CW-2(1)转向架轴箱常见裂纹原因分析及对策

2010-06-20车五乙上海铁路局合肥车辆段

上海铁道增刊 2010年3期

车五乙上海铁路局合肥车辆段

2008年7月14日，T69次列车运行途中发现YW25K672314（转向架型号为CW-2B）5位轴箱转臂内、外侧铸造筋板分别裂纹长20 mm、120 mm，横向加强筋裂纹长23 mm，造成甩车。CW-2(1)转向架轴箱裂纹已多次发生，严重影响列车的运行安全。因此铁道部下令长春客车制造厂年内再次对全路所有该转向架车辆进行普查、整改，产生了大量的CW-2(1)转向架轴箱因裂纹和缺陷急需处理。经统计，上海铁路局合肥车辆段至今共累计发现该故障（裂纹缺陷）轴箱357个，全局发现该型故障轴箱600多个，最初轴箱故障率（裂纹、缺陷）高达60%，随着不断地处理、更换，故障率有所下降，但还是给正常检修、探伤以及成本控制带来极大的压力，也给生产带来极大的困难，以下是我段在具体检修过程中的一些方法和经验，以供参考。

1 CW-2(1)转向架轴箱的铸造过程易出现裂纹部位分析

CW-2(1)转向架轴箱采用沙箱铸造（如照图1所示），将前盖面放在沙箱底部，浇铸口沿着部位5所在面（如图2所示的位置），然后将钢水注入浇铸口，钢水自下而上填满整个沙箱凝固成型，部位1、2、3、4、5由于厚度远小于轴箱迷宫槽和节点圆的厚度，因此在铸造时，薄壁处先凝固，厚壁处后凝固，由于钢水的收缩率为2%，后凝固的迷宫槽和节点圆部位为先凝固的薄壁部位（部位 1、2、3、4、5）产生拉力，易出现收缩裂纹，部位3的两条筋板中间区域为铸造拉筋，与轴箱体相接部位割除后易出现裂纹。

由于铸造件在铸造过程中不可避免地会出现气孔、砂眼、铸造疤痕等缺陷，所以铸造缺陷也是该转向架轴箱产生故障的主要因素。

2 CW-2(1)转向架轴箱检修要求探讨

2.1 探伤要求

将轴箱分成四个区（如图3所示）。Ⅰ、Ⅱ区探伤检查时，当发现深度不大于2mm的裂纹时，须修磨处理；当裂纹深度大于2mm时，允许修磨，但修磨后各部尺寸不得超过检修尺寸要求，并须与母材圆弧过度，不允许焊修。Ⅲ、Ⅳ区探伤检查时，当发现裂纹时须修磨处理，允许焊修，修磨后尺寸须符合检修尺寸要求，并与母材圆弧过度。

2.2 检修尺寸要求

所有轴箱成品各部为修磨后须参考图4尺寸要求，修磨处理须兼顾轴箱大筒和节点圆处厚度，轴箱大筒处壁厚不小于14mm，节点圆处壁厚不小于16 mm，轴箱各个部位“芯撑”距边缘L须不小于14 mm，若小于，则要求其“芯撑”与母材熔合良好，“芯撑”周围不能有撬开缝隙，如图5所示；部位1、2筋板处厚度须小于11 mm且长度大于40 mm。

3 修磨、探伤处理方案

3.1 修磨处理

所有修磨处理之后修补面须与铸造母材圆弧过度。

轴箱上部筋板与大筒、节点圆的3处连接处部位及轴箱下部筋板与节点圆的2处连接部位（如图6、7）修磨时均需用“指形”砂轮细致处理，处理后尺寸须符合要求。修磨后最小壁厚处面积应不大于2000 mm2，轴箱大圆筒外壁修磨深度允许在磨除铸造凸出筋后再深入大圆筒基体2 mm，超过标准时不允许使用。

“指形”砂轮的直径需大于Φ20 mm，经“指形”砂轮修磨后筋板与筒壁之间圆弧过度半径不小于8 mm，修磨后表面应光滑，表面粗糙度为Ra 6.3且探伤检查不得有裂纹。修磨时，“指形”砂轮的位置和旋转方式按图8所示执行。

3.2 探伤检查

根据材料力学原理，部位1、2受力最大，因此对部位1、2要求更高，而且此处也是在运用过程中因产生裂纹而导致断裂的主要区域，因此在此区域应重点加强探伤检查。

该轴箱在车辆段一般是采用荧光磁粉法探伤，但是由于部位1、2是该轴箱运用过程中受力集中部位，因此探伤时应重点加强。建议可以在这个部位进行渗透探伤检测、其他部位采取磁粉探伤的组合探伤法进行综合探伤检查，重点对部位1、2的气孔、砂眼、铸造疤痕等缺陷进行施探，各部位探伤前须先进行抛丸处理，除去表面氧化皮、油漆、油污、锈蚀等影响缺陷显示的杂物，直至露出金属表面；由于磁粉探伤为常用探伤方法，此处不再做介绍，以下简单介绍渗透探伤检测的原理、使用方法和优有点等：

（1）渗透探伤检测又称为PT（Peneyrent Testing）或 LPT（Liquid Penetrent Testing）。它操作简单、无需设备，便于现场使用，可广泛应用于非吸收性物料的表面开口缺陷的检测，对于形状复杂的缺陷也能一次性全面检测，主要用于探测物体表面的开口缺陷、表面气孔等，从而为磁粉探伤提供了一种补充的手段。

（2）渗透探伤检测的原理及使用方法。物体（表面）被涂含有荧光染料或赭色染料的渗透液后，在毛细作用下，经一定时间，渗透液可以渗进表面开口的缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后,再在零件表面涂显像剂，同样在毛细作用下，显像剂吸引缺陷中保留的渗透液，渗透剂回渗到显像中，在一定的光源下（紫外线或白光），缺陷处的渗透液痕迹被显示（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形状和分布状态，渗透探伤剂使用渗透液、显像剂、除去清洗液三种药剂，使用清洗液应用于前期清洗、剩余渗透液的除去及探伤后的清洗，通常按照前期处理-渗透-除去-显像-观察-后期处理顺序进行。