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        簡(jiǎn)析堆焊修復(fù)內(nèi)燃機(jī)車牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂

        2019-09-10 20:20:03梁興明
        環(huán)球市場(chǎng) 2019年2期

        梁興明

        摘要:牽引電動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)車主要的電氣設(shè)備之一,其質(zhì)量的優(yōu)劣會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車的整體質(zhì)量和運(yùn)行效率會(huì)產(chǎn)生直接的影響。某家機(jī)車公司生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)車在很短的時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂的情況。針對(duì)這一問題,該機(jī)車公司展開了深入的研究和分析。通過大量的實(shí)踐研究表明,牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)斷裂主要是由堆焊修復(fù)工藝引起的。本文就堆焊修復(fù)內(nèi)燃機(jī)車牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂做了相關(guān)的闡述和分析。

        關(guān)鍵詞:堆焊修復(fù);內(nèi)燃機(jī)車;牽引電機(jī);轉(zhuǎn)軸斷裂

        某家機(jī)車公司生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)車,在運(yùn)行了不到半年的時(shí)間就出現(xiàn)了牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂的情況。為此,該機(jī)車公司對(duì)這輛內(nèi)燃機(jī)車進(jìn)行了全面的檢修。在檢修過程中發(fā)現(xiàn),這輛內(nèi)燃機(jī)車的牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸已經(jīng)完全斷裂,另外,軸承箱的頂部也出現(xiàn)了破裂。但是,這輛內(nèi)燃電機(jī)的其他部件都是完好無損的。經(jīng)過了進(jìn)一步的調(diào)查發(fā)展,這輛內(nèi)燃機(jī)車曾經(jīng)進(jìn)行過堆焊修復(fù)。通過相關(guān)的實(shí)踐研究表明,由于堆焊修復(fù)過程中,堆焊電流過大,造成電機(jī)轉(zhuǎn)軸堆焊層化學(xué)成分偏析較嚴(yán)重,在冷卻過程中生成沿溫度梯度方向呈條帶狀分布的鐵素體,致使電機(jī)轉(zhuǎn)軸疲勞性能下降,在機(jī)車運(yùn)行過程中的應(yīng)力的作用下造成了牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的斷裂。

        一、堆焊修復(fù)技術(shù)概述

        堆焊修復(fù)技術(shù)和普通的焊接修復(fù)技術(shù)還是存在一定的差異的。首先,堆焊修復(fù)技術(shù)和普通焊接修復(fù)技術(shù)的焊接對(duì)象不同。堆焊修復(fù)技術(shù)的焊接對(duì)象主要是易磨損和易腐蝕的機(jī)械零部件以及磨損失效和腐蝕失效后的機(jī)械零部件。在應(yīng)用堆焊修復(fù)技術(shù)的過程中,需要結(jié)合實(shí)際的焊接對(duì)象來進(jìn)行焊接材料、焊接方法以及焊接工藝的選擇。其次,在應(yīng)用堆焊修復(fù)技術(shù)的過程中,還要充分的考慮機(jī)械零部件焊接維修的經(jīng)濟(jì)性,盡可能的選用新型的焊接材料以及新型的焊接工藝與技術(shù)。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升,堆焊修復(fù)技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,應(yīng)用也越來越廣泛。

        二、堆焊修復(fù)內(nèi)燃機(jī)車牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂分析

        該內(nèi)燃機(jī)車廠家針對(duì)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂的情況開展了一系列的研究和分析。

        (一)牽引電機(jī)斷裂轉(zhuǎn)軸的理化檢驗(yàn)

        首先,對(duì)牽引電機(jī)斷裂轉(zhuǎn)軸的斷口進(jìn)行了檢驗(yàn)。經(jīng)過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該轉(zhuǎn)軸的斷口沒有發(fā)生明顯的宏觀塑性變形,斷口也比較平齊。但是,在該轉(zhuǎn)軸的斷口上存在十分明顯的疲勞貝紋線。另外,該轉(zhuǎn)軸斷口上的疲勞貝紋線所代表的疲累裂紋擴(kuò)展區(qū)占據(jù)了很大的面積,同時(shí)該轉(zhuǎn)軸斷口的邊緣呈現(xiàn)出棘輪的狀態(tài)。由此可見,該轉(zhuǎn)軸斷口屬于的扭轉(zhuǎn)及彎曲多源疲勞斷口。說明該轉(zhuǎn)軸的斷裂屬于疲勞性斷裂,疲勞貝紋線來源于轉(zhuǎn)軸的表面。第二,對(duì)牽引電機(jī)斷裂轉(zhuǎn)軸的斷口進(jìn)行了化學(xué)分析。在此過程中,要按照化學(xué)檢驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定對(duì)該斷軸的斷口進(jìn)行取樣,以此來提升化學(xué)檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。通過化學(xué)分析結(jié)果表明,取樣材料是符合GB/T3077-1999《合金鋼結(jié)構(gòu)》對(duì)35CrMo的規(guī)定的。第三,對(duì)該斷軸的斷口進(jìn)行力學(xué)性能的檢驗(yàn)。在此過程中,依然要按照相關(guān)的規(guī)定對(duì)該斷軸的斷口進(jìn)行取樣,然后對(duì)取樣材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn),要按照GB228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》規(guī)定的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。最后還要對(duì)取樣材料進(jìn)行沖擊試驗(yàn),要按照GB229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》規(guī)定的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。通過力學(xué)性能檢測(cè)表明,該斷軸的抗拉強(qiáng)度檢測(cè)值是755,屈服強(qiáng)度檢測(cè)值是570,斷后伸長(zhǎng)率檢測(cè)值是18,沖擊韌性檢測(cè)值是83。由此可見;該斷軸的力學(xué)性能是符合牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的技術(shù)要求的。第四,對(duì)該斷軸進(jìn)行低倍檢驗(yàn)。在此過程中,要按照GBT226-1991《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗(yàn)法》來開展低倍檢驗(yàn)。通過檢驗(yàn)表明,該牽引電機(jī)斷軸的一般疏松檢驗(yàn)值是1,中心疏松檢驗(yàn)值是0.5,錠型偏析檢驗(yàn)值是1,一般點(diǎn)狀偏析檢驗(yàn)值是0,邊緣點(diǎn)狀偏析檢驗(yàn)值是0。由此可見,是符合GB/T3077-1999《合金鋼結(jié)構(gòu)》的技術(shù)要求的。第五,對(duì)該斷軸進(jìn)行金相檢驗(yàn)。在此過程中,要使用切割機(jī)設(shè)備在斷軸的斷口附近切取金相試樣,然后對(duì)取得的金相試樣記性磨光處理,然后按照GB10561-2005-T《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定》對(duì)金相試樣中的夾雜物進(jìn)行檢驗(yàn)。通過檢測(cè)表明,該牽引電機(jī)斷軸的表面和內(nèi)部組織是正常的,基體和堆焊層之間的熔合線附近也沒有明顯的焊接缺陷。

        (二)理化檢驗(yàn)結(jié)果的整體分析

        通過上面的理化檢驗(yàn)分析,我們能夠發(fā)現(xiàn),該牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)軸在化學(xué)成分、力學(xué)性能以及金相組織等方面都是符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的。首先,從斷口分析結(jié)果表明,一方面,該牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的斷裂屬于扭轉(zhuǎn)疲勞性斷裂。另一方面,該牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)軸不存在明顯的引起轉(zhuǎn)軸疲勞和縮短轉(zhuǎn)軸使用壽命的缺陷。其次,從牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸堆焊部分的金相檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)可以表明,一方面,該牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸焊接部分的焊縫是不存在明顯的缺陷的,其熱影響區(qū)的組織也不存在明顯的異常;另一方面,該牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸焊接部分的堆焊層中存在沿軸徑向分布的鐵素體條帶,通過放大檢測(cè)設(shè)備可以看到,鐵素體的形狀是針狀和塊狀的。由此可以推斷出該牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的斷裂很可能是由堆焊修復(fù)工藝造成的。

        在應(yīng)用堆焊修復(fù)工藝的過程中,堆焊電流是比較大的,從而導(dǎo)致了堆焊成分和堆焊組織處于不均勻的狀態(tài);由于堆焊成分和堆焊組織的不均勻,在冷卻的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生沿溫度梯度方向呈條帶狀分布的鐵素體,這些鐵素體的形狀多為針狀和塊狀。針狀鐵素體在強(qiáng)度和韌性方面的表現(xiàn)都是比較差的。對(duì)于高走疲勞而言,材料的強(qiáng)度越高,疲勞極限也就越高,材料的強(qiáng)度越低,疲勞極限也就越低。當(dāng)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的組織中存在很多條狀鐵素體的時(shí)候,就會(huì)使轉(zhuǎn)軸的表面很快的出現(xiàn)疲勞裂紋,進(jìn)而使轉(zhuǎn)軸發(fā)生斷裂。

        三、結(jié)束語

        通過對(duì)堆焊修復(fù)內(nèi)燃機(jī)車牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂的分析,該機(jī)車公司也制定出了相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施,一方面,在應(yīng)用堆焊修復(fù)技術(shù)的過程中要按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行操作,盡可能的使用高強(qiáng)度的焊條;另一方面,對(duì)堆焊修復(fù)工藝進(jìn)行優(yōu)化,盡可能的采用現(xiàn)代化的堆焊修復(fù)工藝

        參考文獻(xiàn):

        [1]祁榮靜,文思靜,肖連新.牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量控制與改進(jìn)[J].電力機(jī)車與城軌車輛,2018(04).

        [2]肖連新.牽引電機(jī)外錐傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸機(jī)械加工工藝優(yōu)化[J].電力機(jī)車與城軌車輛,2010(05).

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