Tóm tắt: Các vết nứt bề mặt trên các con lăn ổ trục đường sắt được phân tích bằng các phương pháp như kiểm tra hạt từ tính, rửa axit lạnh và kiểm tra kim loại. Kết quả cho thấy các vết bỏng dập tắt thứ cấp được tạo ra trong quá trình sản xuất con lăn là nguyên nhân chính gây nứt trên bề mặt lăn của các con lăn. Bằng cách thực hiện các biện pháp như giảm trợ cấp mài của mặt cuối con lăn, tăng trợ cấp mài đường kính ngoài và tăng cường quản lý tay áo, vết bỏng do sự dập tắt thứ cấp đã được loại bỏ.
Từ khóa: Vòng bi đường sắt; Con lăn; Mài; đốt cháy; nứt
Trong quá trình bảo trì bình thường của con lăn xe chở khách NJ (P) 3226X1 mang sau một thời gian bảo trì, kiểm tra hạt từ tính cho thấy một hoặc một số vết nứt phân bố gần như theo hướng trục trên bề mặt lăn của từng con lăn. Vật liệu con lăn là GCR15, và thời gian cài đặt và sử dụng dài nhất của con lăn là 18 tháng. Số dặm tối đa của xe buýt đã đạt tới 700000 km. Văn bản sau đây cung cấp một phân tích chi tiết về bốn mẫu con lăn nứt.
1. Kiểm tra và phân tích
1.1 Quan sát hình thái vĩ mô
Quan sát vĩ mô và kiểm tra hạt từ tính được tiến hành trên hình thái vết nứt của các con lăn trong 4 mẫu (được đánh số 1 # đến 4 #), và không có hình thức thiệt hại nào khác được tìm thấy trên bề mặt lăn và mặt cuối của chúng ngoại trừ các vết nứt. Hình thái vết nứt của các con lăn 1 # đến 4 # được hiển thị trong Hình 1, trong đó 10 vết nứt có chiều dài 4. 7-9 mm được quan sát thấy trên con lăn 1 #; Bốn vết nứt có chiều dài 4-9. 5 mm đã được quan sát trên con lăn 2; Tổng cộng có 11 vết nứt với chiều dài từ 3 đến 20 mm đã được quan sát thấy trên con lăn 3; Hai vết nứt có chiều dài 40 và 45 mm đã được quan sát thấy trên con lăn 4.
1.2 Kiểm tra dự án định kỳ
Thành phần hóa học, độ cứng, vùi và cấu trúc dập tắt và ủ của bốn con lăn đã được kiểm tra theo TB\/T 3010-2001 " 2235-2010 "Tiêu chuẩn điều khiển chất lượng cho vòng bi lăn đường sắt". Kết quả cho thấy các nguyên liệu thô và chất lượng xử lý nhiệt của các con lăn nằm trong phạm vi đủ điều kiện và đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn liên quan.
Hình 1 hình thái vết nứt của con lăn
1.3 Kiểm tra rửa axit
Bốn con lăn bị nứt đã bị rửa axit lạnh theo tiêu chuẩn JB\/T 1255-2001, và người ta đã quan sát thấy rằng có nhiều vết trắng màu xám hoặc sáng màu xám sáng dọc theo hướng chu vi trên bề mặt lăn của bốn con lăn. Các cạnh của các khu vực màu trắng sáng được bao quanh bởi các sọc đen sẫm màu, và các vị trí vết nứt đều nằm trong các khu vực màu trắng xám hoặc trắng sáng, đó là hình thái đốt điển hình. Hình thái bỏng của con lăn 3 # và 4 # sau khi rửa axit được hiển thị bằng các mũi tên trong Hình 2 và Hình 3.
Hình 2-3 # con lăn axit lạnh rửa cháy hình thái
Hình 3 4 # con lăn axit lạnh rửa cháy hình thái
1.4 Phân tích gãy xương
Sử dụng một thiết bị cắt dây, con lăn 4 # được cắt theo chiều ngang. Trong khi bảo vệ vết nứt ban đầu khỏi thiệt hại, đầu kia của vết nứt trên con lăn 4 # đã bị ngắt kết nối thủ công. Hình thái gãy sau khi mở được thể hiện trong Hình 4. Quan sát bề mặt gãy, có thể thấy rằng có những đường vân xuyên tâm ở cả hai mặt của hộp hình elip (tương ứng với vùng trắng màu xám của bề mặt được đánh dấu bởi hộp hình elip trong Hình 3), như được chỉ ra bằng mũi tên trong hình. Dựa trên hướng của chúng, có thể xác định rằng khu vực bị cháy trên bề mặt con lăn là khu vực nguồn vết nứt.
Hình 4: Hình thái gãy của vết nứt con lăn # 4
Kiểm tra kim loại ở cả hai phía của vết nứt 1.5
Chọn khu vực màu trắng sáng dọc theo chu vi của con lăn 4 #, cắt và mài nó theo chiều ngang và sử dụng rượu axit nitric 4% để ăn mòn nó trước khi đặt nó dưới kính hiển vi để quan sát. Nó đã được tìm thấy rằng không có sự khử trùng ở cả hai bên của vết nứt. Lớp sáng màu trắng cực kỳ mỏng trên bề mặt là cấu trúc martensitic được làm nguội thứ cấp với độ sâu khoảng 10-30 μ m, và cấu trúc tăng cường nhiệt độ cao bên dưới bề mặt là khoảng 70-140 μ m. Cốt lõi của ma trận là một cấu trúc kim loại bình thường. Vết nứt bắt đầu từ lớp sáng màu trắng của martensite được làm nguội thứ cấp trên bề mặt và kéo dài đến ma trận. Cấu trúc kim loại ở cả hai phía của con lăn 4 # được hiển thị trong Hình 5.
Từ các kết quả kiểm tra ở trên, có thể thấy rằng một hoặc một số vết nứt xuất hiện trên bề mặt lăn của các con lăn riêng lẻ trong vòng bi đường sắt có liên quan đến vết bỏng thứ cấp trên bề mặt con lăn.
Hình 5: Cấu trúc kim loại ở cả hai mặt của con lăn 4 #
2. Phân tích các nguyên nhân bỏng
2.1 Điều tra và phân tích việc sử dụng các con lăn nứt
Vòng bi đường sắt là các thành phần chính của xe Bogie, được lắp đặt theo cặp trong hộp trục và được bôi trơn với dầu mỡ IV đường sắt. Họ phải chịu được một số tải trọng xuyên tâm và trục nhất định, và các lỗi phổ biến bao gồm bong tróc bề mặt làm việc, vết nứt mỏi, rỗ và đánh ăn bằng điện. Liên quan đến sự xuất hiện của các vết nứt con lăn, điều tra tại chỗ cho thấy ngoại trừ một vài con lăn có vết bỏng và vết nứt, không có sự bất thường về ngoại hình, màu bôi trơn và tình trạng bôi trơn của các bộ phận khác của ổ trục. Kiểm tra hạt từ tính xác nhận rằng không có vết nứt nào được tìm thấy trên các bề mặt vòng bên trong và bên ngoài; Theo dữ liệu nhiệt độ được ghi nhận bởi báo động nhiệt độ trục xe, có thể thấy rằng sự gia tăng nhiệt độ của ổ trục trục cũng là bình thường. Sự ăn mòn của bề mặt lăn con lăn bị nứt được thực hiện bằng dung dịch rượu axit nitric 3% và quan sát dưới kính hiển vi 400x xác nhận rằng không có dấu hiệu ăn mòn điện trên bề mặt lăn. Do thực tế là hình thái vết nứt của con lăn bị lỗi là một vết nứt thẳng theo chiều dọc của các chiều dài khác nhau và các vị trí xuất hiện cũng nằm trên bề mặt lăn, mô hình phân phối của lớp bỏng khác với sự xói mòn điện (mô hình phân bố của lớp xói mòn điện. Do đó, có thể loại trừ rằng vết bỏng và nứt của bề mặt lăn con lăn là do bôi trơn kém hoặc xói mòn điện trong quá trình hoạt động của ổ trục. Do đó, có thể kết luận rằng vết bỏng trên bề mặt lăn của con lăn xảy ra trong quá trình sản xuất, và sự nứt của bề mặt lăn của con lăn có thể là do sự bắt đầu và lan truyền các vết nứt mỏi tại vị trí bỏng dưới ứng suất tiếp xúc xen kẽ.
2.2 Cơ chế hình thành và đặc điểm của vết bỏng mài
Khi các bộ phận mang là mặt đất sau khi xử lý nhiệt, nhiệt độ cao được tạo ra trên bề mặt của các bộ phận do nhiệt mài, gây ra những thay đổi cục bộ trong cấu trúc và tính chất bề mặt. Loại khiếm khuyết này thường được gọi là đốt cháy. Bỏng mài thường được chia thành hai loại: một là bỏng nhiệt độ cao; Các loại khác là đốt cháy thứ cấp.
Phạm vi nhiệt độ cho các vết bỏng ủ nhiệt độ cao là từ phía trên nhiệt độ của phần xuống dưới nhiệt độ tới hạn AC1 của quá trình chuyển pha thép, khoảng 200 đến 745 độ. Ở nhiệt độ này, các cấu trúc austenite hời hợt và dư sẽ phân hủy và biến đổi thành các cấu trúc martensite hoặc martensite, có khả năng chống ăn mòn axit kém và xuất hiện màu đen tối sau khi rửa axit lạnh. Do đó, bỏng nhiệt độ cao còn được gọi là "bỏng đen".
Nhiệt độ cao tức thời cục bộ được tạo ra bởi các loại đốt loại thứ cấp xảy ra trên nhiệt độ tới hạn AC1 của biến đổi thép, khoảng 800 độ trở lên. Cấu trúc martensitic bề mặt trải qua quá trình biến đổi pha và biến thành austenite, sau đó được làm mát bằng cách cắt chất lỏng và làm lại để tạo thành một lớp martensitic dập tắt thứ cấp. Cấu trúc này không dễ bị ăn mòn bởi axit, vì vậy sau khi rửa axit lạnh, bề mặt của vết bỏng có màu trắng xám hoặc trắng sáng, và khu vực xung quanh có màu đen tối. Do đó, bỏng loại thứ cấp còn được gọi là "bỏng trắng". Các mô đốt loại dập tắt thứ cấp sẽ tạo ra ứng suất kéo đáng kể trên bề mặt của phôi, có thể gây ra các vết nứt trong một số điều kiện nhất định. Trong quá trình mài, khu vực đốt cháy thứ cấp có xu hướng tạo ra các vết nứt mài dưới tác động của ứng suất mài. Thông thường, các vết nứt mài rất nhỏ và không thể được phát hiện bằng cách quan sát mắt thường. Phương pháp kiểm tra hạt từ tính phải được sử dụng để xác định chúng.
2.3 Điều tra vết thương bỏng trên bề mặt xử lý con lăn
Bề mặt của mài con lăn bao gồm bề mặt đường kính ngoài và hai mặt đầu. Quá trình mài bề mặt đường kính ngoài sử dụng máy mài không trung tâm thông qua để mài liên tục, được chia thành bốn quá trình: mài thô, mài mịn, mài mịn và độ chính xác cực kỳ. Tổng cộng có 10 quá trình mài và cực độ chính xác được hoàn thành. Bề mặt đường kính bên ngoài của con lăn được xử lý bằng cách sử dụng máy mài không trung tâm thông qua, với tốc độ thức ăn nhỏ và điều kiện làm mát tốt, và thường không gây ra vết bỏng thứ cấp. Quá trình đường kính ngoài chính xác áp dụng máy mài không trung tâm CNC hoàn toàn tự động, có các chức năng chẩn đoán, báo động và bảo vệ tự động. Khi một sự bất thường xảy ra trong quá trình gia công, thiết bị sẽ đưa ra lệnh dừng và cũng không thể tạo ra vết bỏng mài tròn. Điều tra về quy trình đường kính ngoài mài thô, tổng cộng 5009 hồ sơ kiểm tra của ngâm con lăn đã được xem xét và không tìm thấy hiện tượng đốt cháy. Xử lý mặt cuối con lăn áp dụng máy mài mặt hai đầu ngang để mài cả hai mặt cuối cùng một lúc, được chia thành các quá trình mài thô và mài mịn. Sau khi điều tra, người ta thấy rằng có những dấu vết của biến dạng tay áo bằng thép trên bề mặt đường kính ngoài của mặt đất con lăn bởi máy mài hai đầu trục ngang M775B1. Sau khi nghiền mịn đường kính ngoài và kiểm tra rửa axit, người ta thấy rằng có các vết bỏng trên bề mặt đường kính ngoài của các con lăn.
2,4 Thử nghiệm sinh sản
Một kế hoạch thử nghiệm mô phỏng đã được phát triển cho các đặc điểm của không có trung tâm thông qua mài, bao gồm làm tăng một cách nhân tạo lượng và tốc độ mài, không mặc quần áo kịp thời, tắt hoặc giảm tốc độ dòng chảy của chất lỏng, hoặc mất điện trong quá trình mài. Những điều kiện thử nghiệm này làm cho nhiệt độ trong khu vực mài tăng nhanh. Sau nhiều thử nghiệm, chỉ tìm thấy vết trầy xước và vết bỏng màu đen trên bề mặt đường kính ngoài của con lăn. Tuy nhiên, các thử nghiệm mô phỏng được thực hiện trên máy mài mặt đôi trong điều kiện mài khắc nghiệt (sử dụng tăng mặt cuối, tay áo cũ, giảm dòng chất lỏng cắt, thụ động bánh xe bề mặt đường kính của con lăn.
Hình 6 Các vết bỏng được tạo ra bằng cách mài các mặt hai đầu
Thông qua phân tích chuyên sâu về nguyên tắc mài và các đặc điểm của quá trình mài mặt hai đầu, người ta thấy rằng khi mài con lăn, các con lăn đi vào 25 tay áo hình trụ trên đĩa mài tròn của máy xay. Đĩa mài xoay và gửi các con lăn vào khu vực mài của bánh mài. Đĩa mài và bánh mài xoay tương đối với nhau, và bánh xe nghiền trái và phải đồng thời mài hai mặt đầu. Trong quá trình mài, bề mặt đường kính ngoài của con lăn và thành bên trong của tay áo thép tạo ra một ma sát lớn, tạo thành nhiệt độ cao tức thời. Do khoảng cách nhỏ giữa tay áo và con lăn, chất lỏng cắt rất khó để làm mát theo thời gian. Khi điều kiện mài sẽ giảm (chẳng hạn như phụ cấp gia công quá mức ở mặt cuối), nhiệt độ sẽ nhanh chóng tăng lên trên nhiệt độ tới hạn của quá trình chuyển pha thép. Khi con lăn quay với đĩa mài đến trào ngược của chất lỏng cắt ở phần dưới, nó sẽ được làm mát nhanh chóng, dẫn đến bỏng loại thứ cấp nếu sự trợ cấp bề mặt của quá trình đường kính ngoài quá nhỏ, mô bị cháy không được tháo ra và vẫn còn trên bề mặt của con lăn.
3. Các biện pháp phòng ngừa
Khi sử dụng máy mài hai đầu trục ngang để mài mặt con lăn, bề mặt đường kính ngoài của con lăn dễ bị bỏng. Phương pháp ngăn ngừa bỏng là giảm sự tạo nhiệt ma sát giữa thành bên trong của tay áo và bề mặt đường kính ngoài của con lăn. Các biện pháp phòng ngừa được khuyến nghị bao gồm: (1) Điều chỉnh lưu lượng quy trình và tăng trợ cấp mài của đường kính ngoài của con lăn sau khi mài mặt hai đầu. Thêm quy trình đường kính bên ngoài mài thô và điều chỉnh quy trình mặt hai kết thúc thô ban đầu và quy trình mặt hai kết thúc mịn sau quá trình đường kính bên ngoài mài thô; Trước khi mài thô của quá trình đường kính ngoài, điều chỉnh trợ cấp mài của đường kính ngoài sau khi mài các mặt hai bên từ 0. {{2}. bề mặt đường kính của con lăn; (2) Giảm phụ cấp mài của các mặt hai đầu của con lăn. Độ thanh thải của khuôn mặt hai đầu đã được điều chỉnh từ 0. 45-0. 60 mm đến 0. 20-0. 40 mm, và kích thước chiều dài gia công hợp lý đã được xây dựng. Tốc độ thay đổi kích thước sau khi xử lý nhiệt được kiểm soát nghiêm ngặt để đảm bảo rằng kích thước chiều dài của con lăn đi vào quá trình mài mặt hai đầu được kiểm soát trong phạm vi dung sai tiêu chuẩn, giảm lực cắt và ma sát trên thành bên trong của tay áo; (3) Cải thiện cấu trúc tay áo. Tạo một cổng đổ chất lỏng trên bề mặt bên ngoài của tay áo, có thể cho phép chất lỏng cắt chảy trơn tru vào thành bên trong của tay áo trong quá trình xử lý, giảm nhiệt ma sát và tránh bị bỏng bề mặt; (4) Tăng cường quản lý các đồ đạc quan trọng như tay áo và thực hiện nghiêm ngặt các quy định để thay thế tay áo. Khi số lượng con lăn được xử lý trong quá trình mài mặt đôi đạt đến năm 20000 đến 250000 hoặc chạy mặt cuối con lăn vượt quá khả năng chịu đựng, tất cả các tay áo phải được thay thế; Nếu vẫn còn các vết cháy trên bề mặt đường kính ngoài của con lăn sau khi mài hai đầu và kiểm tra rửa axit (cho đến khi quá trình đường kính ngoài mài thô), tất cả các tay áo nên được thay thế; (5) Cải thiện các tài liệu quy trình và tiêu chuẩn hóa các tiêu chuẩn kiểm tra rửa axit. Chỉ định thời gian, tần suất và số lượng kiểm tra rửa axit, làm rõ các yêu cầu để xử lý các trường hợp bỏng được phát hiện trong quá trình rửa axit, và xác định kịp thời và chính xác các vấn đề chất lượng bỏng.
2025 tháng 5Thứ 3Đề xuất sản phẩm WBM WBM:
Máy cắt:
WBM sản xuất con lăn thon chết với hiệu quả cao và tự động hóa. Các con lăn được hình thành trên một máy ép tiêu đề lạnh tự động và được cho ăn, cắt và đấm vào khuôn trong năm bước.
Chúng ta có thể tạo ra các loại và kích thước khác nhau, các loại con lăn giảm dần với sự đảm bảo chất lượng, bao gồm: cú đấm kết hợp, tay áo bên ngoài, lưỡi, cú đấm kết hợp, xi lanh thức ăn, chết kết hợp, tay áo hai lớp, chèn.
