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道夹板寒冷易断裂分析和解决方案
- 2019-04-18 -

       道夹板是钢轨接头的联接部件。在寒冷季节,我国北方道夹板断裂频繁,有些使用不到一年即早期断裂。更换道夹板的工作量大,更换时拦侉列车次数多而造成严重的人力物力损失,还可能导致列车颠覆亊故。因此,如何防止或减少其断裂具有较大的经济价值和现实意义。
       道夹板的裂纹起源处附近表面有明显的纵向磨痕和蚀坑,它的成因是:螺栓预紧力在钢轨与道夹板的接触面间产生正压力,车轮滚过接头时,道夹板与钢轨之间发生幅度很小的相对滑动,钢轨和道夹板轧制表面的粗糙峰和氧化皮就象耕犁一样沿滑动表面犁出沟槽,而氧化物颗粒脱落下来就形成了蚀坑。因此,道夹板和钢轨之间发生了微动磨损,磨损区域则成为疲劳裂纹萌生位置。清洗除锈后,可观察道夹板断口宏观形貌,它由较为光滑的疲劳源区、疲劳扩展区和失稳扩展区构成。疲劳源区形似“山岭”,走向与裂纹扩展方向一致,表明有多个裂纹在不同的平面内产生,随后扩展相遇。疲劳扩展区可见明显的贝纹线。失稳扩展可见放射线和结品状形态,显微电镜断口微观分析表明失稳扩展区为解理断,疲劳扩展区亦可见解理台阶,但未见疲劳条纹,表明材质较脆。
       道夹板断裂为微动磨损疲劳断裂。道夹板与钢轨间的微动磨损使其裂纹萌生,而疲劳裂纹扩展则与普通疲劳无异。
        道夹板原材冲击值低,冷脆转变温度较髙,这与其品粒粗大,铁素体呈网状分布有关。材料冷脆倾向大,使低温时疲劳裂纹失稳扩展的临界尺寸变小,从而缩短了疲劳寿命。此外,材料低温脆性大与疲劳失稳扩展区断口呈脆性恃征是一致。因此,材料低温脆性大是寒冷地区道夹板易发生脆性疲劳断裂的原因之一。
        应严格按YB354-63规定对道夹板进行在处理,并控制热轧和热处理工艺,细化品粒尺寸,改善铁素体分布,防止脱碳的发生,充分发挥材料潜力,可抑制道夹板断裂或提高其寿命。我国现已研制出一种采用Nb微合金化的道夹板材料,Nb的加入对细化品粒,改善组织结构是有利的。
结论及解决方案
(1)道夹板断裂为微动磨损疲劳机制。
(2)在寒冷地区道夹板易断裂是因为一方面使道夹板所受损度应力加大,此外,材料脆性有所增加。加上材质组织状态不好,现用道夹板在寒冷地区发生疲劳断裂可能是必然的。
(3)由于热加工工艺不当,现用鱼尾提材料潜力未得到充分发挥。应严格按YB354- 63规定对道夹板进行热处理,并控制热轧和热处理工艺,防止表面脱碳的发生,能预防道夹板断裂或较大幅度提高其寿命。

道夹板

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