托轮铸钢件气孔缺陷的分析及预防措施

为了解决托轮铸钢件在生产过程中气孔缺陷多、生产质量一致性差的不足,从气孔缺陷来源、气孔类型、气孔形成原理等方面进行了深入研究,并提出了改善砂型配比、增加通气绳和修改工艺浇注系统等针对性的预防措施。应用实例表明,通过实施预防措施,有效避免了托轮铸钢件气孔类缺陷的发生。

HXN_(3B)型调车机车换装B+级铸钢轮心试用考核研究

材质为ZG310-570的HXN_(3B)型调车机车用铸钢轮心易出现探伤线性聚磁缺陷,为此生产企业试制了B+级钢材质的轮心。为验证B+级钢轮心的服役性能,须在轮心批量装车前对其进行试用考核。基于目前试用考核规定较为宏观的现状,从线路及环境、安全应急预案、装车数量及周期、试用考核期间的跟踪和监测、试用考核结束后的拆检、试用考核结果的评价等6个方面设计制订适用于B+级钢轮心的试用考核方案,并通过线路试用考核过程及结果、生产企业后续的轮心成品合格率数据综合验证所设计试用考核方案的可行性。研究内容为HXN_(3B)型调车机车可换装B+级铸钢轮心提供技术支撑。

SCR9000铜杆生产线铸轮喷砂机的研制和应用

SCR9000铜杆生产线是广州江铜铜材有限公司2019年从美国南线公司引进的生产线,铸轮直径达到3660 mm,重量4.5 t。铸轮在使用一段时间后需要下线对铜环表面进行喷砂处理,清理表面杂质,以形成特定粗糙度,提高表面强度。传统铸轮喷砂一般以普通黄砂为媒介,采用人工喷砂方式,工作环境恶劣。通过自主研究和设计,研制了可自动运行的、适用于SCR9000铜杆生产线的铸轮喷砂机。

新材质重载货车车轮性能研究

针对目前我国重载铁路货车车轮运用情况不佳的现实,为提高车轮抗磨耗性能,同时兼顾车轮抗热损伤性能,研究车轮材质,分别确定辗钢重载货车车轮和铸钢重载货车车轮的材质成分设计方案,并试制出车轮样品。对试制的车轮样品分别进行磨耗性能研究、力学性能与微观组织分析、抗热损伤性能研究。结果表明:试制的辗钢车轮样品抗磨耗性能和强度分别比普通CL60辗钢车轮提高约40%和25%,铸钢车轮样品抗磨耗性能和强度分别比普通ZL—B铸钢车轮提高约30%和25%;2种车轮样品的显微组织均为细珠光体与少量沿晶界分布的铁素体;2种车轮的抗热损伤性能均可满足我国重载货车实际运用条件要求。

铸钢轮材料在700℃～20℃热循环下断裂机制分析

研究铸钢车轮材料在700℃～20℃热循环温度幅下热疲劳破坏规律。实验结果发现，试样表面出现大量的氧化腐蚀坑，表面主裂纹优先通过这些腐蚀坑扩展。试样表面的氧化腐蚀及氧化皮剥落均比次表层严重，表面的开裂也加速了次表层裂纹的形核和扩展。断口上的二次裂纹以沿晶为主，穿晶为辅，说明蠕变损伤导致晶界弱化。断口处腐蚀坑和夹杂物的开裂对试样热疲劳损伤有重要的促进作用，同时，断口上和表面的破坏互相促进，加深了试样的损伤程度。

铸钢车轮铸造工艺模拟与优化

采用View Cast软件对铸钢车轮辐板处疏松缩孔的形成机理及分布规律进行了数值模拟研究。模拟研究结果表明,在铸造凝固过程中车轮辐板的最薄部位和轮辋辐板之间的过渡部位会出现不同程度的疏松缩孔现象。原因是辐板最薄处的冷却速度过快,阻断了过渡部位在凝固过程中的补缩通道,增加了形成缩孔的可能性。通过对铸造工艺进行改进,采用施加保温材料的方法,可以达到轮辋向辐板顺序凝固,从而减少形成缩孔和疏松的倾向。

镍基热喷涂层对列车车轮铸钢抗制动热疲劳损伤作用机制探讨

这里主要研究了镍基热喷涂层对车轮铸钢材料抗热疲劳的作用机制，分别对有涂层试样和未涂层试样进行了450～20℃温度幅下热疲劳试验．研究发现，镍基涂层试样在涂层表面出现一些腐蚀坑和微裂纹，但具有层状结构的韧性镍基涂层未出现剥落现象，涂层层状结构阻碍了涂层裂纹向基体的传播，镍基涂层很好地避免了基体材料的热疲劳损伤．而在同等条件下，未涂层试样不论是表面还是断口处都已经遭受到了较为严重的破坏。

B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线重构方法

为实现任意可靠性水平疲劳强度设计、寿命预测和可靠性评定,提出了B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线的重构方法,应用Monte-Carlo模拟技术在可接受误差范围内重构了B级铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据,依照常规法测定了B级铸钢中、短寿命范围的可靠性S-N曲线,应用概率疲劳极限外推法获得了包含中、短和长寿命范围的可靠性曲线。在此基础上,考虑工程应用实际情况,推导出了任意概率水平下的里程可靠性曲线。重构获得的疲劳极限及S-N数据最大模拟误差分别只有0.15%和0.07%,较好再现了原始数据,对曲线的外推使其合理性达到生产需要的104km以上,说明曲线重构方法可获得所需疲劳可靠性S-N曲线。

铸钢车轮材料热喷涂层热疲劳试验断口特征分析

分析了某铸钢车轮试样热喷涂层热疲劳试验断口特征。在铸钢车轮材料表面分别热喷涂铁基和镍基两种合金涂层,进行450℃-20℃下热疲劳试验,对断口形貌进行观察。研究发现,铁基与镍基涂层的抗氧化能力优于铸钢车轮材料,表面氧化腐蚀是涂层试样热疲劳损伤的一种主要形式。在热循环过程中涂层本身出现一些开裂,但韧性涂层并未剥落,涂层层状结构阻碍了裂纹向基体的传播,涂层保护了基体。相比之下,镍基涂层效果更好。

450℃～20℃循环温度幅下车轮铸钢热疲劳破坏行为探讨

研究了一种铸钢车轮材料在450℃～20℃热循环下破坏行为．试样在经受热疲劳实验之后，利用光学显微镜和扫描电镜分别对试样表层、次表层和断口进行观察，综合得到试样的热疲劳破坏机理．研究发现，试样表面未出现明显的破坏，仅有一些腐蚀坑和微裂纹；次表层上主要分布着少量细小的氧化腐蚀坑，次表层和表层的失效非常吻合．试样断口上发现了一些二次裂纹和典型的局部脆性断裂特征，这表明尽管试样表面破坏尚不明显，但试样内部已经出现了开裂现象．实验还发现试样内部的一些夹杂物成为一种重要的热疲劳裂纹源，断口二次裂纹优先沿着试样内部的一些缺陷扩展．

ZG230-450铸钢的重构疲劳可靠性S-N曲线

给定若干概率水平的常规疲劳可靠性曲线只能做相应概率水平的疲劳设计与寿命预测,要实现任意可靠性水平的疲劳设计、寿命预测和可靠性评定,需要重构全概率疲劳可靠性S-N曲线。首先应用Monte Carlo模拟技术在可接受的误差范围重构了铁道车辆ZG230-450车轮铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据。然后应用广义极大似然法测定了其中短寿命范围的可靠性S-N曲线。最后应用概率疲劳极限外推法获得了该材料中短和长寿命范围的合理疲劳概率S-N曲线。并进一步发展了适于车辆结构用万公里单位表征的可靠性曲线。应用该曲线可实现任意可靠性水平的疲劳可靠性设计、寿命预测和可靠性评价。

车轮铸钢热疲劳裂纹损伤行为研究

确定了车轮铸钢循环温度范围与循环次数间幂指数关系。其热疲劳损伤有两种主要形式；在低循环上限温度，表面氧化轻微，形成少量表面氧化腐蚀坑；在高循环上限温度，表面氧化严重，厚氧化膜剥落，大量的氧化腐蚀坑及微裂纹形成，并连接成细长主裂纹。表面氧化对热疲劳裂纹扩展有重要作用。

B级车轮铸钢的疲劳可靠性设计Goodman-Smith图

为获得任意可靠性水平下铁道车辆B级车轮铸钢的疲劳设计依据,利用材料的概率机械性能、疲劳极限、中短与长寿命范围的疲劳S-N曲线参数,确定该铸钢的疲劳可靠性设计Goodm an-Sm ith图.图中用车辆行驶里程度量车轮的疲劳寿命.采用Goodm an修正考虑平均应力效应,疲劳强度由中短与长寿命范围的概率疲劳S-N曲线确定.图中八边形的顶点坐标由全概率模式求解.

一种车轮铸钢材料热疲劳断裂特征分析研究

分析一种车轮铸钢材料在 75 0℃和 2 0℃之间不同温度循环范围的热疲劳断口形貌特征。在循环上限温度超过 0 .5 Tm 时 ,热疲劳损伤是蠕变损伤占主导地位 ,沿晶脆性断裂为主要机制。在循环上限温度低于0 .5 Tm 时 ,热疲劳断裂机制为以解理为主要特征的穿晶断裂。随着循环上限温度进一步下降 ,热疲劳损伤程度较轻 。

铸钢车轮气孔、夹渣缺陷产生的原因与防止措施

分析了铸钢车轮件气孔、夹渣缺陷的形成原因,提出了相应的解决措施,并在生产中得到验证,使废品率显著下降。

车轮铸钢铁基合金涂层改善热疲劳损伤的强化机制

用扫描电镜分析研究了铁基合金涂层对车轮铸钢材料抗热疲劳损伤机制的影响。结果表明,铁基涂层试样表面出现一些腐蚀坑和微裂纹,但并未出现剥落现象,涂层有效地阻碍了微裂纹向基体的传播,较好地避免了基体材料的热疲劳损伤。而在同等条件下未涂层试样不论是表面还是断口处都已遭受了较为严重的破坏。

铸钢车轮的显微组织研究

在分析美国 Abex公司和 Griffin公司铸钢车轮的性能、化学成分的基础上 ,对这两家铸钢车轮的显微组织进行了研究。结果表明 ,铸钢车轮显示高强度、高硬度与低塑性、低韧性的特点 ,其原因是由于碳含量较高和少量合金元素 Cr、Ni、Mo和 Cu的存在 ,以及原始铸造组织的粗大 ,使得铸钢车轮热处理后踏面形成索氏体 (或与上贝氏体的混合 )组织 ,辐板部位为粗大珠光体。

铸钢车轮铸造工艺设计及模拟优化

运用传统的铸造工艺设计法,设计车轮的初始工艺,通过ViewCast模拟软件对车轮初始铸造工艺的凝固过程进行数值模拟,分析了缺陷形成的原因。并通过ViewCast软件调整冒口尺寸、增加冷铁,进行工艺优化,对用优化工艺进行的充型和凝固过程进行了模拟。结果表明,经过优化的工艺,冒口、冷铁、浇注系统的尺寸和位置是合理的,实现了铸件的顺序凝固,消除了缩孔、缩松缺陷。

长水口氩封保护浇铸对车轮钢Φ450mm圆坯质量的影响

钢包长水口采用氩封保护浇铸后,可有效降低钢中气体含量。检验结果表明,马钢车轮钢Φ450 mm圆坯的T[O]由未进行氩封保护浇铸时的49．3×10-6降到27．9×10-6,夹杂总量由29．7×10-6降至14．8×10-6,铸坯质量明显改善,车轮的力学性能显著提高。

重载铁路运输及其车轮使用状况概述

国内外重载铁路运输的情况表明,实施重载运输大大提高了铁路的运输能力,降低了运输成本.指出提高轴重是世界各国发展重载运输的一项重要举措.随着铁路运输重载和高速的不断实施,车轮的工作环境越来越苛刻.对车轮在重载运输中的使用情况及主要的失效形式进行了阐述.铸钢车轮以其工艺流程短,工艺简单,成本低廉等特点,在我国重载铁路上的使用前景广阔,补充了辗钢车轮生产能力的不足、打破了货车车轮独家经营的局面,同时对辗钢车轮质量的提高也具有促进作用.