王顏明

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學院 吉林 吉林 132002）

1 故障介紹

近年來隨著列車的提速、重載。貨車弓型制動梁支柱裂紋開焊等現(xiàn)象也時有發(fā)生。因使用材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、路況的局限和運行狀況的變化及檢修質(zhì)量的欠缺致使該類故障正日益增多。尤其是制動梁支柱雙片根部與弓型桿相接方向，基本在便下片裂紋及焊修后復(fù)裂現(xiàn)象頻繁發(fā)生。也相應(yīng)的反映出目前我國現(xiàn)用制動梁材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、工藝及定檢焊修后質(zhì)量仍存在較多問題。

2 故障分析

從故障發(fā)生部位來看，裂紋大多都在制動梁支柱根部下片部位。這表明該處的強度較弱或結(jié)構(gòu)不合理。弓型制動梁由于支柱與弓型桿頂部進行了，比較牢固的焊接，且弓型桿與閘瓦托端部又用補強焊固，導致整個結(jié)構(gòu)剛性受力作用較大，抗沖擊的性能較差。制動時整個系統(tǒng)的合力傳遞沖擊至支柱雙片部位，而這個部位的強度又最弱，尤其是下片部位，由于制動杠桿斜置側(cè)壓（現(xiàn)場表現(xiàn)為杠桿與支柱下片磨痕較重），在制動時受沖擊力過大，閘瓦托磨耗的原因?qū)е轮苿恿Σ痪鶆驎r，使一側(cè)受力較大或梁體及閘瓦托扭曲均會加大正壓力和側(cè)扭力作用支柱雙片上，從而導致其上部開裂。表現(xiàn)為支柱頂部與弓型桿焊接處開焊。

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)及現(xiàn)場調(diào)查情況來看。制動梁支柱雙片根部焊修質(zhì)量存在許多缺陷和不足。綜合列檢、站修、段修的調(diào)查結(jié)果后看出，焊修后50%的制動梁運行狀況良好（包括部分制動梁支柱下片完全斷裂焊修后，檢查其運行情況依然良好），其余50%的制動梁支柱仍然強度要求不合格。經(jīng)過分析確認主要存在以下幾種情況：

1）制動梁支柱在焊修前，該部位未進行預(yù)熱處理就開始焊接，導致焊接部位殘余應(yīng)力相對較大，使材料的塑性變形能力差；

2）焊修施焊方式及工人操作不當，在未開坡口或消除裂紋就開始焊修。還有就是在焊接時錯誤的操作從裂紋的頭部向尾部焊接；

3）焊接時焊縫質(zhì)量不高，存在焊波表面不均勻及連接性差，并有夾渣、氣孔、咬邊及未焊牢，表面無增強焊波，存在隨意點焊現(xiàn)象；

4）焊接時電流和焊條搭配不當，導致焊接處焊縫不牢固。

從材料和結(jié)構(gòu)方面來看。制動梁支柱材料為ZG230—450型鋼。由于鑄造性能不夠理想，縮孔較大，容易形成分散縮孔，并且流動性差，偏析嚴重。在鑄態(tài)時常出現(xiàn)特有的魏氏組織，其特點為鐵素體，沿晶界分布并呈針狀插入珠光體內(nèi)，使鑄鋼塑性、韌性大為降低。此外，由于鑄鋼冷卻迅速，內(nèi)應(yīng)力較大，所以這些鑄造缺陷必須通過熱處理來消除。如果鑄造缺陷較突出或熱處理（退火或正火）過程中不理想，可導致制造初始材料就存在缺陷。

另外，現(xiàn)場觀察制動梁支柱杠桿移動孔多數(shù)孔基本呈長方形，孔的邊緣相接處呈直角過渡，過渡處表面粗糙，不圓滑甚至有些還存在缺陷。又由于直角邊緣壁厚斷面呈斜切狀由厚到薄過渡，從而導致制動梁支柱孔處極易產(chǎn)生應(yīng)力集中及形成抵抗沖擊薄弱區(qū)域，成為裂紋經(jīng)常出現(xiàn)的突破口。

車輛定檢時，對制動系統(tǒng)的檢修不當也是促成該類故障頻繁發(fā)生的原因。具體表現(xiàn)為：未嚴格執(zhí)行工藝要求。制動梁體與閘瓦托扭曲、變形及杠桿、銷孔閘瓦托磨耗超限等故障，未按照要求進行檢修及進行裝配，各部位給油潤滑的情況執(zhí)行的欠缺，導致制動梁制動時扭曲憋勁，使支柱片根部受力過大而產(chǎn)生裂紋。

此外，因修程原因該類故障在輔修及臨修時，可能出現(xiàn)有現(xiàn)車焊修的現(xiàn)象，由于該部位位置偏下，作業(yè)空間狹小不易焊修，導致焊修操作不規(guī)范，焊接后產(chǎn)生的缺陷較多，質(zhì)量不高，運用時必然出現(xiàn)焊修處復(fù)裂的現(xiàn)象。

3 故障診斷及檢修措施

制動梁支柱是鑄鋼支柱。支柱圓銷孔邊緣及杠桿彎曲處容易產(chǎn)生裂紋?，F(xiàn)場列檢在檢查制動梁支柱時，應(yīng)由車軸上方探身檢查；對制動梁支柱下端檢查時，應(yīng)探身車軸下方仰視檢查。在檢查中，如發(fā)現(xiàn)裂紋幾痕跡（例如紅銹粉）時，一時判斷不清，可將痕跡輕輕摸去，用檢查錘敲振，如痕跡再次出現(xiàn)，則為支柱裂紋無疑，應(yīng)馬上通知值班員扣車實施修理。

根據(jù)以上的故障分析的情況，提出以下改進建議。

1）制動梁制造源頭上做起的改進建議：

①認真執(zhí)行鑄造工藝，盡量消除鑄造缺陷，并嚴格執(zhí)行制造后對梁體進行熱處理的操作規(guī)定。

②適當加大制動梁支柱雙片的壁厚，從而保證其強度的要求。

③在鑄鋼的鑄造性能不佳情況下，必須加強結(jié)構(gòu)設(shè)計，鑄造結(jié)構(gòu)上改變支柱杠桿移動孔的粗糙程度，孔型最好接近“O”型；孔邊直角過渡應(yīng)改為圓角過渡，過渡的半徑選R8mm－R10mm之間的數(shù)值；該處壁厚應(yīng)消除（鑄造或加工）斜切的直角斷面形式，防止應(yīng)力集中及抗沖擊性能較弱的情況。

2）從焊修工藝上做的改進建議：

①定檢焊修時應(yīng)嚴格執(zhí)行焊補工藝流程，做到焊前預(yù)熱，并且預(yù)熱溫度要達到要求（保持在50攝氏度以上）。

②焊接操作時，先對裂紋部位開坡口的切除操作。開焊部位應(yīng)將原焊波清除，然后從裂紋末端起逆向施焊。焊接時應(yīng)注意電流的大小以及起電落弧，保證焊接時要焊透，焊層均勻牢固并要有增強焊波。同時要避免和盡量消除夾渣、氣孔、咬邊、未焊透等缺陷出現(xiàn)。一但出現(xiàn)以上幾種情況應(yīng)當切除重焊。以避免運行時故障的發(fā)生。

③焊后對孔邊緣要進行圓角過渡處理，焊波也打磨圓滑。

④具體的焊修標準：鑄鋼的制動梁支柱裂紋或磨耗大于3mm時焊修，焊波須高于基準面2mm；支柱孔磨耗大于2mm時應(yīng)擴孔鑲套，原襯套磨耗超限、松動或有裂紋時應(yīng)更換新的襯套；支柱裂紋大于30mm或支柱孔裂至邊緣時應(yīng)更換支柱；支柱新焊接時，須距槽鋼翼板頂部向下5～8mm處起焊修。支柱與槽鋼進行焊接時，因槽鋼腹板頂部處的焊接工況較差，焊接時易在槽鋼腹板頂部處產(chǎn)生咬肉等焊接缺陷，從而造成使用中該處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，容易誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生，影響制動梁的運行情況。因此支柱與槽鋼焊接時，距槽鋼腹板頂部5－8mm處不進行焊接。

3）禁止在未分解制動梁的情況下現(xiàn)車焊修。

由于在《鐵路貨車站修規(guī)程》中對支柱裂紋施焊未做出明確的規(guī)定，故建議在規(guī)定中補充如下內(nèi)容：“在輔修或臨修時發(fā)現(xiàn)制動梁支柱裂紋時應(yīng)更換制動梁，卸下的故障制動梁應(yīng)異地修理。并嚴格按工藝要求集中焊修?！?/p>

4）嚴格執(zhí)行制動配件的檢修及裝配工藝。落實制動梁滑槽與各部銷孔的給油要求，以保證列車在運行中制動時各部件的正常作用。減輕各部間的因磨擦而代來的磨耗程度。防止產(chǎn)生制動部件卡滯、扭轉(zhuǎn)的造成的對制動梁支柱片根部的非正常磨耗和超負核作用。

［1］嚴雋耄.車輛工程[M].中國鐵道出版社，1992.

［2］張中央.車輛制動裝置[M].中國鐵道出版社，2000.

［3］鐵道車輛制動工程[M].中國鐵道出版社，2006.

［4］鐵路機車車輛[M].中國鐵道出版社，2008.