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客车高磷闸瓦断裂分析及改进措施

来源:添加时间:2019-11-22 01:00:31 点击:66
        高磷铸铁闸瓦是机车车辆消耗量最大的制动配件,从 1985 年开始我国开始推广应用高磷闸瓦,高磷铸铁闸瓦因具有良好的摩擦、磨耗、制动性能广泛应用于铁路行业。但其抗断裂性能较差,使用中瓦体裂纹普遍,时有闸瓦折断现象发生。

1 断裂形式

        闸瓦瓦鼻侧面发生断裂,断裂部位瓦鼻磨蚀严重,钢板厚度缩短约 2 mm,同时瓦背与瓦托接触部位没有磨损痕迹。裂纹位于瓦鼻两侧弧面与瓦托接触点附近。分析可能原因是由于在闸瓦装车使用过程中,瓦鼻部位受交变应力较为集中,疲劳磨损严重产生裂纹,经扩展形成贯通性裂纹,导致闸瓦断裂。

2 断裂闸瓦性能分析

        经检测分析表明,断裂闸瓦成分与金相组织均符合 TB/T 1661—91《铁道车辆高磷闸瓦》标准规定。因产品已破坏无法做力学性能检测,通过检查该块201703 批次闸瓦力学性能与耐压试验结果 ,均符合标准规定。

3 断裂原因分析

        本文通过对断裂形貌和成分分析,得出以下断裂原因。
        1)我国从 1985 年开始推广客车高磷铸铁闸瓦,当时设计使用条件为 95 km/h 以下,产品执行标准TB/T 1661—91《铁道车辆高磷闸瓦》制定较早,多年来未修订。20 世纪 90 年代列车时速在 100 km/h 以内,而如今客车已经过大规模提速,普遍运行速度在120 km/h 左右,有时更在高于 120 km/h 速度运行。因为产品自身的设计使用条件已无法满足现有客车运行需要,导致普遍存在客车高磷闸瓦裂纹现象。
        2)闸瓦制动车辆与合成闸片制动车辆同列车使用过程中,因不同材料的摩擦系数不同、制动力存在差异,导致客车高磷闸瓦的摩擦环境变得更为复杂,受力冲击频繁。
        3)为保证闸瓦的耐磨性和制动性能,高磷铸铁闸瓦含磷量(质量分数)高达 2%~2.5%,形成三元磷共晶为闸瓦提供摩擦性能,三元磷共晶为硬脆相。在闸瓦使用过程中,冲击会在硬脆相处形成微裂纹,裂纹会很快扩展成为贯通性裂纹,导致闸瓦断裂。
        4)在标准技术状态下,瓦托与闸瓦配合精密,闸瓦在运用中受轮瓦摩擦产生拉应力,但在瓦托磨损变形或瓦托间隙过大情况下,闸瓦同时受到纵向剪切力。随着列车的高速运行,会受到较为频繁的冲击力,最终导致闸瓦出现裂纹。闸瓦裂纹位于瓦鼻两侧弧面与瓦托接触点附近。在闸瓦装车使用过程中,瓦鼻部位受交变应力较为集中产生裂纹,经扩展形成的贯通性裂纹。

4 改进建议

        1)加强对客车高磷闸瓦的质量控制,采购太钢优质钢板进行生产,适当提高闸瓦瓦背力学性能,增加闸瓦的力学性能和抗疲劳性能。
        2)在生产过程中加强磷元素的控制,加入稀土元素,提高铸铁性能;严格按标准生产,将磷含量控制在中下限范围。
        3)加强闸瓦生产过程的探伤,适当扩大探伤范围。确保产品探伤符合要求,防止闸瓦出现裂纹后掉块。
        4)在闸瓦生产时,对铸造工艺过程进行改进,提高闸瓦瓦体铁水的纯净度,提高闸瓦本体强度。
        5)加强使用过程管理,对磨损瓦托及时进行修补或更换,对焊补瓦托打磨平整,防止闸瓦瓦鼻侧面受力磨损产生断裂。
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