Zusammenfassung: Oberflächenrisse auf den Rollenlagerwalzen wurden unter Verwendung von Methoden wie Magnetpartikelinspektion, Kaltsäurewäsche und metallographischer Untersuchung analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass die während des Rollenherstellung erzeugten Sekundärlöschungsverbrennungen die Hauptursache für das Riss auf der Rolloberfläche der Walzen waren. Durch Maßnahmen wie die Reduzierung der Schleifbewilligung des Rollenendwandes, das Erhöhen des Schleifstoffs des Außendurchmessers und die Stärkung der Behandlung der Hülse wurde das durch sekundäre Löschung verursachte Verbrennung beseitigt.
Schlüsselwörter: Eisenbahnlager; Rolle; Schleifen; brennen; Riss
Während der normalen Aufrechterhaltung des NJ (P) 3226x1 -Pkw -Rollenlagers nach einer Wartungszeit ergab die magnetische Partikelinspektion ein oder mehrere Risse, die entlang der axialen Richtung auf der Rolloberfläche einzelner Walzen grob verteilt waren. Das Rollenmaterial ist GCR15 und die längste Installation und Nutzungszeit der Walze beträgt 18 Monate. Die maximale Kilometerleistung des Busses hat 700000 Kilometer erreicht. Der folgende Text enthält eine detaillierte Analyse von vier geknackten Rollenproben.
1. Inspektion und Analyse
1.1 makroskopische Morphologiebeobachtung
Makroskopische Beobachtung und Magnetpartikelinspektion wurden an der Rissmorphologie von Walzen in 4 Proben (nummeriert 1 # bis 4 #) durchgeführt, und auf ihren Rollflächen und Endflächen wurden keine anderen Schäden gefunden. Die Rissmorphologie von Rollen 1 # bis 4 # ist in Abbildung 1 dargestellt, unter der 10 Risse mit einer Länge von 4. 7-9 mm auf Roller 1 # beobachtet wurden; Vier Risse mit einer Länge von 4-9. 5 mm wurden auf Roller 2 beobachtet; Auf Roller 3 wurden insgesamt 11 Risse mit Längen von 3 bis 20 mm beobachtet; Zwei Risse mit Längen von 40 und 45 mm wurden auf Roller 4 beobachtet.
1.2 Routineprojektinspektion
Die chemische Zusammensetzung, die Härte, die Einschlüsse und die Quench- und Temperierungsstrukturen der vier Walzen wurden gemäß TB\/T 3010-2001 "technische Bedingungen zur Bestellung von hohem Kohlenstoffchrom -Lagerstahl für Eisenbahnrolllager, JB\/T {1}}}" technische Bedingungen für Heizung mit hoher Kohlenstoffchrollenstahl -Stahlstahl -Teile "und TB\/T -Tb\/T -Tb\/T -Tb\/T -Tb\/T -Tb\/t -Tb\/t -Tb\/t -Tb\/t -Tb\/t -Tb\/t -Tb\/t -T -Tb\/t -T -Tb\/t -T -Tb\/t -T -Tb\/t -T -Tb\/t -T -Tb\/t -T -Tb\/t -T -Tb\/T -Tb\/T -T -Tb\/T -T -Tb\/t t t t t t t t t t 2235-2010 "Qualitätskontrollstandards für Rolllager mit Eisenbahn". Die Ergebnisse zeigten, dass die Rohstoffe und die Wärmebehandlung der Walzen im qualifizierten Bereich lagen und die relevanten Standardanforderungen erfüllten.
Abbildung 1 Rissmorphologie von Roller
1.3 Säurewaschinspektion
Vier rissige Walzen wurden nach JB\/T 1255-2001 -Standard einem kalten Säurewaschen ausgesetzt, und es wurde beobachtet, dass es entlang der Umfangsrichtung auf der Rolloberfläche der vier Walzen mehrere hellgraue oder helle weiße Markierungen gab. Die Kanten der hellweißen Bereiche waren von dunklen schwarzen Streifen umgeben, und die Risspositionen befanden sich alle in den hellgrau weißen oder hellen weißen Bereichen, die typische Brennmorphologie waren. Die Verbrennungsmorphologie von Rollers 3 # und 4 # nach dem Säurewaschen ist durch die Pfeile in Abbildung 2 und Abbildung 3 dargestellt.
Abbildung 2-3 # Roller kalte Säurewäsche Verbrennungsmorphologie
Abbildung 3 4 # Roller kalte Säurewäsche Verbrennungsmorphologie
1.4 Frakturanalyse
Mit einem Drahtschneidgerät wurde die 4 # -Walze horizontal geschnitten. Während des Schutzes des ursprünglichen Risses vor Schaden wurde das andere Ende des Risss auf der 4 # Walzen manuell getrennt. Die Frakturmorphologie nach dem Öffnen ist in Abbildung 4 dargestellt. Wenn Sie die Frakturfläche beobachten, kann festgestellt werden, dass sich auf beiden Seiten des elliptischen Box radialen Kämmen befinden (entsprechend der grauen weißen Fläche der Oberfläche, die in der elliptischen Kiste in Abbildung 3 gekennzeichnet ist), wie durch die in der in der Figur gezeigte Richtung angegeben. Basierend auf ihrer Richtung kann festgestellt werden, dass der verbrannte Bereich auf der Rollenoberfläche der Rissquellenbereich ist.
Abbildung 4: Frakturmorphologie des Rollenrisses # 4
Metallographische Untersuchung auf beiden Seiten des 1,5 -Risses
Wählen Sie den hellen weißen Bereich entlang des Umfangs der 4 # Walzen, schneiden Sie ihn und mahlen Sie ihn horizontal und verwenden Sie 4% Salpetersäurealkohol, um ihn zu korrodieren, bevor Sie ihn zur Beobachtung unter ein Mikroskop legen. Es wurde festgestellt, dass es auf beiden Seiten des Risses keine Dekarburisierung gab. Die extrem dünne weiße helle Schicht auf der Oberfläche war eine sekundär abgestürzte martensitische Struktur mit einer Tiefe von etwa {{2} μm, und die hochtemperaturtemperatur unter der Oberfläche war etwa 70-140 μm. Der Kern der Matrix war eine normale metallographische Struktur. Der Riss beginnt von der weißen hellen Schicht der sekundären abgestoßenen Martensit an der Oberfläche und erstreckt sich bis zur Matrix. Die metallographische Struktur auf beiden Seiten der 4 # -Walze ist in Abbildung 5 dargestellt.
Aus den obigen Inspektionsergebnissen ist ersichtlich, dass ein oder mehrere Risse, die auf der Rollfläche einzelner Rollen in Eisenbahnlagern auftreten, mit Sekundärlöschen auf der Rollenoberfläche zusammenhängen.
Abbildung 5: Metallographische Struktur auf beiden Seiten von Roller 4 #
2. Analyse von Verbrennungsursachen
2.1 Untersuchung und Analyse der Verwendung von Rissenrollen
Eisenbahnlager sind Schlüsselkomponenten des Fahrzeug -Drehgestells, die paarweise in der Achsbox installiert und mit Eisenbahn -IV -Fett geschmiert sind. Sie müssen bestimmten radialen und axialen Belastungen standhalten, und häufige Fehler umfassen die Arbeitsfläche, Müdigkeitsrisse, Lochfraß und elektrische Korrosionsmarkierungen. In Bezug auf das Auftreten von Rollenrissen ergab die Untersuchung vor Ort, dass mit Ausnahme einiger Rollen mit Verbrennungen und Rissen keine Anomalien im Erscheinungsbild, die Schmierfarbe und der Schmierstatus anderer Teile des Lagers auftraten. Die Magnetpartikelinspektion bestätigte, dass auf den inneren und äußeren Ringflächen keine Risse gefunden wurden; Gemäß den Temperaturdaten, die durch den Temperaturalarm der Fahrzeugachse erfasst wurden, ist ersichtlich, dass auch der Temperaturanstieg des Achsboxlagers normal ist. Die Korrosion der rissigen Rollenrolloberfläche wurde unter Verwendung einer 3% igen Salpetersäure -Alkohollösung durchgeführt, und die Beobachtung unter einem 400 -fachen Mikroskop bestätigte, dass es keine Anzeichen einer elektrischen Korrosion auf der Rolloberfläche gab. Aufgrund der Tatsache, dass die Rissmorphologie der fehlerhaften Walze ein longitudinaler gerader Riss mit unterschiedlichen Längen ist und die Auftreten des Auftretens auch auf der Rolloberfläche liegen, unterscheidet sich das Verteilungsmuster der Verbrennungsschicht von der durch elektrischen Erosion verursachten (das Verteilungsmuster der elektrischen Erosionsschicht). Daher kann ausgeschlossen werden, dass das Verbrennen und Riss der Rollschanzeroberfläche während des Betriebs des Lagers durch schlechte Schmierung oder elektrische Erosion verursacht wird. Daher kann der Schluss gezogen werden, dass die Verbrennung auf der Rollfläche der Walze während des Herstellungsprozesses auftrat, und das Riss der Rolloberfläche der Walze kann auf die Einleitung und Ausbreitung von Ermüdungsrissen an der Verbrennungsstelle unter alternierender Kontaktspannung zurückzuführen sein.
2.2 Bildungsmechanismus und Eigenschaften des Schleifverbrennens
Wenn die Lagerteile nach der Wärmebehandlung gemahlen werden, werden hohe Temperaturen auf der Oberfläche der Teile aufgrund der Schleifwärme erzeugt, was zu lokalen Veränderungen der Oberflächenstruktur und der Eigenschaften führt. Diese Art von Defekt wird normalerweise als Schleifbrand bezeichnet. Schleifverbrennungen sind im Allgemeinen in zwei Arten unterteilt: Einer ist Hochtemperaturverbrennungen; Der andere Typ ist das Sekundärstillstand.
Der Temperaturbereich für Hochtemperaturverbrennungen liegt von über der Temperaturtemperatur des Teils unter die kritische Temperatur AC1 des Stahlphasenübergangs, ungefähr zwischen 200 und 745 Grad. Bei dieser Temperatur zersetzen sich die oberflächlichen Martensit- und Rest -Austenitstrukturen und verwandeln sich in Martensit- oder Martensitstrukturen, die eine schlechte Säurekorrosionsbeständigkeit aufweisen und nach kaltem Säurewaschen dunkel schwarz erscheinen. Daher werden Hochtemperaturverbrennungen auch als "schwarze Verbrennungen" bezeichnet.
Die lokale momentane hohe Temperatur, die durch Verbrennungen des Sekundärlöschens erzeugt wird, tritt über der kritischen Temperatur AC1 der Stahltransformation auf, die etwa 800 Grad oder höher ist. Die oberflächliche martensitische Struktur erfährt eine Phasenumwandlung und verwandelt sich in Austenit, das dann durch Schneiden von Flüssigkeiten abgekühlt und zu einer sekundären löschenden martensitischen Schicht zurückgekühlt wird. Diese Struktur ist nicht leicht durch Säure zu korrodieren, daher ist nach dem Waschen von Kaltsäure die Oberfläche des Verbrennungsgrauens grauweiß oder hellweiß und die Umgebung ist dunkelschwarz. Daher werden Sekundärlöschentyp -Verbrennungen auch als "weiße Verbrennungen" bezeichnet. Das Verbrennungsgewebe des Sekundärlöschentyps erzeugt eine erhebliche Zugspannung auf der Oberfläche des Werkstücks, was unter bestimmten Bedingungen Risse induzieren kann. Während des Schleifprozesses ist der sekundäre Quenching -Verbrennungsbereich anfällig für Schleifrisse unter der Wirkung von Schleifspannungen. Normalerweise sind die Schleifrisse sehr klein und können nicht durch bloße Augenbeobachtung erkannt werden. Eine Magnetpartikelinspektionsmethode muss verwendet werden, um sie zu identifizieren.
2.3 Untersuchung von Verbrennungsverletzungen auf der Rollenverarbeitungsfläche
Die Oberfläche des Rollenschleifens umfasst die Oberfläche des äußeren Durchmessers und zwei Endflächen. Der Oberflächenschleife des Außendurchmessers verwendet eine durchliegende Mühle zum kontinuierlichen Schleifen, das in vier Prozesse unterteilt ist: grobes Schleifen, feines Schleifen, feines Schleifen und Ultra -Präzision. Insgesamt 10 Schleifungs- und Ultra -Präzisionsprozesse werden abgeschlossen. Die Oberfläche des Außendurchmessers der Walze wird unter Verwendung eines mittelosen Mühle mit einer kleinen Futterrate und guten Kühlbedingungen verarbeitet und verursacht im Allgemeinen keine sekundären Ablösten. Das Präzisionsmahlen im Außendurchmesser verwendet einen vollautomatischen CNC -zentralen Mühle, der automatische Diagnose-, Alarm- und Schutzfunktionen aufweist. Sobald während des Bearbeitungsprozesses eine Anomalie auftritt, gibt das Gerät einen Stop -Befehl aus, und es ist auch unmöglich, kreisförmige Schleifverbrennungen zu erzeugen. Die Untersuchung des rauen Mahls im Außendurchmesser wurden insgesamt 5009 Inspektionsaufzeichnungen über die Rollenflocken überprüft und kein Schleifbrennphänomen gefunden. Die Roller -End -Face -Verarbeitung nimmt eine horizontale Doppel -End -Gesichtsschleife an, um beide Endflächen gleichzeitig zu mahlen, die in grobe Schleif- und feine Schleifprozesse unterteilt sind. Nach der Untersuchung wurde festgestellt, dass auf der Oberfläche der Horizontalen Achse der M775B1 -Doppelendschleife der M775B1 -Horizontalachse Spuren der Stahlhülle auf der Oberfläche der Horizontalen Achse M775B1 enthielt. Nach feinem Mahlen des Außendurchmessers und der Säurewaschinspektion wurde festgestellt, dass auf der Oberfläche des Außendurchmessers der Walzen Verbrennungszeichen vorhanden war.
2.4 Reproduktionstest
Für die Eigenschaften von zentraler durch Schleifen wurde ein Simulationstestplan entwickelt, bei dem die Schleifmenge und die Geschwindigkeit künstlich erhöht werden, das Schleifrad nicht rechtzeitig angezogen, abgeschaltet oder die Schneidflüssigkeitsströmungsrate oder plötzliche Stromausfälle während des Mahlens reduziert werden. Diese Testbedingungen führen dazu, dass die Temperatur im Schleifbereich schnell ansteigt. Nach mehreren Tests wurden nur Kratzer und spiralförmige schwarze Verbrennungen auf der Oberfläche des Außendurchmessers der Walze gefunden. Simulationstests wurden jedoch unter harten Schleifbedingungen (unter Verwendung eines erhöhten Endgesichts, abgenutzten alten Ärmeln, reduzierten Schneidflüssigkeitsfluss, Radpassivierung usw.) durchgeführt, und die Ergebnisse zeigten Verbrennungsmarkierungen eines bestimmten Breitens einer bestimmten Breite des Außendurchmessers des Außendurchmessers des Rollens. der Walze.
Abbildung 6 Verbrennungsflecken, die durch Mahlen von Doppel -End -Gesichtern erzeugt werden
Durch eingehende Analyse des Schleifprinzips und der Eigenschaften des Doppelendflächenschleifprozesses wird festgestellt, dass beim Schleifen die Walzen die 25 zylindrischen Ärmel auf der kreisförmigen Schleifscheibe des Mühle eindringen. Die Schleifscheibe dreht sich und schickt die Rollen in den Schleifbereich des Schleifrads. Die Schleifscheibe und das Schleifrad drehen sich relativ zueinander, und die linken und rechten Schleifräder mahlen gleichzeitig die beiden Endflächen. Während des Mahlens erzeugen die Oberfläche der Rollenrolle und die Innenwand der Stahlhülle eine große Reibung und bildet eine momentane hohe Temperatur. Aufgrund der geringen Lücke zwischen der Hülse und der Walze ist die Schneidflüssigkeit mit der Zeit schwer zu kühlen. Wenn sich der Schleifzustand verschlechtert (wie z. B. übermäßige Bearbeitungszulage auf der Endfläche), steigt die Temperatur schnell über die kritische Temperatur des Stahlphasenübergangs. Wenn sich die Roller mit der Schleifscheibe zum Rückfluss der Schneidflüssigkeit im unteren Teil dreht, wird sie schnell abgekühlt, was zu einem sekundären Ablösten führt, wenn die Oberflächenzulage des Außendurchmesserprozesses zu klein ist, das Verbrennungsgewebe nicht entfernt und blieb auf der Oberfläche der Roller.
3. Vorbeugende Maßnahmen
Bei Verwendung einer horizontalen Achse -Doppel -End -Mühle zum Mahlen der Rollenendfläche ist die Oberfläche des Außendurchmessers der Walze anfällig für Verbrennungen. Die Methode zur Vorbeugung von Verbrennungen besteht darin, die Reibungswärmeerzeugung zwischen der Innenwand der Hülse und der Oberfläche des Rollens der Außendurchmesser zu verringern. Zu den empfohlenen vorbeugenden Maßnahmen gehören: (1) Einstellung des Prozessflusses und Erhöhen der Schleifzahl des äußeren Durchmessers der Walze nach dem Mahlen des Doppelendflächens. Fügen Sie den Prozess des rauen Schleifens im Außendurchmesser hinzu und passen Sie den ursprünglichen groben Mahlen des Doppelendflächenprozesses und des feinen Mahlen des Doppelendflächenprozesses nach dem rauen Mahlen des äußeren Durchmessers ein. Passen Sie vor dem groben Schleifen des Außendurchmesserprozesses die Schleifleistung des äußeren Durchmessers ein, nachdem Sie die Doppelendflächen aus dem Original 0}. 06-0. {0 8 mm bis 0. Oberfläche der Walze; (2) Reduzieren Sie das Schleifgeld der Doppelendflächen der Walze. Die Freigabe des Doppel -End -Gesichts wurde von 0. 45-0. 60 mm auf 0. 20-0. 40 mm angepasst, und es wurde eine vernünftige Bearbeitungslängenabmessung formuliert. Die dimensionale Änderungsrate nach der Wärmebehandlung wird streng gesteuert, um sicherzustellen, dass die Längenabmessung des Rollens, das in den doppelten Endflächenschleifprozess eingeht, innerhalb des Standard -Toleranzbereichs gesteuert wird, wodurch die Schnittkraft und Reibung an der Innenwand der Ärmel verringert werden. (3) Verbesserung der Hülsenstruktur. Machen Sie einen Schneidflüssigkeitsanschluss auf der Außenoberfläche der Hülse, wodurch die Schneidflüssigkeit während der Verarbeitung glatt in die innere Wand der Hülse fließen kann, die Reibungswärme reduzieren und Oberflächenverbrennungen vermeiden. (4) Stärken Sie das Management wichtiger Vorrichtungen wie Ärmel und implementieren Sie die Vorschriften für den Austausch von Ärmeln ausschließlich. Wenn die Anzahl der Rollen, die im Doppel -End -Face -Schleifprozess verarbeitet wurden, 200000 bis 250000 erreicht oder der Roller -End -Face -Runout die Toleranz überschreitet, müssen alle Ärmel ersetzt werden. Wenn nach dem Doppelendschleifen und der Säurewaschinspektion (bis zum rauen Mahlen des Außendurchmessers) immer noch Verbrennungsmarken auf der Oberfläche des Außendurchmessers vorliegen, sollten alle Ärmeln ersetzt werden. (5) Verbesserung der Prozessdokumente und standardisieren Sie Säure -Waschinspektionsstandards. Geben Sie den Zeitpunkt, die Häufigkeit und die Menge an Säurwaschinspektionen an, klären Sie die Anforderungen für die Behandlung von Verbrennungsfällen, die während des Säurewaschens entdeckt wurden, und identifizieren Sie die Probleme mit der Verbrennungsqualität umgehend und genau.
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