列车制动系统用杠杆螺栓S-N曲线试验研究

以表面经过硬化处理的某列车制动系统用杠杆螺栓为例,采用X射线法测量其表面残余应力;分析杠杆螺栓受力特征,在保证弯曲应力不变、仅改变施力点位置的情况下,试验时将施力点向杠杆螺栓中心平移以增加力臂,降低试验载荷;基于杠杆螺栓受载点处拉伸应力与弯曲应力的关系,采用变更施力点后的4点弯曲加载方式,试验获得不同存活率下的杠杆螺栓S-N曲线,并采用扫描电镜观察断口形貌。结果表明:杠杆螺栓表面残余压应力为-256~-579 MPa,压应力会阻碍疲劳裂纹的萌生与扩展,使得疲劳裂纹并未萌生于螺栓表面,而是萌生于表面硬化层和内部材料的结合处;理论预测的杠杆螺栓断裂位置与实际试验结果一致,证明变更施力点加载方法的合理性;不同存活率下杠杆螺栓的S-N曲线方程均可用幂函数模型进行较好的表达,说明杠杆螺栓与常见金属材料的S-N数据分布规律具有相似性。

列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢的应力腐蚀敏感性

通过慢应变速率拉伸试验,得到列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢分别在室温、40℃和70℃3个温度下质量分数为3.5%的NaCl水溶液(简称3.5%NaCl水溶液)中以及在室温空气中的断裂时间、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率等不同性能参数;采用扫描电镜观察不同试样断口,并采用比值法、应力腐蚀敏感性指数(I_(SSRT))法及断口分析法研究试验材料的应力腐蚀敏感性。结果表明:在室温和40℃2个温度下3.5%NaCl水溶液中的试验材料断裂时间比值、抗拉强度比值、断后伸长率比值及断面收缩率比值均大于95%,I_(SSRT)值均小于5%,试样断口特征与室温空气中相比无明显差异,均体现出试验材料无应力腐蚀敏感性;而在70℃温度下3.5%NaCl水溶液中的断裂时间比值、抗拉强度比值和断面收缩率比值虽均大于95%,但断后伸长率比值却小于95%,I_(SSRT)值大于5%,且试样断口剪切唇明显比室温空气中大,只是微观断口边沿并未发现明显的二次裂纹和脆性层,意味着试验材料在该条件下虽有应力腐蚀敏感性,但并不显著,应力腐蚀导致材料力学性能的劣化具有参量选择性;在方法的应用上,比值法、I_(SSRT)值法和断口分析法对材料应力腐蚀敏感性的判定结果一致。

制动杠杆螺栓的断裂原因

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪等对机车制动杠杆螺栓的断裂原因进行了分析。结果表明:螺栓的断裂形式为由应力腐蚀造成的沿晶脆性断裂;螺栓在服役时其断裂处所受到的较大弯曲应力作用,以及螺栓的恶劣服役条件是螺栓断裂的外在原因,而螺栓组织中存在的沿轧制方向分布的带状铁素体、较大的夹杂物是螺栓断裂的内在原因;加强螺栓材料的质量控制并优化螺栓的热处理工艺后,螺栓没有再出现过断裂。

CRH5型动车组制动夹钳杠杆螺栓失效分析

从材质、受力情况、工艺、理化分析等方面对失效的CRH5型动车组制动夹钳杠杆螺栓进行了分析,通过计算和试验验证,确定了制动夹钳杠杆螺栓失效的根本原因,并提出了有效的预防措施。

一种制动杠杆螺栓用不锈钢热变形行为及锻造工艺

为研究一种制动杠杆螺栓用不锈钢材料的热变形行为及锻造工艺,利用热模拟试验机对材料进行了高温压缩试验,得到了该材料的真应力-真应变曲线和显微组织。将高温压缩试验得到的数据导入有限元模拟软件Deform-3D中,对制动杠杆螺栓的成形过程进行了数值模拟,分析了成形过程中的载荷-行程曲线、等效应力场分布等,最后根据优化得到的工艺参数设计了相应模具,并做了工艺试验,工艺试验得到的制动杠杆螺栓锻件充填饱满、尺寸符合要求、锻造流线分布合理,且锻件经过机加工后,没有发现锻造缺陷,符合使用要求。该研究对此类零件的生产具有一定的指导意义。