Volgens de relevante gegevens wordt veel rollend spoorwegmaterieel over de hele wereld geplaagd door het strippen van het loopvlak tijdens het gebruik.Het strippen van dit loopvlak door abnormale slijtage is in de spoorwegindustrie in veel landen over de hele wereld een ernstig probleem en de situatie wordt steeds ernstiger.Abnormale slijtage van het loopvlak verhoogt niet alleen de exploitatie- en onderhoudskosten, maar heeft tot op zekere hoogte zelfs directe gevolgen voor de veiligheid van het voertuig.

Problemen met het strippen van het loopvlak van spoorwielen kunnen in drie categorieën worden onderverdeeld: strippen van contactmoeheid, strippen van remmen en strippen van slijtage.Het strippen van de remmen vindt alleen plaats onder remomstandigheden op het loopvlak. De reden hiervoor is dat slechte remomstandigheden leiden tot thermische scheuren op het loopvlakoppervlak, veroorzaakt door slijtagestrippen tijdens het remmen van het loopvlak. Remomstandigheden die niet op het loopvlak voorkomen, kunnen voorkomen. De reden is dat het glijden of rollen tussen het wiel en de rail leiden naar het wielloopvlak dat wordt geproduceerd door het martensiet, veroorzaakt door het strippen van de twee soorten problemen, kunnen worden verzacht door de verbetering van het remmen van het voertuig en het gebruik van de werkomstandigheden;dit artikel voornamelijk vanuit het perspectief van Dit artikel onderzoekt en analyseert het fenomeen van contactvermoeidheidsstripping van het loopvlakoppervlak vanuit materieel oogpunt.

• Analyse van oorzaken

De belangrijkste werkingsmodus van het wielstel is het uitvoeren van een rollende beweging op de rails (eigenlijk kruipen en glijden).Wiel door een zeer klein wiel-rail contactoppervlak van de voertuigbelasting overgebracht op de rail, zorgt er meestal voor dat de lokale belasting de elastische limiet van het wiel of railmateriaal overschrijdt, wiel-rail contactoppervlak in de contactdrukspanning na herhaalde lange termijn actie, het zal het contactoppervlak veroorzaken als gevolg van vermoeidheidsschade aan het lokale gebied van de kleine stukjes metaalstripping, dit fenomeen van vermoeidheidsschade wordt contactvermoeidheid genoemd.Contactvermoeidheid en algemene vermoeidheid zijn dezelfde vermoeiingsscheuren en uitbreiding van vermoeiingsscheuren in twee fasen.Langdurige contactvermoeidheid wordt beschouwd als het belangrijkste faalmechanisme van het contactoppervlak dat wordt blootgesteld aan cyclische belasting.

Contactvermoeiingsschade in de vorm van pitting strippen (pitting), ondiep strippen en diep strippen zijn drie categorieën.In het contactoppervlak in een diepte van 0,2 mm onder de naaldachtige of pokkenachtige putjes, bekend als putjes;diepte van 0,2 mm ~ 0,4 mm afpellen voor ondiep afpellen, ondiep afpellen blokbodem ongeveer evenwijdig aan het contactoppervlak.De diepte van de diepe afpelling en de diepte van de oppervlakteversterkingslaag zijn vergelijkbaar, er is een groter deel van de oppervlaktelaag verbrijzeld.

Tegelijkertijd zijn er pokdalige peeling, ondiepe peeling en diepe peeling. Veel factoren beïnvloeden de contactmoeheid van het loopvlak van de wielset, zoals het wiel zelf, de verharding van het loopvlakoppervlak, het loopvlaktype dat door het wiel wordt gebruikt, het wiel -afwerking van het railcontactoppervlak en de bedrijfsomstandigheden van het voertuig.De auteur is van mening dat dit in wezen de beslissing is om de prestaties of de samenstelling en microstructuur van het wielmateriaal zelf te vermoeien.

• Wielmateriaal over de impact van contactvermoeidheid

Het wielmateriaal zelf heeft veel aspecten die de contactvermoeidheidsprestaties van het wiel beïnvloeden, zoals de organisatiestructuur van het wielmateriaal, materiaalanisotropie en insluitsels in het materiaal.De complexiteit van de organisatiestructuur van het materiaal leidt tot een zeer complexe organisatorische factor voor het effect van contactmoeheid, waardoor de onderzoekers voor de organisatiestructuur van de contactmoeheid van de invloed van de opvattingen ook heel verschillend zijn, en er is niet een uniform begrip van vele aspecten.

IJzer- en staalmaterialen hebben onopgelost ferriet, de mechanische eigenschappen van ferriet zijn bij kamertemperatuur vrijwel hetzelfde als bij puur ijzer.De treksterkte is b voor 180 ~ 280 MPa, vloeigrens 0,2 voor 100 ~ 170 MPa en een hardheid van ongeveer 80 HBS.het is duidelijk dat de ferrietsterkte en hardheid niet hoog zijn.Als zwakke fase in de organisatie heeft ferriet de neiging om onder invloed van variabele spanning een bron van vermoeidheid te worden en tot scheurvorming te leiden. Ferriet heeft dus een nadelig effect op de contactvermoeidheidslevensduur en hoe groter het ferrietgehalte in de organisatie. organisatie, hoe groter het effect op contactmoeheid.

Koolstofstaal, koolstof opgelost in - Fe in de interstitiële vaste oplossing die bekend staat als austeniet, met een algemene austeniethardheid van 170 ~ 220HBS ertussen.De mechanische eigenschappen van austeniet en de opgeloste koolstof en korrelgrootte, dus de mechanische stabiliteit, zullen de taaiheid van de organisatie beïnvloeden, waardoor de contactvermoeidheidslevensduur van het materiaal wordt beïnvloed.Tijdens vermoeiingsvervorming vindt door spanning geïnduceerde austenietfasetransformatie plaats in het resterende austeniet, wat het ontstaan ​​en de uitbreiding van vermoeiingsscheuren kan remmen.Onderzoek naar restausteniet uit 18Cr2Ni4WA-staal bij contactvermoeidheid toont aan dat de stabiliteit van restausteniet matig is bij de hoogste contactvermoeidheidslevensduur.Een te hoge residuele austenietstabiliteit zal leiden tot onvoldoende sterkte, en een te lage residuele austenietstabiliteit zal leiden tot onvoldoende taaiheid.Uiteraard varieert de stabiliteit van restausteniet van de ene materiaalkwaliteit tot de andere.

De hoeveelheid opgeloste koolstof in de carburateur in staalmaterialen is extreem hoog, met AC van ongeveer 6,69%, wat resulteert in een hoge hardheid (950 tot 1050 HV) maar vrijwel geen plasticiteit en taaiheid.Omdat de belangrijkste versterkende fase in staalmaterialen, carbonisatie in staal en andere fasen naast elkaar bestaan ​​in schilferige, bolvormige, netvormige en plaatvormige materialen, hebben de morfologie en verdeling van staaleigenschappen een grote impact.Wanneer er bijvoorbeeld een netvormige verdeling in het materiaal is, wordt de taaiheid van het materiaal verminderd en zullen de mechanische eigenschappen aanzienlijk slechter zijn.

Carburiet zal onder bepaalde omstandigheden ontleden en grafietvrije koolstof vormen, en vrije koolstof zal onder bepaalde omstandigheden worden omgezet in andere carbiden.Het effect van vrije koolstof en carbide op contactvermoeidheid komt vooral tot uiting in het feit dat de fysieke parameters (zoals elasticiteitsmodulus, uitzettingscoëfficiënt, enz.) verschillen van de materiaalmatrix, die de continuïteit tussen de twee fasen vernietigt.Vermoeidheidsvervormingsproces, carbide kan terug oplossen, maar het grote carbide heeft een verstoppingseffect op dislocatie-accumulatie, de punt van het bovenste bainietcarbide is gemakkelijk om spanningsconcentratie te produceren, wat bevorderlijk is voor het ontstaan ​​van scheuren.Bovendien is de oplostemperatuur van het staafcarbide hoger dan die van het carboneerlichaam van een legering, waardoor het gemakkelijk blijft om onopgelost carbide te worden, wat leidt tot een aanzienlijke vermindering van de levensduur van het rolcontact.

Austeniet eutectische transformatie van ferriet en carburit gevormd door het eutectische lichaam genaamd perliet.Perlieteigenschappen tussen ferriet en carburit, taaiheid is beter.De treksterkte b is 750 ~ 900 MPa, de hardheid is 180 ~ 280HBS, de rek is 20 ~ 25%, het impactwerk AKU is 24 ~ 32J.Mechanische eigenschappen tussen ferriet en carbonaat, hoge sterkte, matige hardheid, plasticiteit en taaiheid zijn goed.Volgens het gerelateerde onderzoek bestaat het effect van perliet op de vermoeiingslevensduur van het materiaal niet alleen, maar hangt het af van de hardheidsverhouding tussen perliet en ferriet.Wanneer de hardheidsverhouding tussen ferriet en perliet groot is, is de continuïteit tussen de twee fasen slecht (waardoor een faseverschil ontstaat) en worden er gemakkelijk vermoeiingsscheuren gevormd op de grens van ferriet/perliet, die bij voorkeur uitzetten langs de grens van ferriet/perliet.Bovendien zijn de vermoeiingsprestaties van warmgewalst staal met een grove netvormige ferriet-perlietorganisatie slecht.

Niet-metallische insluitsels in staal hebben een grotere impact op de staaleigenschappen, waaronder brosse met hoekige oxiden, en silicaatinsluitingen op de contactvermoeidheidslevensduur van de meest schadelijke.Omdat deze niet-metalen insluitsels de continuïteit van de matrix vernietigen, zal het materiaal in het omringende gebied van trekspanning en orthogonale schuifspanning van de zwakke zone, onder invloed van zware belastingcycli, de contactspanning en de restspanningen van het materiaal die op elkaar worden gelegd, andere, zodat de elastische energie geconcentreerd in het gebied van de niet-metalen insluitsels in de vervormingsenergie om scheuren te produceren, zal deze scheur zich uitbreiden in de richting van de maximale schuifspanning en de uiteindelijke vorming van oppervlakteafbladdering.De scheur zal uitzetten in de richting van de maximale schuifspanning en uiteindelijk het oppervlak loslaten.

Als grondstof voor de productie van wielstelstaal is het onvermijdelijk dat tijdens het smeltproces een klein aantal staande elementen (silicium, mangaan, zwavel, fosfor) en enkele onzuiverheden (niet-metaalhoudende onzuiverheden en bepaalde gassen, zoals stikstof, waterstof, zuurstof).Ze hebben een grotere impact op de kwaliteit van staal; sommige zijn nuttige elementen, terwijl andere het tegenovergestelde zijn.Bovendien speelt de chemische warmtebehandeling van staal een zeer belangrijke rol bij het versterken en beschermen van het oppervlak van het werkstuk, zoals kogelstralen, carboneren, nitreren, enz. Kan de hardheid van de oppervlaktelaag van het werkstuk en de slijtvastheid effectief verbeteren. en vermoeidheidslimiet, enz., maar het is belangrijk om de behandelingsmethoden en technische vereisten te benadrukken.

De overgrote meerderheid van de wetenschappers op het gebied van de rolcontactvermoeidheid van wielmaterialen gaat er over het algemeen van uit dat het materiaal isotroop is, maar de studie toont aan dat, omdat het wiel op de baan niet puur moet rollen, dus ongeacht de richting en positie zijn de spoorwielen anisotroop.De anisotropie van het wielmateriaal heeft invloed op de oriëntatie en positie van het experimentele exemplaar, en dus op de meting van de sterkte en andere parameters van het materiaal.De aldus verkregen materiaalparameters zijn bijzonder belangrijk wanneer ze worden toegepast op vermoeiingsontwerp.

• Conclusie

Contactvermoeiingsschade is een van de belangrijkste faalwijzen van wiel-rail contactoppervlakken die onderhevig zijn aan cyclische belasting.Het voorstellen van maatregelen om vermoeiingsschade te voorkomen vereist een goed begrip en kennis van de betrokken faalmechanismen.Het onderzoek naar het mechanisme van schade door contactvermoeidheid is relatief volwassen, maar de wielen in het daadwerkelijke gebruik van de werkomstandigheden zijn heel verschillend, het is moeilijk om een ​​theorie te gebruiken om ze uit te leggen.

De factoren die de contactvermoeidheidsschade van wielen beïnvloeden, zijn voornamelijk gericht op het materiaal zelf en externe omstandigheden.Wat het materiaal zelf betreft, moet de promotie van vacuümsmelttechnologie in de metallurgische industrie worden versterkt, om te voorkomen dat bij het productieproces van grondstoffen in het wiel infiltratie van ongunstige onzuiverheden (zoals S, P, oxiden, nitriden, enz.) , maar kan ook gericht zijn op het toevoegen van enkele gunstige elementen (zoals Si, Mn, V, enz.), het verminderen van het gehalte aan koolzuurlichamen in het materiaal, de perliet-ferriethardheidsverhouding, enz., om effectieve controle uit te voeren.Onder de premisse van aandacht voor deze factoren, het gebruik van kogelstralen, carboneren en nitreren;en het gebruik van de juiste hardheid en taaiheid van het materiaal kan de levensduur van het wiel bij rolcontactvermoeidheid effectief verbeteren.