簡(jiǎn)析堆焊修復(fù)內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂

梁興明

摘要：牽引電動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)車(chē)主要的電氣設(shè)備之一，其質(zhì)量的優(yōu)劣會(huì)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)的整體質(zhì)量和運(yùn)行效率會(huì)產(chǎn)生直接的影響。某家機(jī)車(chē)公司生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)在很短的時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)了牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂的情況。針對(duì)這一問(wèn)題，該機(jī)車(chē)公司展開(kāi)了深入的研究和分析。通過(guò)大量的實(shí)踐研究表明，牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)斷裂主要是由堆焊修復(fù)工藝引起的。本文就堆焊修復(fù)內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂做了相關(guān)的闡述和分析。

關(guān)鍵詞：堆焊修復(fù);內(nèi)燃機(jī)車(chē);牽引電機(jī);轉(zhuǎn)軸斷裂

某家機(jī)車(chē)公司生產(chǎn)的內(nèi)燃機(jī)車(chē)，在運(yùn)行了不到半年的時(shí)間就出現(xiàn)了牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂的情況。為此，該機(jī)車(chē)公司對(duì)這輛內(nèi)燃機(jī)車(chē)進(jìn)行了全面的檢修。在檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，這輛內(nèi)燃機(jī)車(chē)的牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸已經(jīng)完全斷裂，另外，軸承箱的頂部也出現(xiàn)了破裂。但是，這輛內(nèi)燃電機(jī)的其他部件都是完好無(wú)損的。經(jīng)過(guò)了進(jìn)一步的調(diào)查發(fā)展，這輛內(nèi)燃機(jī)車(chē)曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)堆焊修復(fù)。通過(guò)相關(guān)的實(shí)踐研究表明，由于堆焊修復(fù)過(guò)程中，堆焊電流過(guò)大，造成電機(jī)轉(zhuǎn)軸堆焊層化學(xué)成分偏析較嚴(yán)重，在冷卻過(guò)程中生成沿溫度梯度方向呈條帶狀分布的鐵素體，致使電機(jī)轉(zhuǎn)軸疲勞性能下降，在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中的應(yīng)力的作用下造成了牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的斷裂。

一、堆焊修復(fù)技術(shù)概述

堆焊修復(fù)技術(shù)和普通的焊接修復(fù)技術(shù)還是存在一定的差異的。首先，堆焊修復(fù)技術(shù)和普通焊接修復(fù)技術(shù)的焊接對(duì)象不同。堆焊修復(fù)技術(shù)的焊接對(duì)象主要是易磨損和易腐蝕的機(jī)械零部件以及磨損失效和腐蝕失效后的機(jī)械零部件。在應(yīng)用堆焊修復(fù)技術(shù)的過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際的焊接對(duì)象來(lái)進(jìn)行焊接材料、焊接方法以及焊接工藝的選擇。其次，在應(yīng)用堆焊修復(fù)技術(shù)的過(guò)程中，還要充分的考慮機(jī)械零部件焊接維修的經(jīng)濟(jì)性，盡可能的選用新型的焊接材料以及新型的焊接工藝與技術(shù)。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，堆焊修復(fù)技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

二、堆焊修復(fù)內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂分析

該內(nèi)燃機(jī)車(chē)廠家針對(duì)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂的情況開(kāi)展了一系列的研究和分析。

（一）牽引電機(jī)斷裂轉(zhuǎn)軸的理化檢驗(yàn)

首先，對(duì)牽引電機(jī)斷裂轉(zhuǎn)軸的斷口進(jìn)行了檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該轉(zhuǎn)軸的斷口沒(méi)有發(fā)生明顯的宏觀塑性變形，斷口也比較平齊。但是，在該轉(zhuǎn)軸的斷口上存在十分明顯的疲勞貝紋線。另外，該轉(zhuǎn)軸斷口上的疲勞貝紋線所代表的疲累裂紋擴(kuò)展區(qū)占據(jù)了很大的面積，同時(shí)該轉(zhuǎn)軸斷口的邊緣呈現(xiàn)出棘輪的狀態(tài)。由此可見(jiàn)，該轉(zhuǎn)軸斷口屬于的扭轉(zhuǎn)及彎曲多源疲勞斷口。說(shuō)明該轉(zhuǎn)軸的斷裂屬于疲勞性斷裂，疲勞貝紋線來(lái)源于轉(zhuǎn)軸的表面。第二，對(duì)牽引電機(jī)斷裂轉(zhuǎn)軸的斷口進(jìn)行了化學(xué)分析。在此過(guò)程中，要按照化學(xué)檢驗(yàn)的相關(guān)規(guī)定對(duì)該斷軸的斷口進(jìn)行取樣，以此來(lái)提升化學(xué)檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。通過(guò)化學(xué)分析結(jié)果表明，取樣材料是符合GB/T3077-1999《合金鋼結(jié)構(gòu)》對(duì)35CrMo的規(guī)定的。第三，對(duì)該斷軸的斷口進(jìn)行力學(xué)性能的檢驗(yàn)。在此過(guò)程中，依然要按照相關(guān)的規(guī)定對(duì)該斷軸的斷口進(jìn)行取樣，然后對(duì)取樣材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，要按照GB228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》規(guī)定的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。最后還要對(duì)取樣材料進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，要按照GB229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》規(guī)定的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。通過(guò)力學(xué)性能檢測(cè)表明，該斷軸的抗拉強(qiáng)度檢測(cè)值是755，屈服強(qiáng)度檢測(cè)值是570，斷后伸長(zhǎng)率檢測(cè)值是18，沖擊韌性檢測(cè)值是83。由此可見(jiàn);該斷軸的力學(xué)性能是符合牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的技術(shù)要求的。第四，對(duì)該斷軸進(jìn)行低倍檢驗(yàn)。在此過(guò)程中，要按照GBT226-1991《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗(yàn)法》來(lái)開(kāi)展低倍檢驗(yàn)。通過(guò)檢驗(yàn)表明，該牽引電機(jī)斷軸的一般疏松檢驗(yàn)值是1，中心疏松檢驗(yàn)值是0.5，錠型偏析檢驗(yàn)值是1，一般點(diǎn)狀偏析檢驗(yàn)值是0，邊緣點(diǎn)狀偏析檢驗(yàn)值是0。由此可見(jiàn)，是符合GB/T3077-1999《合金鋼結(jié)構(gòu)》的技術(shù)要求的。第五，對(duì)該斷軸進(jìn)行金相檢驗(yàn)。在此過(guò)程中，要使用切割機(jī)設(shè)備在斷軸的斷口附近切取金相試樣，然后對(duì)取得的金相試樣記性磨光處理，然后按照GB10561-2005-T《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定》對(duì)金相試樣中的夾雜物進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)檢測(cè)表明，該牽引電機(jī)斷軸的表面和內(nèi)部組織是正常的，基體和堆焊層之間的熔合線附近也沒(méi)有明顯的焊接缺陷。

（二）理化檢驗(yàn)結(jié)果的整體分析

通過(guò)上面的理化檢驗(yàn)分析，我們能夠發(fā)現(xiàn)，該牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)軸在化學(xué)成分、力學(xué)性能以及金相組織等方面都是符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的。首先，從斷口分析結(jié)果表明，一方面，該牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的斷裂屬于扭轉(zhuǎn)疲勞性斷裂。另一方面，該牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)軸不存在明顯的引起轉(zhuǎn)軸疲勞和縮短轉(zhuǎn)軸使用壽命的缺陷。其次，從牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸堆焊部分的金相檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)可以表明，一方面，該牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸焊接部分的焊縫是不存在明顯的缺陷的，其熱影響區(qū)的組織也不存在明顯的異常;另一方面，該牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸焊接部分的堆焊層中存在沿軸徑向分布的鐵素體條帶，通過(guò)放大檢測(cè)設(shè)備可以看到，鐵素體的形狀是針狀和塊狀的。由此可以推斷出該牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的斷裂很可能是由堆焊修復(fù)工藝造成的。

在應(yīng)用堆焊修復(fù)工藝的過(guò)程中，堆焊電流是比較大的，從而導(dǎo)致了堆焊成分和堆焊組織處于不均勻的狀態(tài);由于堆焊成分和堆焊組織的不均勻，在冷卻的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生沿溫度梯度方向呈條帶狀分布的鐵素體，這些鐵素體的形狀多為針狀和塊狀。針狀鐵素體在強(qiáng)度和韌性方面的表現(xiàn)都是比較差的。對(duì)于高走疲勞而言，材料的強(qiáng)度越高，疲勞極限也就越高，材料的強(qiáng)度越低，疲勞極限也就越低。當(dāng)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的組織中存在很多條狀鐵素體的時(shí)候，就會(huì)使轉(zhuǎn)軸的表面很快的出現(xiàn)疲勞裂紋，進(jìn)而使轉(zhuǎn)軸發(fā)生斷裂。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)堆焊修復(fù)內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸斷裂的分析，該機(jī)車(chē)公司也制定出了相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施，一方面，在應(yīng)用堆焊修復(fù)技術(shù)的過(guò)程中要按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行操作，盡可能的使用高強(qiáng)度的焊條;另一方面，對(duì)堆焊修復(fù)工藝進(jìn)行優(yōu)化，盡可能的采用現(xiàn)代化的堆焊修復(fù)工藝

參考文獻(xiàn)：

[1]祁榮靜，文思靜，肖連新.牽引電機(jī)轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量控制與改進(jìn)[J].電力機(jī)車(chē)與城軌車(chē)輛，2018（04）.

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