軸重和速度對輪軌材料滾動磨損與損傷性能研究.pdf

1、高速鐵路與重載鐵路是中國鐵路兩大發(fā)展趨勢，即客運朝著高速鐵路方向發(fā)展，貨運朝著重載鐵路方向發(fā)展，并逐步實現(xiàn)客貨分運，以便更加合理有效地運營和管理鐵路。同時，速度和軸重的增加對輪軌系統(tǒng)的安全性、輪軌材料的抗磨性能和抗疲勞性能提出了更高的要求。因此，系統(tǒng)地研究軸重和速度對輪軌材料磨損與損傷行為的影響、更加全面地分析不同軸重和速度參數(shù)下輪軌材料的損傷機制，對中國鐵路未來的發(fā)展具有十分重要的指導(dǎo)意義。
　　利用WR-1輪軌滾動磨損試驗機實

2、驗研究了五種軸重和四種轉(zhuǎn)速工況下的輪軌滾動磨損與損傷行為。借助于電子天平、硬度儀、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡及X射線衍射儀等對輪軌材料的微觀組織、磨損性能、表面磨痕、磨屑形貌和成分等進行了微觀測試分析，闡明了不同參數(shù)下輪軌材料的損傷機制。
　　論文研究主要結(jié)論如下:
　　(1)隨軸重增加，輪軌材料磨損率、塑性變形層厚度以及硬化率都增大;隨速度增加，鋼軌試樣表面硬度和塑性變形層厚度基本保持不變，車輪試樣表面硬度和塑性變形層厚度

3、呈減小趨勢，輪軌硬度比減小，車輪材料磨損率增加，鋼軌材料磨損率減小。
　　(2)車輪材料磨損圖分為輕微磨損區(qū)和嚴(yán)重磨損區(qū)，兩區(qū)分界線對應(yīng)的試樣磨損率大約為2.0×10-6g/m。當(dāng)軸重和速度較小時，車輪材料處于輕微磨損區(qū)，主要損傷形式為輕微疲勞磨損;當(dāng)軸重和速度較大時，車輪材料處于嚴(yán)重磨損區(qū)，主要磨損形式隨著速度的增加從嚴(yán)重疲勞磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檎持p和疲勞磨損。鋼軌材料磨損圖也分為嚴(yán)重磨損和輕微磨損。當(dāng)軸重較小速度較大時，鋼軌材料處于

4、輕微磨損區(qū)，主要損傷形式為輕微起皮;當(dāng)軸重較大速度較小時，鋼軌材料處于嚴(yán)重磨損區(qū)，主要磨損形式隨著速度的增加從嚴(yán)重起皮轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重塊狀剝落。
　　(3)車輪試樣表面疲勞裂紋沿塑性變形區(qū)內(nèi)鐵素體線向材料內(nèi)部發(fā)展，最后疲勞斷裂形成磨屑;鋼軌試樣表面裂紋發(fā)展到一定深度后折向表面形成塊狀剝落并產(chǎn)生磨屑。磨屑為片層結(jié)構(gòu)，成分為Fe2O3和馬氏體。隨軸重增加，磨屑尺寸呈整體變大趨勢;隨速度增加，磨屑尺寸呈整體減小趨勢，馬氏體含量增大。