CRH2型動車研磨子產(chǎn)生缺陷及其對策研究

凌 春 上海鐵路局上海經(jīng)濟開發(fā)公司

研磨子是CRH2型動車組踏面清掃裝置上的一個重要部件，在車輛運行過程中能夠清除附著在車輪踏面上的銹跡、油脂以及各種對車輪踏面有所損傷的雜質(zhì)，在制動時貼在踏面上進行清掃，保證車輪踏面具有很好的表面狀態(tài)，也是保證動車組縮短制動距離、預防車輛滑行的重要零件。由于研磨子在生產(chǎn)中產(chǎn)生裂紋、氣泡等缺陷，不但影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重時還會影響行車安全。為此，通過調(diào)整產(chǎn)品配方和工藝，從生產(chǎn)和試驗中不斷吸取經(jīng)驗，提高研磨子產(chǎn)品質(zhì)量，保證動車行車安全。

1 內(nèi)部裂紋和氣泡

1.1 動車研磨子生產(chǎn)中產(chǎn)生內(nèi)部裂紋和氣泡的原因

動車研磨子生產(chǎn)中產(chǎn)生內(nèi)部裂紋如圖1所示。

圖1 研磨子內(nèi)部裂紋圖

研磨子內(nèi)部裂紋和氣泡的產(chǎn)生是由于氣體在內(nèi)部積壓無法排除所致。研磨子生產(chǎn)中產(chǎn)生氣體主要由以下兩個方面：一是研磨子原材料中部分材料易吸水，在壓機操作中，由于用的是熱壓，致使材料自身中產(chǎn)生水蒸氣；二是研磨子生產(chǎn)本身就是一個縮合反應，在壓制過程中，材料在受熱后分解，產(chǎn)生化學反應，生成水蒸氣。由于水蒸汽在壓機操作時積聚在研磨子內(nèi)而未排出，導致產(chǎn)生裂紋和氣泡。

研磨子由于壓機溫度低，使研磨子未完全固化，在熱處理時，研磨子重新固化，生成氣體，也會導致研磨子產(chǎn)生裂紋和氣泡。

研磨子在混料時不均勻，導致后工序壓制或熱處理時研磨子固化程度和速度不均勻。

1.2 研磨子內(nèi)部裂紋和氣泡解決辦法

（1）縮短原材料存放時間。采購部門應密切關注現(xiàn)場原材料使用情況，并且與供應商取得聯(lián)系，把握好原材料取用和供應的銜接，確保原材料能在最短時間內(nèi)使用。

（2）對研磨子原材料進行烘干。由于研磨子原材料有吸水性，常常能看到材料結成小塊，為確保使用的干燥性，需對研磨子原材料進行烘干，現(xiàn)規(guī)定烘干時間為大于4 h，烘干溫度在70℃左右。

（3）減少改性樹脂的用量。由于樹脂在升到一定溫度后會進行縮合反應，同時放出氣體，樹脂多雖然能增加產(chǎn)品的強度，但同時也會放出大量的氣體，增加了排氣的難度，故應在制定配方時控制樹脂的用量。

（4）增加放氣次數(shù)。由于壓制過程也是一個放氣過程，現(xiàn)公司規(guī)定每隔90 s進行放氣，使內(nèi)部氣體能及時排除，不至于由于氣體內(nèi)部積壓而使研磨子內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。

（5）增加壓機溫度。要避免研磨子在熱處理時放出氣體，必須使研磨子在壓制時把改性樹脂全部固化，所以必須在壓制時把溫度提高到能使樹脂全部固化的程度。但不能把溫度調(diào)得太高，因為壓制溫度一高，研磨子表面會迅速固化，內(nèi)部氣體就不利于排出，壓機出瓦后容易產(chǎn)生氣泡和裂紋。

（6）合理設計工裝模具。首先設計排氣槽時，必須考慮排氣的可靠性和可操作性。其次設計脫模工裝時，脫模裝置在研磨子上的力需均勻，避免研磨子弧面應受力不均出現(xiàn)裂紋。最后模具應設計加熱管，確保壓機內(nèi)4個研磨子模腔溫度均勻，避免由于各個研磨子固化速度和程度不均，導致應力分布不均而產(chǎn)生裂紋。

（7）混料需均勻。研磨子在混料時首先選擇好混料機，由于研磨子材料中有金屬粉末、非金屬粉末，選擇左右混料的混料機時，金屬粉末由于自身比重大而沉入底部。所以應選擇上下混料的混料機。而且在混料時，必須延長混料時間，確保研磨子原材料均勻。

2 表面裂紋

2.1 研磨子生產(chǎn)中產(chǎn)生表面裂紋的原因

研磨子在生產(chǎn)過程中，樹脂有著增強粘結和強度的作用，當樹脂過少時，粘結力不夠，容易在壓制后產(chǎn)生表面裂紋（如圖2所示）。

在熱處理時由于溫度過高會使研磨子中改性樹脂進一步產(chǎn)生化學反應，體積收縮，總成材料產(chǎn)生應力，形成表面裂紋。

產(chǎn)品在壓制時，壓機保溫時間不夠也將引起研磨子表面疏松和裂紋。

圖2 研磨子表面裂紋圖

2.2 研磨子表面裂紋解決辦法

（1）控制原材料改性樹脂用量。調(diào)整產(chǎn)品配方，對改性樹脂進行微調(diào)，調(diào)整后，既能使產(chǎn)品產(chǎn)生足夠的粘結力，也能控制受熱后產(chǎn)品放出的氣體。

（2）適當降低熱處理溫度。熱處理溫度過高會形成研磨子材料產(chǎn)生應力收縮，導致裂紋，為達到研磨子內(nèi)外固化均勻，最好降低熱處理溫度，但不能過低，防止熱處理過程不能增強研磨子的強度。

（3）延長壓制保溫保壓時間。保溫保壓時間短，研磨子表面雖已固化，但內(nèi)部還未完全固化，卸壓后氣體膨脹，由于材料強度不夠，使研磨子產(chǎn)生上下脫節(jié)。

3 研磨子瓦背孔不飽滿

3.1 研磨子瓦背孔不飽滿的原因

（1）壓力過低，研磨子無法被壓嚴實。

（2）研磨子原材料流動性差，原材料干燥時間過長或溫度過高，使樹脂開始固化，導致流動性急劇降低。

3.2 研磨子瓦背孔不飽滿解決辦法

（1）增加壓機壓力。不僅能增加研磨子的嚴實度，同時能增加研磨子的強度，不至于產(chǎn)品出現(xiàn)壓不實的情況。

（2）嚴格控制原材料的干燥溫度和時間。適當降低干燥溫度，使原材料保持原來屬性，同時減少干燥時間，以控制原材料水分0.35%為準。

4 外角缺陷

4.1 外角缺陷的原因

外角缺陷是由于壓機模腔內(nèi)模具由于受到長期磨損而產(chǎn)生了變形。

4.2 外角缺陷的解決辦法

定期對模具進行保養(yǎng)，并要求操作人員和檢查人員對每塊壓制出的研磨子進行測量，一旦發(fā)現(xiàn)研磨子由于模具損壞而出現(xiàn)缺陷的，立刻更換新模具，并對舊模具進行修整。

對脫模裝置進行整修。脫模裝置設置不合理，使各部面受力不均勻，導致脫模裝置面受理也不均勻，長期受力，導致模具薄壁處出現(xiàn)變形。通過整修脫模裝置，使各部面受力均勻，確保模具正常運作。

5 焊接缺陷

5.1 焊接缺陷的原因

焊接缺陷是由于瓦背上背板和下背板焊接時，沒有緊密貼合，以至于在搬運中磕磕碰碰導致虛焊或脫焊的情況。

5.2 焊接缺陷的解決辦法

焊接操作時，保證上背板和下背板緊密貼合。要求瓦背焊接工嚴格按照工藝作業(yè)指導書操作，合理擺放研磨子上、下背板，焊接時，檢查焊接情況，確保焊縫無雜質(zhì)、氣孔。

上下工序嚴格交接。焊接后，交給下道工序，下道工序需嚴格檢查瓦背情況，全數(shù)檢查合格后，才能交接，確保不合格品不流入下道工序。

6 結束語

實踐表明，這些措施符合生產(chǎn)實際，對降低生產(chǎn)中產(chǎn)品的不合格率非常有效。經(jīng)過對生產(chǎn)研磨子產(chǎn)品的各理化性能、機械性能和摩擦性能的試驗，各項指標均能符合要求，而且也經(jīng)過了鐵科院1：1型式摩擦試驗，未在試驗中出現(xiàn)裂紋、掉塊、鑲嵌等質(zhì)量問題。