Streszczenie: Pęknięcia powierzchniowe na wałkach łożyska kolejowego analizowano metodami takimi jak inspekcja cząstek magnetycznych, mycie kwasu na zimno i badanie metalograficzne. Wyniki wykazały, że wtórne oparzenia wygaszania wygenerowane podczas procesu produkcji wałków były główną przyczyną pękania na porzewnej powierzchni rolków. Podejmując takie środki, jak zmniejszenie zasiłku szlifowania twarzy końcowego, zwiększenie zasiłku szlifowania o średnicy zewnętrznej i wzmocnienie zarządzania rękawem, wyeliminowano oparzenie spowodowane wtórnym wygaszaniem.
Słowa kluczowe: łożyska kolejowe; Wałek; Szlifowanie; oparzenie; pękać
Podczas normalnej konserwacji łożyska wałka pasażerskiego samochodu pasażerskiego NJ (P) 3226x1 po okresie konserwacji, inspekcja cząstek magnetycznych ujawniła jedno lub kilka pęknięć z grubsza rozłożone wzdłuż kierunku osiowego na porzewnej powierzchni poszczególnych wałków. Materiał wałka to GCR15, a najdłuższy czas instalacji i użycia rolki wynosi 18 miesięcy. Maksymalny przebieg autobusu osiągnął 700 000 kilometrów. Poniższy tekst zawiera szczegółową analizę czterech pękniętych próbek wałków.
1. Kontrola i analiza
1.1 Makroskopowa obserwacja morfologii
Obserwację makroskopową i inspekcję cząstek magnetycznych przeprowadzono na morfologii pęknięć w rolkach w 4 próbkach (numer 1 # do 4 #) i nie znaleziono innych form uszkodzeń na ich powierzchniach toczenia i twarzach końcowych, z wyjątkiem pęknięć. Morfologię pęknięć rolników 1 # do 4 # pokazano na rycinie 1, wśród których zaobserwowano 10 pęknięć o długości 4. 7-9 mm na rolce 1 #; Cztery pęknięcia o długości 4-9. 5 mm zaobserwowano na rolce 2; W rolce 3 zaobserwowano 11 pęknięć o długościach od 3 do 20 mm; Na rolce 4 zaobserwowano dwa pęknięcia o długości 40 i 45 mm.
1.2 Rutynowa inspekcja projektu
Kompozycja chemiczna, twardość, wtrącenia oraz struktury hartowania i temperamentu czterech wałków zostały sprawdzone zgodnie z Tb\/T 3010-2001 „Warunki techniczne oczyszczania stali łożyska chromu o wysokim łożysku węgla”, i TB\/T TB\/T TB\/T TB\/T TB\/T TB\/T TB\/T TB\/T TB\/T 2235-2010 „Standardy kontroli jakości dla łożysk toaletowych”. Wyniki wykazały, że surowce i jakość obróbki cieplnej w rolkach znajdowały się w kwalifikowanym zakresie i spełniają odpowiednie standardowe wymagania.
Rycina 1 Morfologia pęknięcia wałka
1.3 Kwasowa kontrola mycia
Cztery pęknięte wałki poddano myciu zimnego kwasu zgodnie ze standardem JB\/T 1255-2001 i zaobserwowano, że wzdłuż obwodowego kierunku obwodowego na powierzchni toczenia czterech wałków było wiele jasnoszarych białych lub jasnych białych śladów. Krawędzie jasnych białych obszarów były otoczone ciemnymi czarnymi paskami, a pozycje pęknięć znajdowały się w jasnoszarych białych lub jasnych białych obszarach, które były typową morfologią oparzenia. Morfologię oparzenia rolków 3 # i 4 # po myciu kwasu pokazuje strzałki na ryc. 2 i ryc. 3.
Rysunek 2-3 # Roller Cold Acid Wash Morphology
Rysunek 3 4 # Roller Cold Acid Wash Morphology
1.4 Analiza złamania
Za pomocą urządzenia do cięcia przewodu wałek 4 # został wycięty w poziomie. Podczas ochrony oryginalnego pęknięcia przed uszkodzeniem drugi koniec pęknięcia na rolce 4 # został ręcznie odłączony. Morfologię złamania po otwarciu pokazano na rycinie 4. Obserwując powierzchnię pękania, można stwierdzić, że po obu stronach pudełka eliptycznego znajdują się grzbiety promieniowe (odpowiadające szarej białej powierzchni powierzchni oznaczonej pudełkiem eliptycznym na ryc. 3), jak wskazano strzałką w kierunku pokazanym na rysunku. W oparciu o ich kierunek można ustalić, że spalony obszar na powierzchni rolki jest obszarem źródła pęknięcia.
Rycina 4: Morfologia pękania pęknięcia rolki # 4
Badanie metalograficzne po obu stronach pęknięcia 1,5
Wybierz jasny biały obszar wzdłuż obwodu wałka 4 #, pokrój go i zmiel go poziomo i użyj 4% alkoholu kwasu azotowego, aby go skorodować przed umieszczeniem go pod mikroskopem do obserwacji. Stwierdzono, że po obu stronach pęknięcia nie było dekarburii. Niezwykle cienką białą jasną warstwą na powierzchni była wtórna hartowana struktura martenzytyczna o głębokości około 10-30 μm, a struktura temperatura pod powierzchnią wynosiła około 70-140} μm. Rdzeń macierzy był normalną strukturą metalograficzną. Pęknięcie zaczyna się od białej jasnej warstwy wtórnego hartowanego martenzytu na powierzchni i rozciąga się na matrycę. Struktura metalograficzna po obu stronach rolki 4 # pokazano na rycinie 5.
Z powyższych wyników kontroli można zauważyć, że jedno lub kilka pęknięć pojawiających się na porzewnej powierzchni poszczególnych wałków w łożyskach kolejowych jest związane z wtórnymi oparzeniami hartowania na powierzchni wałków.
Rycina 5: Struktura metalograficzna po obu stronach rolki 4 #
2. Analiza przyczyn oparzenia
2.1 Badanie i analiza stosowania pękniętych wałków
Łożyska kolejowe to kluczowe elementy wózka pojazdu, zainstalowane w parach w skrzynce osi i smarowane smarem kolejowym IV. Muszą wytrzymać niektóre obciążenia promieniowe i osiowe, a wspólne uszkodzenia obejmują obieranie powierzchni roboczej, pęknięcia zmęczeniowe, wżery i elektryczne znaki korozji. Jeśli chodzi o występowanie pęknięć wałkowych, dochodzenie na miejscu wykazało, że z wyjątkiem kilku rolków z oparzeniami i pęknięciami, nie było nieprawidłowości w wyglądzie, kolorze smaru i status smarowania innych części łożyska. Kontrola cząstek magnetycznych potwierdziła, że na wewnętrznych i zewnętrznych powierzchniach pierścienia nie znaleziono pęknięć; Zgodnie z danymi temperaturowymi zarejestrowanymi przez alarm temperaturowy osi pojazdu można zauważyć, że wzrost temperatury łożyska skrzynki osi jest również normalny. Korozję pękniętej powierzchni toczącej się wałków przeprowadzono przy użyciu 3% roztworu alkoholowego kwasu azotowego, a obserwacja pod mikroskopem 400x potwierdziła, że na powierzchni toczenia nie było oznak korozji elektrycznej. Ze względu na fakt, że morfologia pęknięcia wadliwego wałka jest podłużnym prostym pęknięciem o różnej długości, a lokalizacje występowania znajdują się również na powierzchni toczenia, wzór rozkładu warstwy oparzenia różni się od tej spowodowanej erozją elektryczną (wzór rozkładu elektrycznej warstwy erozji jest przeważnie okrągłym łukiem). Dlatego można wykluczyć, że oparzenie i pękanie powierzchni toczącej się wałki są spowodowane złym smarowaniem lub erozją elektryczną podczas działania łożyska. Dlatego można stwierdzić, że oparzenie na porzewnicy wałka nastąpiło podczas procesu produkcyjnego, a pękanie powierzchni toczenia wałka może wynikać z inicjacji i propagacji pęknięć zmęczeniowych w miejscu spalania przy naprzemiennym naprężeniu kontaktowym.
2.2 Mechanizm formowania i charakterystyka oparzeń szlifowania
Gdy części łożyska są mielone po obróbce cieplnej, wysokie temperatury są wytwarzane na powierzchni części z powodu ciepła szlifowania, powodując lokalne zmiany struktury i właściwości powierzchni. Ten rodzaj wady jest zwykle określany jako oparzenie mielenia. Oparzenia z szlifowaniem są ogólnie podzielone na dwa typy: jeden to oparzenia temperaturowe w wysokiej temperaturze; Drugim typem jest wtórne oparzenie gaszące.
Zakres temperatur dla oparzeń temperaturowych o wysokiej temperaturze jest powyżej temperatury temperatury części do poniżej krytycznej temperatury AC1 przejścia fazy stalowej, około 200 do 745 stopni. W tej temperaturze powierzchowne martenzyty i resztkowe struktury austenitu rozkładają się i przekształcą w struktury martenzytu lub martenzytu, które mają słabą odporność na korozję kwasu i wydają się ciemne czarne po myciu kwasu zimnego. Dlatego oparzenia temperaturowe o wysokiej temperaturze są również znane jako „czarne oparzenia”.
Miejscowe natychmiastowe wysoką temperaturę generowane przez wtórne oparzenia typu wygaszania występują powyżej temperatury krytycznej AC1 transformacji stalowej, która wynosi około 800 stopni lub więcej. Struktura powierzchowna martenzytyczna ulega transformacji fazowej i przekształca się w austenit, który jest następnie chłodzony przez wycinanie płynu i ponownie wygasza, tworząc wtórną warstwę martrytyczną. Struktura ta nie jest łatwo skorodowana przez kwas, więc po myciu kwasu zimnego powierzchnia oparzenia jest szarej biała lub jasna biała, a otaczający obszar jest ciemno czarny. Dlatego wtórne oparzenia typu gaszenia są również znane jako „białe oparzenia”. Wtórna tkanka oparzenia typu wygaszania wygeneruje znaczne naprężenie rozciągające na powierzchni przedmiotu obrabianego, który może indukować pęknięcia pod pewnymi warunkami. Podczas procesu szlifowania wtórna powierzchnia oparzenia hartowania jest podatna na generowanie pęknięć szlifowania pod działaniem naprężenia szlifowania. Zwykle pęknięcia szlifierskie są bardzo małe i nie można ich wykryć za pomocą nagiej obserwacji oczu. Do ich identyfikacji należy zastosować metodę kontroli cząstek magnetycznych.
2.3 Badanie urazów oparzenia na powierzchni przetwarzania wałków
Powierzchnia szlifowania wałków obejmuje powierzchnię o średnicy zewnętrznej i dwie twarze końcowe. Proces szlifowania powierzchni zewnętrznej o średnicy wykorzystuje młynek bez środka do ciągłego szlifowania, który jest podzielony na cztery procesy: gruboziarniste szlifowanie, drobne szlifowanie, drobne szlifowanie i ultra precyzja. Ukończono 10 procesów szlifowania i ultra precyzyjnego. Powierzchnia o średnicy rolki jest przetwarzana za pomocą szlifierki bez środkowej, z małą szybkością zasilającą i dobrymi warunkami chłodzenia, i generalnie nie powoduje wtórnych oparzeń wygaszania. Precyzyjny proces o średnicy szlifowania przyjmuje w pełni automatyczny młynek bez środków CNC, który ma funkcje automatycznej diagnozy, alarmu i ochrony. Gdy podczas procesu obróbki wystąpi nieprawidłowość, sprzęt wyda polecenie stop, a także nie można wytworzyć okrągłych oparzeń szlifowania. Badanie procesu szorstkiego szlifowania zewnętrznego o średnicy, w sumie 5009 zapisów inspekcyjnych marynowania wałków i nie znaleziono zjawiska spalania szlifowania. Przetwarzanie twarzy końcowego wałka przyjmuje poziomą młynek do twarzy podwójnego końca, aby zgniatać oba twarze końcowe jednocześnie, podzielone na gruboziarniste procesy szlifowania i drobne szlifowanie. Po zbadaniu stwierdzono, że istniały ślady stalowego obciążenia rękawa na powierzchni zewnętrznej średnicy wałków uziemionych przez horyzontalną szlifierkę osi M775B1. Po drobnym szlifowaniu zewnętrznej średnicy i kontroli mycia kwasu stwierdzono, że na zewnętrznej powierzchni wałków znajdowały się ślady oparzenia.
2.4 Test reprodukcji
Opracowano plan testu szlifowania symulacji dla charakterystyki bez środka poprzez szlifowanie, co polega na sztucznym zwiększaniu ilości i prędkości, a nie terminowej ubierania się szlifowania, zamykania lub zmniejszania prędkości przepływu płynu do cięcia lub nagłe przerwy w mocy podczas szlifowania. Te warunki testowe powodują gwałtowny wzrost temperatury w obszarze szlifowania. Po wielu testach znaleziono tylko zadrapania i spiralne czarne oparzenia na zewnętrznej powierzchni rolki. Jednak testy symulacyjne przeprowadzono na szlifierce do podwójnej twarzy w ostrych warunkach szlifowania (przy użyciu zwiększonego szlifowania twarzy końcowego, zużytych starych rękawów, zmniejszonego przepływu płynu do cięcia, pasywacji kół itp.), A wyniki pokazały, że ślady oparzenia pewnej szerokości na powierzchni zewnętrznej powierzchni wałka (ryc. 6), co wskazuje, że szlifowanie podwójnej twarzy na podwójnej osi końcowej spowoduje, że pionowe pionowe spanie w kolorze wałowym (ryc. 6). Rolka.
Rysunek 6 Znaki oparzenia generowane przez szlifowanie podwójnych twarzy
Poprzez dogłębną analizę zasady szlifowania i charakterystyki procesu szlifowania twarzy podwójnego końca, okazuje się, że podczas szlifowania rolki wchodzą w 25 cylindrycznych rękawów na okrągłym kradziecie szlifierskim młynek. Dysk mielący obraca się i wysyła wałki do szlifowania szlifierskiego koła. Płyta szlifierska i koło szlifierskie obracają się względem siebie, a lewe i prawe koła szlifierskie jednocześnie szlifują dwie twarze końcowe. Podczas mielenia powierzchnia zewnętrznej średnicy wałka i wewnętrznej ściany stalowej rękawy wytwarzają duże tarcie, tworząc natychmiastową wysoką temperaturę. Ze względu na małą szczelinę między rękawem a wałkiem płyn do cięcia jest trudny do ochłodzenia w czasie. Gdy warunek szlifowania się pogarsza (takie jak nadmierne zasiłek obróbki na twarzy końcowej), temperatura szybko wzrośnie powyżej krytycznej temperatury przejścia fazy stalowej. Gdy wałek obraca się z krążkiem szlifującym do refluksu płynu tnącego w dolnej części, zostanie szybko schłodzony, powodując wtórne oparzenia typu hartowania, jeśli dodatek powierzchniowy procesu o średnicy zewnętrznej jest zbyt mały, tkanka oparzenia nie została usunięta i pozostała na powierzchni wałka.
3. Środki zapobiegawcze
Podczas używania szlifierki o podwójnej osi poziomej do szlifowania twarzy końcowego, zewnętrzna powierzchnia wałka jest podatna na oparzenia. Metodą zapobiegania oparzeniom jest zmniejszenie wytwarzania ciepła tarcia między wewnętrzną ścianą rękawa a powierzchnią o średnicy zewnętrznej wałka. Zalecane pomiary zapobiegawcze obejmują: (1) dostosowanie przepływu procesu i zwiększenie dodatku do szlifowania zewnętrznej średnicy wałka po zgrzytaniu twarzy podwójnego końca. Dodaj proces szorstkiego szlifowania o średnicy zewnętrznej i wyreguluj oryginalny proces szorstkiego szlifowania podwójnego końca twarzy i drobnego procesu twarzy podwójnego końca po szorstkim procesie o średnicy o szorstkiej szlifowaniu; Przed szorstkim szlifowaniem procesu o średnicy zewnętrznej dostosuj dodatek do szlifowania zewnętrznej średnicy po szlifowaniu podwójnych twarzy z oryginału 0. 06-0. 0 8 mm do 0. 18-0. powierzchnia wałka; (2) Zmniejsz dodatek do szlifowania podwójnych powierzchni rolek. Przeświadczenie twarzy podwójnego końca zostało dostosowane z 0. 45-0. 60 mm do 0. 20-0. 40 mm i sformułowano rozsądny wymiar długości obróbki. Szybkość zmiany wymiarów po obróbce cieplnej jest ściśle kontrolowana, aby upewnić się, że wymiar długości wałka wchodzącego w proces szlifowania twarzy podwójnego końca jest kontrolowany w standardowym zakresie tolerancji, zmniejszając siłę cięcia i tarcia na wewnętrznej ścianie rękawa; (3) Popraw strukturę rękawa. Wykonaj port wylewający płyn tnąca na zewnętrznej powierzchni rękawa, co może pozwolić płynnie przepływać płyn do cięcia do wewnętrznej ściany rękawa podczas przetwarzania, zmniejsz ciepło tarcia i unikaj oparzeń powierzchniowych; (4) Wzmocnij zarządzanie ważnymi urządzeniami, takimi jak rękawy i ściśle wdrożyć przepisy zastępujące rękawy. Gdy liczba wałków przetwarzanych w procesie szlifowania twarzy podwójnego końcowego osiąga 200000 do 250000 lub rynek czołowy w rolce przekracza tolerancję, wszystkie rękawy należy wymienić; Jeśli nadal istnieją ślady oparzenia na zewnętrznej powierzchni wałka po podwójnym końcu i kontroli mycia kwasu (aż do procesu szorstkiego szlifowania średnicy), wszystkie rękawy należy wymienić; (5) Popraw dokumenty procesowe i standaryzuj standardy kontroli mycia kwasu. Określ czas, częstotliwość i ilość kontroli mycia kwasu, wyjaśnij wymagania dotyczące obsługi przypadków oparzenia odkrytych podczas mycia kwasu i szybko i dokładnie określ problemy z jakością spalania.
2025 maja3Tydzień WBM Zalecenie produktu:
Nóż:
WBM produkuje wałek stożkowy z wysoką wydajnością i automatyzacją. Rolki powstają na jednej automatycznej prasie na czele na zimno i są karmione, wycinane i uderzane w matrycę przez pięć kroków.
Możemy wytwarzać różne typy i rozmiary wałka zwężającego się z zapewnieniem jakości, obejmują: kombinowany uderzenie, rękaw zewnętrzny, ostrze, kombinowany uderzenie, cylinder zasilający, kombinowane matryce, rękaw z podwójnym warstwą, wkładka.
