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客车高磷闸瓦断裂分析及改进措施

来源：未知添加时间：2019/11/22 点击：

高磷铸铁闸瓦是机车车辆消耗量最大的制动配件，从 1985 年开始我国开始推广应用高磷闸瓦，高磷铸铁闸瓦因具有良好的摩擦、磨耗、制动性能广泛应用于铁路行业。但其抗断裂性能较差，使用中瓦体裂纹普遍，时有闸瓦折断现象发生。

1 断裂形式

闸瓦瓦鼻侧面发生断裂，断裂部位瓦鼻磨蚀严重，钢板厚度缩短约 2 mm，同时瓦背与瓦托接触部位没有磨损痕迹。裂纹位于瓦鼻两侧弧面与瓦托接触点附近。分析可能原因是由于在闸瓦装车使用过程中，瓦鼻部位受交变应力较为集中，疲劳磨损严重产生裂纹，经扩展形成贯通性裂纹，导致闸瓦断裂。

2 断裂闸瓦性能分析

经检测分析表明，断裂闸瓦成分与金相组织均符合 TB/T 1661—91《铁道车辆高磷闸瓦》标准规定。因产品已破坏无法做力学性能检测，通过检查该块201703 批次闸瓦力学性能与耐压试验结果，均符合标准规定。

3 断裂原因分析

  本文通过对断裂形貌和成分分析，得出以下断裂原因。
  1）我国从 1985 年开始推广客车高磷铸铁闸瓦，当时设计使用条件为 95 km/h 以下，产品执行标准TB/T 1661—91《铁道车辆高磷闸瓦》制定较早，多年来未修订。20 世纪 90 年代列车时速在 100 km/h 以内，而如今客车已经过大规模提速，普遍运行速度在120 km/h 左右，有时更在高于 120 km/h 速度运行。因为产品自身的设计使用条件已无法满足现有客车运行需要，导致普遍存在客车高磷闸瓦裂纹现象。
  2）闸瓦制动车辆与合成闸片制动车辆同列车使用过程中，因不同材料的摩擦系数不同、制动力存在差异，导致客车高磷闸瓦的摩擦环境变得更为复杂，受力冲击频繁。
  3）为保证闸瓦的耐磨性和制动性能，高磷铸铁闸瓦含磷量（质量分数）高达 2%～2.5%，形成三元磷共晶为闸瓦提供摩擦性能，三元磷共晶为硬脆相。在闸瓦使用过程中，冲击会在硬脆相处形成微裂纹，裂纹会很快扩展成为贯通性裂纹，导致闸瓦断裂。
  4）在标准技术状态下，瓦托与闸瓦配合精密，闸瓦在运用中受轮瓦摩擦产生拉应力，但在瓦托磨损变形或瓦托间隙过大情况下，闸瓦同时受到纵向剪切力。随着列车的高速运行，会受到较为频繁的冲击力，最终导致闸瓦出现裂纹。闸瓦裂纹位于瓦鼻两侧弧面与瓦托接触点附近。在闸瓦装车使用过程中，瓦鼻部位受交变应力较为集中产生裂纹，经扩展形成的贯通性裂纹。

4 改进建议

  1）加强对客车高磷闸瓦的质量控制，采购太钢优质钢板进行生产，适当提高闸瓦瓦背力学性能，增加闸瓦的力学性能和抗疲劳性能。
  2）在生产过程中加强磷元素的控制，加入稀土元素，提高铸铁性能；严格按标准生产，将磷含量控制在中下限范围。
  3）加强闸瓦生产过程的探伤，适当扩大探伤范围。确保产品探伤符合要求，防止闸瓦出现裂纹后掉块。
  4）在闸瓦生产时，对铸造工艺过程进行改进，提高闸瓦瓦体铁水的纯净度，提高闸瓦本体强度。
  5）加强使用过程管理，对磨损瓦托及时进行修补或更换，对焊补瓦托打磨平整，防止闸瓦瓦鼻侧面受力磨损产生断裂。