【文章內(nèi)容簡介】 4．由于材質內(nèi)部缺陷，或設計、工藝及運用上的不適當所引起的。5．軸頸表面進行機械加工時，軸頸與防塵板座交界處、防塵板座與輪座交界處的圓弧過渡不良，圓弧半徑太小或留有刀痕，會使應力集中情況加重，因而降低車軸的疲勞極限，導致裂紋的產(chǎn)生。6．違章電焊、碰傷軸身及電焊燈火痕跡等也都會降低車軸疲勞極限，以致先期出現(xiàn)裂紋。7．滾動軸承車軸由于滾動軸承的損壞，出現(xiàn)軸承內(nèi)圈崩裂、滾子破碎等故障，就會造成軸承激熱，車軸折斷。 車軸磨損1．軸頸磨損：滾動軸承的軸頸，由于滾動軸承故障造成內(nèi)圈松弛，內(nèi)圈與車軸軸頸部產(chǎn)生了滑動摩擦造成軸頸磨損。2．滾動軸承車軸的軸端螺紋部分，經(jīng)過長時間的運用會因磨耗而失去緊固作用。防塵板座部分，由于組裝防塵軸承后檔不當，易于產(chǎn)生擦傷、凹痕及縱向劃痕。3．軸身擦傷：由于制動拉桿、杠桿等組裝不良與車軸接觸造成軸身磨傷。磨傷過甚時，車軸磨傷處會引起應力集中，導致車軸裂紋。4．車軸磕碰傷：輪對在運用和運輸時軸身有可能被磕碰打擊而損傷。5．電焊打火：在貨車焊修時，有時也會發(fā)生因電焊地線接的不當，造成電流通過車軸將軸身打傷。 車軸彎曲車軸彎曲的主要原因是由于貨車脫軌時，使車軸受到劇烈的振動，或在組裝輪對時操作不當而造成的。貨車脫軌時應退缷軸承，檢查軸頸彎曲度，以頂針孔為基準，旋轉一周，測量后肩處半徑尺寸的變化量。沿車輪圓周測量輪對內(nèi)側距離，如果任意兩處相差超過3mm,則車軸彎曲過限，要更換輪對。車軸加修時，可將彎曲處旋除，旋除后的軸身尺寸允許比原型公稱尺寸減少4mm。 車輪損傷形式車輪的損傷形式有車輪踏面剝離、擦傷、局部凹陷、碾寬、圓周磨耗超限及裂紋、缺損、粘有熔化金屬；輪緣厚度超限或輪緣垂直磨耗超限，輪緣缺損、裂紋、碾堆：車輪裂紋、輻板孔、輪轂裂紋。 踏面剝離一、損傷性質車輪是貨車的重要走形部件，在使用中其受力狀態(tài)復雜、服役條件惡劣及其材質或制造上的缺陷等會產(chǎn)生各種損傷，而且多發(fā)生在車輪的踏面，最常見的為踏面剝離。在運用中車輪踏面整個圓周或局部出現(xiàn)不規(guī)則網(wǎng)狀裂紋、龜紋狀裂紋或層狀金屬剝落，從長期研究和機理分析來看，車輪剝離主要分為制動剝離、接觸疲勞剝離、擦傷剝離這三種；從材料失效機理上主要可以歸結為兩類：一類是由交變接觸應力引起的接觸疲勞損傷，另一類是由摩擦熱循環(huán)引起的熱疲勞損傷。二、產(chǎn)生原因1．制動剝離時由于在不合適的制動條件下，閘瓦與車輪接觸部位產(chǎn)生高熱導致車輪表面金屬相變等，踏面制動時，輪瓦接觸部位的摩擦產(chǎn)生高熱使踏面局部瞬間加熱到相變點溫度以上，隨后冷卻時形成所謂熱機械作用的馬氏體白層，脆硬的馬氏體白層在輪軌接觸應力、熱應力和組織應力作用下極易碎裂和薄片狀脫落，在隨后輪軌接觸應力作用下，將發(fā)展成為大面積剝落掉塊。車輪踏面制動剝離前所產(chǎn)生的熱裂紋起源于熱影響層的馬氏體白層處。由制動產(chǎn)生的熱影響層和熱應力是指踏面局部金屬受制動摩擦熱作用，引起金相組織和殘余應力狀態(tài)變化的物理現(xiàn)象。熱影響層的深度取決于最惡劣的一次制動熱輸入的影響，在相同的制動熱影響作用下，熱影響層的厚度和熱應力只取決于摩擦熱溫度及其持續(xù)時間和溫度梯度。鋼的化學成分至影響熱影響層處馬氏體轉變的厚度和硬度，不同硬度和厚度的馬氏體轉變層，在輪軌接觸應力和熱應力作用下產(chǎn)生裂紋的傾向無明顯差別。馬氏體白層硬度很高，時萌生裂紋的主要原因，裂紋的擴展速率和擴展法相與車輪、輪箍的殘余應力狀態(tài)有關。輪輞經(jīng)熱處理后沿輪輞圓周方向將產(chǎn)生壓縮應力，周向殘余壓應力可以減緩或抑制踏面上疲勞裂紋沿徑向擴展。因此，當車輪踏面出現(xiàn)較淺的熱影響層時，輪輞仍為殘余壓應力狀態(tài)，產(chǎn)生于馬氏體白層處的裂紋的擴展主要受輪軌接觸應力控制，疲勞裂紋擴展方向逐漸傾斜和轉向到平行于踏面，導致形成剝離掉塊損傷。2．接觸疲勞剝離時由于輪軌接觸應力累計到應變所致，通常與車輪硬度、強度有關，車輪鋼的接觸疲勞抗力主要取決于鋼的強度和夾雜物的含量和大小。GB8601—1988車輪標準中，規(guī)定了普碳車輪踏面下30mm處的抗拉強度為910~1155N/mm2。實物車輪踏面接觸應力作用部位的抗拉強度一般約為1000 N/mm2，輪箍的抗拉強度略高一些，屈服強度ss約為600 N/mm2，此時的t45max是位于踏面下3~4mm部位處。但如列車在小半徑曲線上行駛時，將使車輪踏面表層金屬產(chǎn)生嚴重的塑性變形，致使珠光體層片碎裂而形成微孔洞，并由此萌生疲勞裂紋，疲勞裂紋源位于踏面表層并呈多源特征，當應力虛幻達到一定周期后，則裂紋沿與踏面承一傾角（約45176。）向輪輞內(nèi)部擴展，最終會在踏面發(fā)展成疲勞掉塊形成剝離。3．擦傷剝離是由于車輪與鋼軌之間出現(xiàn)局部摩擦或滑動摩擦，摩擦高熱導致車輪表面金屬相變，出現(xiàn)硬而脆的馬氏體，并在隨后輪軌接觸作用力下該部位剝落，運行中的車輪當緊急制動或制動力過大時，都將會產(chǎn)生抱閘，由于列車仍具有一定的慣性向前運動，當慣性大于輪軌黏著力時，就會出現(xiàn)輪軌滑行或蠕滑現(xiàn)象，因為產(chǎn)生不同程度的摩擦熱，這種摩擦熱的溫度很高，極易達到相變點以上，即高溫奧氏體相，在迅速冷卻時，硬而脆的馬氏體便形成，這種熱損傷現(xiàn)象為擦傷。隨著車輪的滾動運行，馬氏體部位極易碎裂、脫落，由擦傷而引起的剝離便形成，即局部擦傷剝離。 踏面制動熱裂紋一、損傷性質車輪踏面周向存在較規(guī)則的“刻度”狀裂紋，一般出現(xiàn)在踏面閘瓦制動方式下。二、產(chǎn)生原因當車輪被強烈制動時，其輪輞踏面表層形成一受熱層，由于受熱層的熱膨脹受到輪輞冷金屬基本的約束，在受熱層內(nèi)產(chǎn)生周向壓縮應力，隨著制動過程中車輪受熱層溫度升高到足以改變踏面下區(qū)域的應力狀態(tài)時，由熱處理、加工硬化和熱膨脹所形成的周向壓應力之和達到車輪鋼的屈服極限而使受熱層局部產(chǎn)生塑性變形，溫度進一步升高，受熱層普遍屈服，產(chǎn)生較大的塑性變形，從而使受熱層的周向壓縮應力松弛，氣候隨著受熱層的冷卻，在受熱層內(nèi)產(chǎn)生周向拉應力，以后的每次制動都能將重復受熱層由周向拉應力下降→周向壓應力→發(fā)生塑性變形→周向拉應力這一低周應變疲勞的循環(huán)過程，即熱疲勞，這個過程需要極高的熱輸入，否則難以改變原有的應力狀態(tài)，由受熱引起的低周應變疲勞時十分殘酷的疲勞過程，經(jīng)較少周次的循環(huán)后就會萌生疲勞裂紋，我們將它稱之為熱裂紋，在熱裂紋形成過程中，有時伴有馬氏體白層的出現(xiàn)。 輪緣根部熱裂紋一、損傷性質車輪輪緣根部存在“蟾蜍”皮狀微細裂紋。一般危害性不大，微細裂紋可不進行處理，裂紋較深時直接旋修即可。二、產(chǎn)生原因列車在彎曲道行駛時，由于輪緣與鋼軌之間的接觸和摩擦而產(chǎn)生熱應力，在這種熱應力的作用下輪緣根部產(chǎn)生細小裂變。 車輪踏面擦傷一、損傷性質車輪踏面呈現(xiàn)類似橢圓形痕跡，該部位局部凹陷，一般情況一條輪對的兩個車輪對稱部位均能看到擦傷形貌。擦傷深度較深時，會降低列車運行平穩(wěn)性，產(chǎn)生振動并對軸承等部件產(chǎn)生危害。從金相觀察來看，損傷部位有較厚的馬氏體層，正如前所述，馬氏體層的出現(xiàn)時由于車輪承受高熱的結果，因此它也屬于車輪熱損傷范疇，而這種損傷的特點大多數(shù)情況下是對稱的，所以應該與車輪制動熱裂紋所產(chǎn)生的熱源區(qū)分開來，它的熱源時由于車輪被抱死而在鋼軌上滑行所產(chǎn)生的熱。經(jīng)研究表明，由于這樣的原因而產(chǎn)生的熱不會導致熱裂紋的形成。雖然由于車輪的滑動可引起組織的變化，但在制動車輪的圓周表面并未發(fā)現(xiàn)熱裂紋的存在。二、產(chǎn)生原因在制動過程中，由于多種因素影響（如司機操作不當，制動系統(tǒng)不佳，輪軌黏著力降低等），造成車輪被抱死，導致車輪與鋼軌之間產(chǎn)生強烈摩擦，摩擦熱使車輪踏面局部產(chǎn)生相變，形成硬而脆的馬氏體組織，嚴重時會導致擦傷處剝離掉塊。如果在運行期間發(fā)生車輪抱死，則輪軌原先較小的接觸表面由于滑動摩擦而遭磨損呈橢圓狀，并且接觸表面擴大（在新的輪、軌斷面上橢圓表面的長軸為3～8mm）。隨著車輪在鋼軌上滑動，就會發(fā)熱，而導致整個車輪輪輞上滑動部位周圍區(qū)域受熱并發(fā)生組織上的變化，產(chǎn)生馬氏體，由于馬氏體的硬脆性，隨著車輪的滾動，馬氏體部位極易碎裂、剝落，而導致車輪踏面損傷，這種損傷形式稱之為擦傷。車輪踏面擦傷的出現(xiàn)是由于在制動或緊急制動時，出現(xiàn)閘瓦抱死車輪的現(xiàn)象，使輪軌間劇烈摩擦踏面形成近似于橢圓形的傷痕。摩擦產(chǎn)生的高溫使踏面金屬組織變硬變脆，在列車荷載多次作用下，較淺的擦傷可能由于與鋼軌磨耗而消失，較深或多次重復擦傷可能發(fā)展成為踏面剝離。擦傷車輪是可以通過旋修消除的。 車輪踏面“斜裂紋”一、損傷性質車輪踏面靠近輪輞外側面處存在約為45176。方向的排列規(guī)則的斜向裂紋，該處有時會看到因斜裂紋導致的剝離現(xiàn)象。二、產(chǎn)生原因列車在彎道行駛時，特別是在曲率半徑較小的彎道處，由于輪軌之間的滾動接觸應力過大，造成了材料接觸表面的一種滾動接觸疲勞損傷。 車輪踏面?zhèn)垡弧p傷性質車輪踏面存在壓入物痕跡或壓入狀麻坑。影響表面質量及美觀，一般不會造成嚴重危害。二、產(chǎn)生原因由于廠區(qū)專用線鋼軌表面存在硬物（如焊瘤等），以及加工組裝車間內(nèi)軌道不能清理干凈，對車輪表面造成損傷。 踏面熔著一、損傷性質主要表現(xiàn)形式為車輪踏面局部出現(xiàn)熔化現(xiàn)象，該種損傷多出現(xiàn)在踏面閘瓦制動方式，降低了車輪使用壽命，深度超限將導致車輪無法再次旋修而報廢。二、產(chǎn)生原因由于強烈制動，閘瓦與車輪踏面接觸部位產(chǎn)生高熱，使局部熔化。 輪緣裂紋及缺損一、損傷性質車輪輪緣局部存在裂紋，或輪緣局部缺損、掉塊，一般這種情況下的輪緣會出現(xiàn)嚴重的碾堆特征，易造成脫軌。二、產(chǎn)生原因列車在小曲線半徑的彎道行駛時，由于輪緣使用過薄等因素，鋼軌與車輪輪緣接觸處產(chǎn)生較大的接觸應力，這種較大的接觸應力超過材料本身的屈服極限，不僅造成輪緣表面產(chǎn)生明顯的塑性變形層，同時也使輪緣位置產(chǎn)生嚴重的異常磨耗和頂部碾堆。輪緣頂部的碾堆部位作為應力集中區(qū)，在隨后接觸載荷的作用下萌生裂紋并發(fā)生疲勞擴展，最終導致輪緣裂紋和缺損掉塊。 車輪輪緣碾堆及輪輞外側面碾邊一、損傷性質輪緣頂部翻邊（碾堆）和輪輞外側面處翻邊（碾邊）。降低車輪使用壽面，可能會產(chǎn)生局部缺損。二、產(chǎn)生原因大多數(shù)情況是在彎道行駛時，鋼軌與車輪輪緣和輪輞外側面接觸處產(chǎn)生較大的接觸應力，這種較大的接觸應力超過材料本身的屈服極限，造成該部位發(fā)生金屬