淺析高速列車車輪不同材料的磨損特性

劉 巍,王旭東（太原理工大學(xué), 太原 030032）

淺析高速列車車輪不同材料的磨損特性

劉 巍,王旭東
（太原理工大學(xué), 太原 030032）

摘 要：高速列車在行駛過程中的傷損形式和磨損機(jī)理,與普通狀況下車速工況相比,有明顯差異,目前研究多集中在中低速工況下,對(duì)車輪的磨損影響,針對(duì)高速工況的研究不多。本文對(duì)高速車輪鋼材料,進(jìn)行了硬度及磨損量的分析研究。

關(guān)鍵字：高速列車；材料；磨損特性

隨著高速列車的發(fā)展,高速車輪鋼材料開發(fā)作為高鐵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵一環(huán),具有重要的研究意義。

試驗(yàn)研究中兩種車輪鋼含碳量不同,1#材料含碳量較高，2#材料Si、Mn含量較高。

表1　實(shí)驗(yàn)車輪鋼化學(xué)成分

表2　試驗(yàn)工況

1　硬度測(cè)試及分析

首先，利用線切割在車輪試樣的三個(gè)相對(duì)對(duì)稱的位置上,如圖1截取分析試樣。

為了保證精確的試驗(yàn)結(jié)果,我們將三個(gè)分析試樣側(cè)面拋光,在每個(gè)分析試樣上取4個(gè)點(diǎn),總共12個(gè)測(cè)試點(diǎn),采用維式顯微硬度測(cè)試儀MVK-H121進(jìn)行硬度測(cè)試,將測(cè)試數(shù)據(jù)取平均數(shù)得出試驗(yàn)前的硬度值,如圖2。

試驗(yàn)中，輪軌間較大的接觸應(yīng)力下, 反復(fù)擠壓的材料實(shí)現(xiàn)塑性變形,進(jìn)而加工硬化。其加工硬化程度反映了材料的抗疲勞性,進(jìn)而對(duì)材料的磨損性發(fā)生作用,試驗(yàn)結(jié)束后,對(duì)分析試樣磨損面進(jìn)行了硬度測(cè)試。

我們采用加工硬化率衡量試驗(yàn)后的加工硬化程度，通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算，1#、2#材料磨痕中心的硬化率分別為：94.56%和103.87%,1#材料原始硬度高于2#材料,材料強(qiáng)度也高于2#,但是2#材料更容易發(fā)生塑性屈服,由此可見,較軟材料更具加工硬化傾向性。

2　磨損量分析

試驗(yàn)前，通過丙酮清洗試樣,利用失重法測(cè)試磨損量。采用JA3003精密電子儀測(cè)試實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量,每個(gè)試樣反復(fù)測(cè)試三次取平均值,測(cè)試得出的失重量則為磨損量。

研究表明, 1#以及2#試樣磨損量分別為1.53g和2.07g,對(duì)應(yīng)磨損率分別為0.71%和0.93%,不超過1%。

1#材料的磨損量比2#試樣要低,耐磨性較2#要強(qiáng)。由于材料的磨損性與材料硬度密切相關(guān),形變強(qiáng)化能夠使得金屬材料的硬度提高,而1#材料含碳量高,因而硬度值高,進(jìn)而磨損量低。

參考文獻(xiàn):

[1]沈志云.關(guān)于高速鐵路及高速列車的研究[J]．振動(dòng)、測(cè)試與診斷，1998,18(l):1-7.

[2]王文?。嗆墲L動(dòng)接觸疲勞與磨損禍合關(guān)系及預(yù)防措施研究[C].西南交通大學(xué)博士學(xué)位論文,2008.

作者簡(jiǎn)介：劉巍，男（1986-），河北陽原人，太原理工大學(xué)在職研究生工程碩士就讀，材料工程專業(yè)。