高强韧性轮辋用490CL车轮钢焊接开裂失效分析

采用闪光对焊制成的490CL车轮钢轮辋在扩口成型工序,从焊缝处开裂失效。通过宏观、微观断口形貌观察,化学成分和力学性能检测,显微组织检验,显微硬度测试及能谱成分分析,对高强韧性轮辋用490CL车轮钢焊接开裂原因进行分析。结果表明,焊缝开裂处存在一定面积的以氧化锰为主的焊接“灰斑”,降低了焊缝塑性,导致焊接好的轮辋在扩口成型时从焊缝融合线处开裂。从降低闪光留量、增加顶锻压强等方面调整焊接工艺参数,改善轮辋用490CL车轮钢焊缝质量,轮辋成型时焊缝开裂比率从1.5%降低至0.3%。

铁路客车车轮失圆故障声振特性研究

应用单轴滚振试验对轮辋故障报警轮对进行振动及噪声测试,测试结果能很好地反映出非圆化对轮对振动噪声的直接影响,轮对几何不圆的主阶次会以基频及其倍频呈现于测试数据中;为充分研究报警轮对在车辆维度的动力学及声辐射特性,建立了车辆-轨道耦合动力学模型及轮对声学仿真模型,并以实测车轮表面粗糙度为输入激励,结合试验和计算结果可知,动力学模型能够反映轮辋故障;在频域对比中,实测和仿真结果中低频带的30 Hz、35 Hz、52 Hz和104 Hz均有波峰对应,即来自主阶次9阶、17阶和中心波长为500 mm的车轮径向缺陷特征频率均能反映在仿真模型上;研究了跟随速度变化的动力冲击和辐射声压幅值,结果指出当前故障轮对的噪声超限。

机车轮辋缺陷相控阵超声检测的POD分析

车轮是列车关键的承载部位,轮辋周向及径向裂纹的存在可能对行车安全造成影响。当前在役机车车轮主要采用常规超声检测技术进行无损检测,存在入射角度单一,难以接收部分自然裂纹的反射回波等问题。为解决这些问题,结合现有机车无损检测工艺,利用数字模拟的方法,研究了当前常规检测角度对不同走向缺陷检出率(POD)的影响,并结合相控阵超声检测多角度扫查的特点,说明了检测角度在提高机车轮辋缺陷检出率中的作用。结果表明,相控阵超声检测利用了相控阵声束偏转优势,采用多个角度对检测范围进行交叉覆盖,对不同取向的缺陷均有较好的检测效果,缺陷检出率比常规超声检测的高;相控阵超声的优势主要体现在对缺陷走向的良好适应性以及对微小缺陷的高检出率上。

地铁车轮踏面对轮缘异常磨耗的影响与分析

针对上海地铁车辆车轮轮缘异常磨耗的问题,以3、4号线列车为例,进行了车轮踏面换型跟踪试验,研究了在不同车轮踏面下,车轮各参数值的磨耗情况。试验结果表明:在LM踏面下的轮缘厚度磨耗值明显小于DIN5573踏面,LM踏面能进一步降低轮缘磨耗。但由于LM踏面接触应力高于DIN5573踏面,因此4号线LM踏面出现了微裂纹情况,但微裂纹深度较浅,未形成踏面剥离,不会影响运营安全以及后期的镟修工作。此研究对列车减少轮缘磨耗以及后期车轮镟修工作具有参考价值。

基于LASSO-DBSCAN的机车车轮轮缘厚度尺寸动态测量数据处理算法研究

机车车轮轮缘厚度是评价机车运行安全的重要指标,为满足车轮运维单位对轮缘厚度的监测需求,提出基于LASSO-DBSCAN的机车车轮轮缘厚度尺寸动态测量数据处理算法。首先,基于人工测量数据,采用LASSO回归算法,并结合GOA优化算法进行参数调优,获取车轮轮缘厚度的变化趋势。随后,利用DBSCAN聚类算法标记并修正离群数据,建立滑动窗口降低数据波动。最后,基于最近一次的轮缘厚度人工测量数据,采用数量为10片车轮的样本数据,测试尺寸动态测量数据处理算法的效果。测试结果表明:车轮轮缘厚度尺寸动态测量的原数据绝对误差均值为0.32 mm,标准差为0.13 mm;经算法处理后,绝对误差均值下降至0.12 mm,标准差降至0.06 mm。经算法处理后的尺寸动态测量数据具有更高的精度和更好的稳定性。

轮辋侧向刚度对路噪提升相关性研究

为优化某款电动汽车路噪,采用仿真结合测试的方法,以轮辋侧向刚度为评价指标,对其轮辋进行模态仿真和试验对标,验证了轮辋侧向刚度可以在车型开发前期通过仿真计算,并提出具体指标进行相应控制,验证不同侧向刚度对噪声传递函数的影响,优化前后轮辋侧向刚度道路测试验证结果显示,在200~400Hz频段内,轮辋侧向刚度对整车路噪有显著影响。文章开展轮辋侧向刚度对路噪提升相关性研究验证,进一步验证了轮辋侧向刚度提高对路噪改善的影响,为优化电动汽车的NVH路噪提供了理论依据。

LA固定式轮辋轮辐探伤设备应用及改进

LA固定式轮辋轮辐探伤系统(简称LA设备)是动车组高级修阶段的关键配属设备,可以自动检测车轮轮辋和辐板疲劳缺陷,保障列车运行安全。部分检修车间同时执行动车和客车车轮探伤任务,二者在探伤工艺上存在不同。为响应新增客车车轮的探伤需求,提升LA设备利用率,分析并明确了动车和客车车轮探伤工艺的差异,并结合LA设备检测原理,评估了LA设备兼容客车车轮探伤的可行性,通过仿真计算、工艺改进和设备升级,实现了LA设备对客车车轮的检测,拓宽了设备的使用范围。

轧制工艺对高强度车轮AG650LW轮辋钢的组织和性能的影响

通过Gleeble-3800热模拟试验机对AG650LW钢进行动态CCT曲线测定和轧制工艺模拟试验,得出满足650 MPa轮辋钢性能要求的组织为由铁素体+贝氏体+少量的珠光体,其终轧温度840~880℃,卷取温度480℃,轧后层流冷却速率≥10℃/s,硬度≥220HV。试验钢卷的综合开裂率4.3‰,满足了用户的加工期望要求。

聚氨酯转向盘RIM技术探讨

对用RIM法制备自结友聚氨酯泡沫转向盘过程中可能产生的问题进行了讨论并对这些问题的处理措施作了归纳性总结。给出了用RIM法制备聚氨酯转向盘的比。适宜的工艺条件和一般性规律。

汽车轮辋与车轮旋转降阻关联性分析

通过仿真和风洞试验方法,总结汽车轮辋开口比在车轮旋转工况下对整车风阻的影响规律,并给出产品开发中的轮辋开口比建议值,分析车轮通风阻力矩与整车风阻系数关联性,从而分析车轮旋转降低风阻系数机理。分析结果表明:(1)车轮旋转工况的仿真方法采用旋转壁面法具有可信性;(2)车轮旋转工况下,开口比越小对降低整车风阻越有利,同时会增大旋转工况下整车风阻系数降低量;(3)车轮通风阻力矩影响量越大,越有利于旋转工况下降低整车风阻系数。

轮辋用车轮钢380CL焊后扩口开裂原因分析

采用光学显微镜、显微硬度计等对闪光焊接的轮辋用车轮钢380CL开裂试样进行检测分析。结果表明,车轮钢380CL中C元素含量超内控上限,闪光焊接时焊缝区域为快速高温加热,焊后冷却速度快,焊缝区淬透性提高,出现粗大的贝氏体组织;基体和热影响区显微硬度(HV0.1)为303~310,而焊缝区的显微硬度(HV0.1)为346,比基体和热影响区的硬度高12%~14%,硬度差异较大,轮辋扩口变形时各组织变形协调能力差,导致在焊缝和粗晶热影响区的交界处开裂。通过严控车轮钢380CL的化学成分,同时降低焊接热输入量,可细化焊缝组织,降低焊缝和基体、热影响区的硬度差,保证焊缝具有良好的塑性,降低轮辋成形开裂率。

车轮轮辋旋压机及旋压工艺研究

文章介绍了一种用于工程车辆钢制车轮轮辋加工的旋压机及旋压工艺方法,阐述了以冷旋压为核心工序的加工工艺流程,通过强力旋压、普通旋压、缩径旋压以及翻边等旋压工艺的有序结合,实现车轮轮辋的制造。该旋压机最大旋压直径为1000 mm,最大旋压件长度为500 mm,最大旋压毛坯厚度为30 mm,特别适用于直径457.2~635.0 mm的工程车辆车轮轮辋的旋压加工。同传统加工工艺相比,旋压加工能够显著提高材料的利用率及生产效率,具有良好的市场前景。

铁路车轮轮辋疲劳裂纹和踏面剥离掉块的微观伤损因素分析

以某型铁道车辆装用的3组(20个为1组)车轮(其中,1组车轮的轮辋出现疲劳裂纹,1组车轮的踏面存在剥离掉块,1组车轮运行30万km未出现伤损)为研究对象,采用ASPEX自动扫描电镜系统研究3组车轮轮辋中非金属夹杂物的组成、性质及定量关系,并采用扫描电子显微镜和金相显微镜,研究轮辋疲劳裂纹、踏面剥离的伤损形貌和特征,分析导致轮辋疲劳裂纹和踏面剥离的微观伤损因素。结果表明:辋裂车轮中的非金属夹杂物以脆性夹杂物为主,约占非金属夹杂物总数的85%,并且断口中存在的毫米级脆性氧化物类夹杂物属于冶炼或浇注过程中混入的耐材或熔渣等外来物,这是轮辋疲劳裂纹形成的主要原因;在踏面剥离掉块车轮和未损伤车轮中,塑性非金属夹杂物占绝对多数,分别约占非金属夹杂物总数的84%和93%,踏面剥离掉块车轮的踏面塑性变形层平均厚度约为1mm,为未伤损车轮踏面塑性变形层的10倍,说明踏面塑性变形层的相对变形量较大是导致车轮踏面剥离掉块的主要原因。

重型车辆铝合金轮辋挤压成形技术及应用

轻量化是重型车辆节约能源和减少排放的有效措施,是提高车辆性能的重要途径。针对重型车辆传统采用钢制轮辋质量大、难以有效减重的问题,为推进重载汽车轻量化进程,开展铝合金轮辋挤压成形技术及应用研究。系统研究变形温度、变形次数对7A04合金组织与性能影响的基础上,提出7A04合金逐次控制变形技术,在480℃下4次变形,可获得较好的综合力学性能,解决了高强铝合金常规成形塑性差的问题;开发的空心坯料反挤压成形技术,主应力分析表明可减小接触面上正应力,解决了铝合金轮辋成形力大的问题,在12.5 MN挤压液压机上实现10.0-20轮辋的整体成形。7A04合金轮辋替代传统钢制轮辋减重55%以上,已通过实车考核并批量应用,为装备的轻量化提供新的技术途径。

夹杂物对轮辋裂纹萌生的影响

列车速度的提高和车辆轴重的增加导致轮轨接触应力加大,引起车轮轮辋内部应力分布的变化。根据铸钢车轮轮辋金相分析结果,应用Goodier方程对轮辋处夹杂物和空穴周围的应力状态进行分析。在轮轨接触应力作用下,Al2O3球形夹杂物在其球体的"极点"位置产生应力集中,而空穴处于"赤道"位置,其应力更大。根据Murakami公式,以轴重为25 t的车轮为例,计算在不同运行速度下,距铸钢车轮踏面一定深度的夹杂物临界尺寸。其结果显示,在一定车速下,夹杂物的临界直径随距踏面深度的增加而增大;若深度一定,夹杂物的临界直径则随车速的提高而变小。当轮辋中夹杂物的尺寸大于该临界直径时,轮辋疲劳裂纹就可能萌生。

基于直方图均衡化与形态学处理的边缘检测

针对传统的边缘检测算子存在噪声干扰、边缘丢失和伪边缘干扰的问题,提出将传统的边缘检测与形态学处理和直方图均衡化有机结合的边缘检测方法。算法通过抗噪性参数P,引入权值将组合算法中图像增强处理与形态学的组合算法相融合获得较好的边缘。通过不同形态学算法在四种组合下边缘检测的效果分析和抗噪性参数P比较,实验结果表明,图像在有无噪声情况下效果基本一致,边缘完整性得到了很大的提升。该组合算法在抗噪能力、边缘丢失与伪边缘干扰处理上拥有较好的平衡,提高了边缘检测效果,为工业加工图形识别提供了一定的思路。

车轮径向疲劳试验有限元仿真及疲劳寿命估算

采用有限元分析方法,建立汽车车轮有限元模型,模拟车轮径向疲劳试验施加合理的载荷及边界条件。通过分析车轮试验过程中的应力变化情况,得出高应力集中区域及其各主应力值,运用疲劳寿命计算理论及ANSYS软件估算车轮的疲劳寿命。通过与车轮径向疲劳试验结果进行比较,结果表明高应力集中区域与实际裂纹位置吻合,预估的疲劳寿命与车轮实验寿命基本吻合,验证了有限元方法预估车轮寿命的有效性,为以后对车轮进行结构改进起指导作用。

轮辋滚压成形的数值仿真技术

滚压成形工艺是轮辋加工的主要成形工艺,在工程中得到广泛运用。基于有限元软件ABAQUS动力显式算法,对轮辋滚压成形数值仿真技术进行了研究,并讨论了加工过程中侧向力问题。运用和以往文献不同的建模方式,分析建模中单元选择、边界条件、加载曲线等关键问题,提出了适合轮辋滚压的数值仿真方法。仿真计算表明,轮辋滚压成形仿真结果与试验具有好的吻合性,且具有中心定位准确,计算效率高的特点,提高了工程适用性。同时侧向力研究表明,降低进给速度可以有效减小滚压侧向力。

TC4钛合金轮圈热旋成形技术研究

针对TC4钛合金轮圈的结构特点,设计了钛合金轮圈热旋的模具结构,研究了TC4钛合金的热变形特性,分析了钛合金热旋翻边过程成形缺陷的产生原因,最终获得了钛合金轮圈的合理热旋工艺.研究表明,采用分瓣组合模具是成形钛合金车轮合理的模具结构方案,热旋工艺参数对钛合金轮圈的成形质量有显著的影响.TC4钛合金轮圈的适宜翻边温度为600～700℃,采用略小于坯料壁厚的间隙（小于坯料壁厚的10%左右）及较小的进给比（f≈0.1 mm/r）可有效防止翻边起皱和开裂.直边较短的轮圈采用直线轨迹可一道次翻边成形.

考虑轮齿修形的电动车轮边减速器动态啮合性能研究

为揭示考虑修形条件下电动车轮边减速器啮合特性与动态特性,提出三种轮齿修形方案,建立电动车轮边减速器啮合模型,获取不同修形方案下的轮齿啮合印痕;考虑修形条件下的系统刚度激励与传动误差激励,建立了电动车轮边减速器多体多自由度系统动力学模型,获取系统动态啮合力与动态轴承支承响应。结果表明未修形条件下,轮齿啮合印痕分布较差,边缘接触明显;高速级单独齿向线性修形与起鼓修形可有效改善啮合印痕,低速级齿向采用线性修形配合起鼓修形,齿形采用起鼓修形或压力角修形可有效改善啮合印痕;三种修形方案使得输入高速级与输出低速级传动误差与动态啮合力,各轴动态轴承支承响应均明显改善,推荐在电动车轮边减速器设计中采用齿向线性或起鼓修形配合齿形起鼓修形。