铁路货车摇枕断裂疲劳失效分析研究

2004年底在黑龙江某地的维修检查中发现某铁路货车1位摇枕裂断,整个断面均为新断面,无旧痕。在裂纹源附近的断口分别进行扫描电镜和金相观察检验,测试了摇枕材料的常规理化性能指标。结果表明断口面上可见人字状裂纹扩展台阶,由摇枕的底部向上部扩展,断口并无明显疲劳断裂贝纹线特征;裂纹源区铸造缺陷及局部富含大量有害元素,如Pb、Sn、S等;常规理化性能检验结果符合标准要求。综合分析认为,摇枕裂断属于脆性断裂,与多种因素相关,但是裂纹源区铸造缺陷及局部富含大量有害元素应是造成疲劳裂纹萌生和扩展的主要原因。     

不同错边量对6005-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响

控制6种不同装配错边量参数,对采用双轴肩搅拌摩擦焊的高速列车用6005-T6铝合金型材接头进行脉动拉伸疲劳试验,同时对疲劳断口进行了SEM分析。结果表明:随错边量的增加,接头指定1×10~7循环次数疲劳强度明显降低;当错边量控制在0.5 mm以内时,焊接接头的疲劳极限强度较高;装配错边量超过0.7 mm时,疲劳强度迅速下降;疲劳试件断裂位置主要位于焊核边缘。扫描结果显示:启裂区疲劳源清晰;扩展区疲劳纹与裂纹延伸方向垂直;终断区可观察到典型的深韧窝状韧型断口。     

地铁高架线曲线段DTⅦ_2型扣件T型螺栓异常断裂研究

针对某地铁高架线曲线段DTⅦ2型扣件T型螺栓(简称T栓)出现异常断裂问题,通过对断裂T栓的金相分析,以及对钢轨动位移、轮轨力、T栓应力、钢轨表面不平顺、钢轨和T栓振动加速度的测试,进行DTⅦ2型扣件T型螺栓断裂研究。结果表明:T栓裂纹位于螺栓一侧的头部与杆部过渡位置,裂纹沿45°向螺栓头芯部扩展,T栓断裂为疲劳断裂;T栓断裂扣件的钢轨—T栓的振动加速度响应传递比在700~800Hz频率处存在振动放大与相位不同步现象;曲线内股钢轨存在较为严重的28mm短波波磨,当车速为75km·h-1时,钢轨振动加速度主频在700~800Hz之间,与T栓振动放大频率耦合。T栓断裂的主要原因为:部分T栓断裂扣件系统匹配状况不良,导致在700~800Hz频率处T栓振动放大,钢轨与T栓振动不同步;钢轨短波波磨诱发钢轨700~800Hz高频振动,T栓振动量级超过钢轨,造成T栓根部应力集中部位疲劳断裂。     

GE机车气门弹簧断裂分析

通过宏观观察、化学成分分析、金相检验和硬度测试对GE机车上气门弹簧断裂的原因进行了分析.结果表明,引起该疲劳裂纹的萌生为夹杂物,弹簧在持续反复的压缩过程中受力,使其浅表产生疲劳源,继而扩展,直至断裂.     

多次返修焊对S355J2W＋N钢焊接接头中值疲劳寿命的影响

通过试验研究,分析了多次返修焊对S355J2W＋N钢MAG焊接接头中值疲劳寿命的影响.结果表明,2次返修焊、4次返修焊和6次返修焊的接头中值疲劳寿命与未返修的接头相比分别下降了21％、26％和41％,即随着返修焊次数的增加,接头中值疲劳寿命有下降的趋势.断口分析表明,疲劳断口明显分成裂纹源区、裂纹扩展区和最后断裂区3部分,裂纹源一般起源于表面或近表面缺欠.     

解决下心盘螺栓折断问题

近1年多来,丰台车辆段列检发现下心盘螺栓折断故障越来越多.从2001年1月-5月的统计来看,约占站修临修车的20%～30%(见表1).从车型看,棚车占扣修的60%以上.每个转向架螺栓折断数,少则三四条,多则五六条.列检处理时,折断一两条的,一般不处理;折断三四条的,有的用新螺栓倒穿,有的用闸瓦插销代穿;折断再多的,则扣车处理.     

不同比例过渡对变截面对接接头疲劳性能的影响

文章以轨道货车常用的Q450NQR1高强度耐候钢为试验材料,研究了比例过渡分别为1∶3、1∶4、1∶5时,对接接头的疲劳性能。结果表明：当指定寿命为5×10⁶次时,比例过渡为1∶3的变截面对接接头中值疲劳极限最高,达到193 MPa。随着比例过渡逐渐增大,中值疲劳极限逐渐下降,比例过渡为1∶4、1∶5时,中值疲劳极限分别为149 MPa、129 MPa。断口微观形貌分析表明：不同比例过渡下接头的裂纹源一般集中于板厚较低一侧的焊趾处,无明显缺陷的出现,启裂区断口齐整光滑、疲劳源分布清晰;扩展区可观察到相互平行的塑性疲劳条带;终断区断口呈明显的韧窝型韧性断裂。     

列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢疲劳裂纹扩展规律

针对Paris幂律方程计算获得的疲劳裂纹扩展速率在扩展后期小于真实值的问题,以列车制动系统杠杆螺栓用17Cr16Ni2不锈钢为研究对象,进行空气中以裂纹尖端应力强度因子范围△K为驱动参量的疲劳裂纹扩展速率da/d N试验研究,建立相应的da/d N-△K曲线方程,并采用扫描电镜观察分析试样断口。结果表明：有效da/d N相应的△K近似为16～90 MPa·m^1/2,当△K约为16～72 MPa·m^1/2时,da/d N-△K数据分布可以较好地用Paris幂律方程表达;当△K约为72～90 MPa·m^1/2时,由于驱动力越来越大,试样裂纹尖端附近因屈服区过大而不满足Paris幂律方程所要求的小范围屈服条件,使得da/d N-△K数据逐渐偏高于Paris幂律方程曲线;在整个有效△K内,da/d N-△K数据分布可用递增多项式表达;在疲劳裂纹扩展后期,试样断口呈现大量撕裂棱、二次裂纹、疲劳辉纹等微观特征,表明裂纹尖端附近应力越来越大,致使其附近塑性区也越来越大,不再满足小范围屈服要求,从微观上佐证了疲劳裂纹扩展后期用断裂力学法...     

75kg/m钢轨铝热焊接头断裂失效研究

2010年下半年75 kg/m PG4淬火轨铝热焊断裂接头部分出现了同一形式的断裂方式.本文通过宏观断口形貌、断口扫描电镜分析、裂纹源及扩展区域金相观察,以及力学性能测定等手段对断裂接头进行失效分析.分析认为,断裂接头的起裂位置是在轨头下颚与焊筋边缘相交处,通过疲劳裂纹扩展,焊接接头经过一段工作周期后发生脆性断裂.断裂原因主要有PG4淬火轨铝热焊接头硬度的不匹配和焊缝与母材熔合处溢流飞边因素的影响.     

机车车轴断裂失效分析

应用理化检测手段,对早期断裂失效的机车车轴进行了较为全面的金相分析、化学成分、力学性能检验、断口分析,结果表明车轴断裂性质属低应力弯曲疲劳断裂,即冷切;在车轴轴身中部,宽度约15 mm,深度约4 mm的表面环形层内,采用了非正常的补焊工艺,是造成车轴短期运行后发生早期疲劳断裂的主要原因;车轴中心区域存在严重的带状组织,对车轴抗疲劳扩展有不利影响,这种组织非均匀性同时反映出车轴冶金质量上的不足.