高速列车制动盘温度场的建模及分析

高速列车在制动过程中,制动盘在制动块的摩擦力作用下温度急剧升高,从而产生了热应力。过高的热应力往往会引起制动盘的疲劳破损,因此在设计制动盘时考虑温度场的影响非常重要。对速度为300km/h的列车在紧急制动工况下的制动盘,建立了含有局部内热源的数学模型和瞬态热传导方程。采用微分求积法,对热传导方程中的温度函数进行关于空间坐标的离散,得到了离散节点上仅含时间自变量的温度函数表示的一阶常微分方程组,然后采用龙格-库塔法求解。最后,对Mechanite Cast Iron G.C.40、AISI301、Chromium Copper Casting三种材料制造的制动盘进行分析和计算,得到了制动过程中温度随时间和沿轮轴半径的变化情况。结果表明:导热好的材料的温度沿径向分布的均匀程度好;制动过程中有动压力作用时,导热好的材料在有效摩擦区域沿径向的温度场与热流的分布规律基本一致,并逐渐趋向于稳态值。

微量合金元素对激光熔覆高速列车制动盘组织的影响

对高速列车制动盘进行表面改性提高耐磨性是制动盘发展的趋势,但激光熔覆镍基自熔性合金粉末后显微硬度过高,且随熔覆层厚度增加开裂趋势越明显。为此,研究采用微合金化技术,探索微量合金元素对熔覆层组织及性能的影响,通过依次添加不同含量的V、Ti、B、Si等合金元素,优化粉末配比,进而达到改善熔覆层目的。研究结果表明:Ti粉末晶粒细化的效果比V粉末更加明显,最佳添加量为1%;B粉末、Si粉末优化含量分别为3.5%和4.5%。熔覆试样摩擦磨损性能测试表明:优化配方的合金粉末熔覆层磨损率低,耐磨性佳,与微观组织观察、显微硬度及成形性的结果相吻合。