關(guān)于閘調(diào)器拉桿頭組成檢修的探討

陸興財(cái)

摘 要：閘調(diào)器拉桿頭作為閘調(diào)器的其中一個(gè)配件，是主要受力部位，極限載荷3234±388N。制動(dòng)拉力的傳遞過(guò)程是由拉桿頭依次傳遞的，隨著制動(dòng)缸壓力的增加，制動(dòng)拉力也隨之增大。當(dāng)閘調(diào)器拉桿頭本身存在缺陷，疲勞壽命大幅減少，在運(yùn)行過(guò)程中拉桿頭一旦受力過(guò)大，在達(dá)到極限載荷后閘調(diào)器發(fā)生斷裂。對(duì)閘調(diào)器拉桿頭進(jìn)行磁粉探傷是保證運(yùn)行質(zhì)量的必要措施，發(fā)現(xiàn)焊縫縱裂紋，可清除裂紋后焊修，焊修合格后可裝車使用。經(jīng)過(guò)一個(gè)廠修期的運(yùn)行驗(yàn)證，無(wú)任何一例閘調(diào)器拉桿頭斷裂事故，說(shuō)明焊修方案切實(shí)可行。

關(guān)鍵詞：探傷;裂紋;焊修

1 概述

ST2-250型雙向閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器（以下簡(jiǎn)稱閘調(diào)器）作為鐵路貨車重要零部件之一，其作用在于可根據(jù)閘瓦間隙的變化，自動(dòng)地使制動(dòng)缸活塞行程保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)閘瓦與車輪的間隙保持閘瓦與車輪增大或變小時(shí)，閘調(diào)器則自動(dòng)縮短或伸張，保持閘瓦與車輪間隙在正常范圍，保證車輛有足夠的制動(dòng)力，保障了行車安全。

閘調(diào)器拉桿頭作為閘調(diào)器的其中一個(gè)配件，是主要受力部位，極限載荷3234±388N。制動(dòng)拉力的傳遞過(guò)程是由拉桿頭依次傳遞的，隨著制動(dòng)缸壓力的增加，制動(dòng)拉力也隨之增大。閘調(diào)器受力情況如圖1所示：

2015年我廠檢修的閘調(diào)器在裝車后，閘調(diào)器拉桿頭在運(yùn)行過(guò)程中斷裂，原因分析為閘調(diào)器拉桿頭本身存在缺陷，疲勞壽命大幅減少，在運(yùn)行過(guò)程中拉桿頭一旦受力過(guò)大，在達(dá)到極限載荷后閘調(diào)器發(fā)生斷裂。

2 閘調(diào)器拉桿頭試驗(yàn)分析

2.1探傷檢查

閘調(diào)器拉桿頭檢修只有清洗和涂刷油漆，但對(duì)閘調(diào)器拉桿頭受損情況沒(méi)有明確檢修標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)生斷裂事故后，為驗(yàn)證原因分析的真實(shí)性，分析了拉桿頭受力情況，確定發(fā)生疲勞裂紋最可能的部位在焊縫及其熱影響區(qū)和變截面區(qū)域，對(duì)拉桿頭焊縫及變截面區(qū)域表面進(jìn)行熒光磁粉探傷。采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)拉桿頭進(jìn)行整體磁化，靈敏度校驗(yàn)時(shí)閘調(diào)器拉桿頭實(shí)物上粘貼的A1-15/50標(biāo)準(zhǔn)試片上○+顯示清晰完整，磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到2400A/m，磁懸液濃度（0.2～0.6）ml/100ml，觀察條件符合以下條件：紫外線輻照度（u）、白光照度（v）

（1）v≤20lx時(shí)，u≥800μW/c㎡;

（2）20lx< v≤100lx時(shí)： u≥1800μW/c㎡;

（3）100lx< v≤200lx時(shí)：u≥2900μW/c㎡;

（4）200lx< v≤300lx時(shí)：u≥4000μW/c㎡;

（5）300lx< v≤400lx時(shí)：u≥5300μW/c㎡;

（6）400lx< v≤500lx時(shí)：u≥6400μW/c㎡。

對(duì)2016年1月～6月探傷的閘調(diào)器發(fā)現(xiàn)的裂紋進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1：

發(fā)現(xiàn)閘調(diào)器拉桿頭裂紋發(fā)生率約探傷整體數(shù)量的占9.8%，其中焊縫橫裂紋占裂紋總數(shù)的1.6%，桿體橫裂紋占裂紋總數(shù)的0.8%，焊縫縱裂紋占裂紋總數(shù)的97.6%。發(fā)現(xiàn)的裂紋大部分為焊縫縱裂紋;其中少數(shù)為焊縫根部啟弧或收弧部位橫裂紋，但這一部分裂紋已從焊縫根部延伸到拉桿頭桿體母材上;而只有極少數(shù)為桿體變截面部位橫裂紋;除此之外其余部位未發(fā)現(xiàn)裂紋。典型裂紋如圖2所示：

2.2金相分析

對(duì)典型裂紋樣件在裂紋部位取樣做金相試樣，目視檢查試樣，焊縫部位不是全熔透，有清晰可見(jiàn)的未焊透。在試樣上裂紋清晰可見(jiàn)。在×100倍的顯微鏡下微觀裂紋清晰可見(jiàn)，如圖3所示：

在×100倍的顯微鏡下金相組織為鐵素體，焊縫表面裂紋在焊縫內(nèi)部延伸較長(zhǎng)，而且在焊縫內(nèi)部還存在大量的內(nèi)部裂紋，說(shuō)明焊縫在長(zhǎng)期交變載荷的作用下，焊縫在應(yīng)力作用下撕裂。在特殊運(yùn)行條件下，當(dāng)閘調(diào)器拉力足夠大時(shí)，拉桿頭會(huì)發(fā)生瞬間疲勞斷裂。而桿體母材裂紋在微觀顯微鏡下是一條窄而尖銳的細(xì)縫，它也是導(dǎo)致拉桿頭斷裂的重要疲勞源。所以，發(fā)現(xiàn)拉桿頭裂紋和采取措施是檢修的必要手段。

3 閘調(diào)器拉桿頭檢修

閘調(diào)器拉桿頭制造材質(zhì)為Q235，其材質(zhì)主要化學(xué)成分為C≤0.22%、Mn≤1.4%、Si≤0.35%、S≤0.050%、P≤0.045%、N≤0.014%、Cu≤0.60%。它是一種普碳結(jié)構(gòu)鋼，具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性、韌性和可焊性。

閘調(diào)器拉桿頭焊縫縱裂紋用角磨機(jī)進(jìn)行打磨，完全清除裂紋后焊修。焊接方法采用手工電弧焊（SWAM），采用型號(hào)為E4303、規(guī)格φ3.2mm的焊條，焊接電源為直流反接，電流大小為（100～160）A，焊后手工清理焊縫表面藥皮。焊后進(jìn)行復(fù)探，復(fù)探無(wú)裂紋后裝車使用。

焊縫和桿體變截面上橫裂紋，需要在母材上開(kāi)槽，而且清除裂紋比較困難，焊后還需要機(jī)械加工，恢復(fù)拉桿頭的外形，增加了檢修難度和成本。且在母材上開(kāi)槽，容易在焊后形成新的疲勞源，與直接更換新品相比，得不償失，故發(fā)生橫裂紋缺陷的閘調(diào)器拉桿頭不進(jìn)行檢修，直接報(bào)廢后更換新品。

從2016年開(kāi)始至今，焊修后的拉桿頭裝車使用，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)5年（一個(gè)廠修期）的運(yùn)行驗(yàn)證，無(wú)任何一例閘調(diào)器拉桿頭斷裂事故，說(shuō)明焊修方案切實(shí)可行。

4 結(jié)論

（1）對(duì)所有檢修的閘調(diào)器拉桿頭組成焊縫和變截面部位進(jìn)行磁粉探傷檢查是保證產(chǎn)品質(zhì)量安全的必要措施。

（2）閘調(diào)器拉桿頭焊縫縱裂紋可清除裂紋后焊修，焊后復(fù)探，復(fù)探無(wú)裂紋可繼續(xù)裝車使用。

（3）閘調(diào)器拉桿頭焊縫橫裂紋已延伸到母材的報(bào)廢。

（4）閘調(diào)器拉桿頭桿體母材變截面上橫裂紋時(shí)報(bào)廢。

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