipning, som är uppdelad i fyra processer: grov slipning, fin slipning, fin slipning och ultra precision. Totalt är 10 slip- och ultra precisionsprocesser slutförda. Rullens yttre diameter bearbetas med hjälp av en genomsnittlig typ av typ, med en liten matningshastighet och goda kylförhållanden och orsakar i allmänhet inte sekundära släckningsförbränningar. Precisionslipning av yttre diameterprocessen antar en helautomatisk CNC -centrumlös kvarn, som har automatisk diagnos, larm och skyddsfunktioner. När en abnormitet inträffar under bearbetningsprocessen kommer utrustningen att utfärda ett stoppkommando, och det är också omöjligt att producera cirkulära slipförbränningar. Undersökning av den grova slipning av yttre diameterprocessen, totalt 5009 inspektionsregister av rullsylning granskades och inget slipförbränningsfenomen hittades. Rulleränden ansiktsbehandling antar en horisontell dubbeländ ansikte kvarn för att slipa båda ändytorna samtidigt, uppdelade i grova slipning och fina slipningsprocesser. Efter undersökningen konstaterades att det fanns spår av stålhylsstam på rullarnas yttre diameter. Efter fin slipning av ytterdiametern och syratvättinspektion konstaterades att det fanns brännmärken på rullarnas ytterdiameter.
2.4 Reproduktionstest
En simuleringslipningstestplan har utvecklats för egenskaperna hos centrumlöst genom slipning, vilket innebär att konstgjort ökar slipningsmängden och hastigheten, inte i rätt tid klädsel sliphjulet, stänger av eller minskar skärvätskeflödeshastigheten, eller plötsliga strömavbrott under slipning. Dessa testförhållanden får temperaturen i slipområdet att snabbt stiga. Efter flera tester hittades endast repor och spiral -svarta brännskador på rullens yttre diameter. However, simulation tests were conducted on the double end face grinder under harsh grinding conditions (using increased end face grinding, worn old sleeves, reduced cutting fluid flow, wheel passivation, etc.), and the results showed burn marks of a certain width on the outer diameter surface of the roller (Figure 6), indicating that grinding the double end face on the horizontal axis double end face grinder will cause secondary quenching burns on the outer diameter surface of Rullen.
Figur 6 Bränningsmärken som genereras av slipning av dubbla ändar ansikten
Genom en djupgående analys av slipningsprincipen och egenskaperna hos den dubbla änden av malningsprocessen har det visat sig att när sliprullarna kommer in i de 25 cylindriska ärmarna på den cirkulära slipskivan på kvarnen. Slipskivan roterar och skickar rullarna in i slipningsområdet på sliphjulet. Slipskivan och sliphjulet roterar relativt varandra, och vänster och höger sliphjul samtidigt slipar de två ändytorna. Under slipning genererar den yttre diameterytan på rullen och den inre väggen i stålhylsan en stor friktion och bildar en omedelbar hög temperatur. På grund av det lilla gapet mellan hylsan och rullen är skärvätskan svår att svalna i tid. När slipningstillståndet försämras (såsom överdrivet bearbetningsbidrag på ändytan) kommer temperaturen snabbt att stiga över den kritiska temperaturen i stålfasövergången. När rullen roterar med slipskivan till återflödet av skärvätskan i den nedre delen, kommer den snabbt att kylas, vilket resulterar i att sekundär släckande typ bränner om ytbidraget för den yttre diameterprocessen är för liten, bränningsvävnaden avlägsnades inte och förblev på rullens yta.
3. Förebyggande åtgärder
När du använder en horisontell axel dubbeländkvarn för att slipa rullens ände, är rullens ytterdiameter benägna att brännas. Metoden för att förhindra brännskador är att minska den friktionella värmeproduktionen mellan hylsan innerväggen och rullens yttre diameter. De rekommenderade förebyggande åtgärderna inkluderar: (1) Justera processflödet och öka slipningsbidraget för rullens ytterdiameter efter att ha slipat det dubbla ändytan. Tillsätt den grova slipning av yttre diameterprocessen och justera den ursprungliga grova slipning av ansiktsprocessen med dubbla ändar och fin slipning av ansiktsprocessen efter den grova slipning av ytterdiameterprocessen; Innan den grova slipningen av den yttre diameterprocessen, justera slipningstillskottet för den yttre diametern efter slipning av dubbla änden från de ursprungliga 0. 06-0. 0 8 mm till {{8}. 18-0. rullens yta; (2) Minska slipningsbidraget för rullarnas dubbla ändytor. Clearance of the Double End Face har justerats från 0. 45-0. 60 mm till 0. 20-0. 40 mm, och en rimlig bearbetningslängd har formulerats. Den dimensionella förändringshastigheten efter värmebehandling styrs strikt för att säkerställa att den längddimensionen på rullen kommer in i den dubbla änden av malningsprocessen styrs inom standardtoleransområdet, vilket minskar skärkraften och friktionen på ärmens innervägg; (3) Förbättra ärmstrukturen. Gör en skärvätska som häller på den yttre ytan av hylsan, vilket kan göra det möjligt för skärvätskan att flyta smidigt in i ärmens innervägg under bearbetning, minska friktionsvärmen och undvika ytförbränningar; (4) Stärka hanteringen av viktiga fixturer som ärmar och implementerar strikt reglerna för att ersätta ärmarna. När antalet rullar som bearbetas i den dubbla änden av malningsprocessen når 200000 till 250000 eller rullningsanslutningsytan överskrider toleransen, måste alla ärmar bytas ut; Om det fortfarande finns brännmärken på rullens ytterdiameterytor efter dubbeländslipning och syratvättinspektion (tills den grova slipning av ytterdiameterprocessen), bör alla ärmar bytas ut; (5) Förbättra processdokument och standardisera standarder för tvättinspektion. Ange tidpunkten, frekvensen och mängden syratvättinspektioner, klargöra kraven för hantering av brännskador som upptäckts under syratvätt och identifierar snabbt och identifiera problem med brännskvalitet.
2025 maj3: eVecka WBM Produktrekommendation:
Fräs:
WBM producerar avsmalnande rulldies med hög effektivitet och automatisering. Rullar bildas på en enda automatisk kallhuvudpress och matas, klipps och stansas i matrisen i fem steg.
Vi kan producera olika typer och storlekar avsmalnande rulldies med kvalitetssäkring, inkludera: kombination av stans, utanför ärmen, bladet, kombinationsstans, matningscylinder, kombinationsdies, dubbelskiktshylsa, insats.
