铁路轨道垫板铸件断裂原因分析改进

钢轨和轨枕之间轨下垫板,是轨道结构中的重要部件之一,在轮轨动力系统中起着重要的减振作用[1].随着重载铁路运输的发展,轴重日益增加,在钢轨逐渐重型化的同时,对垫板的性能提出了更高要求[2].要求垫板的减振性能好、耐冲击、使用寿命长.     

扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响

目的 研究扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响,获得抑制钢轨波磨的有效措施。方法 建立小半径曲线DTVI2扣件的轮轨系统有限元模型,对扣件系统进行实体化建模,考虑轨下垫板之间的接触情况,同时模拟扣件系统中弹条预紧作用。采用复特征值分析和瞬时动态分析研究轮轨系统的摩擦自激振动特性,并将预测结果与现场测试结果对比,揭示该区段钢轨波磨产生的原因。最后开展轨下垫板材料属性以及扣件结构参数的影响分析,获得其对钢轨波磨的影响。结果 轮轨间饱和蠕滑力引起轮轨系统发生频率为500 Hz的不稳定振动,会导致波长为30 mm的钢轨波磨。轨下垫板杨氏模量在10~50 MPa区间,等效阻尼比先从‒0.015 2减小到‒0.016 9又增大到‒0.014 2;阻尼系数在0~0.000 1区间内,等效阻尼比从‒0.016 9增大到‒0.010 2;轨下垫板泊松比的变化没有引起系统等效阻尼比发生明显的变化;扣件间距在575~675 mm区间内,等效阻尼比从‒0.016 3降低到‒0.019 0;等效阻尼比随着弹条预紧力的增大而增大。结论 选取合适的轨下垫板杨氏模量可以减轻由轮轨摩擦自激振动导致的钢轨波磨;提高阻尼系数对轮轨系统的自激振动具有较强的抑制作用;而轨下垫板的泊松比对钢轨波磨的影响较小;适当减小扣件间距可以略微降低钢轨波磨的产生趋势;增大弹簧预紧力可以抑制由轮轨系统摩擦自激振动导致的钢轨波磨。     

宝钢冷轧厂主厂房QU100—1行车轨道焊接

1 工程简介宝钢冷轧厂七区、八区主厂房共有行车轧道6120m,接口612个,均采用材质为U71Mn,标号为QU100-1的方头起重机钢轨,设计上要求焊接连接。 2 钢轨的焊接性和采取的焊接工艺措施 QU100-1钢轨是鞍钢按宝钢冷轧厂设计要求轧制的,其化学成分和力学性能示于表1。     

焊接应用：各种产品的焊接

挑战项目把制造公司带入新领域[英]；激光拼焊板成形极限图性能分析；14MnNbq钢超厚板（60mm）焊接性能研究；桥梁结构采用混合气体保护焊工艺[俄]；基于高速采集的钢轨交流闪光焊质量特征的提取与分析。     

钢轨全长淬火工艺的发展

铁路运输事业正向着高速、重载和大运量方向发展,因此要求钢轨的材质日趋高强韧化,以使钢轨更加耐磨、耐压和耐疲劳。如何提高钢轨的综合性能,延长钢轨的使用寿命,已成为世界各国亟待解决的一项重要课题。为此,各类不同强度级的高强韧钢轨先后研制成功。     

抑制钢轨波磨的梯形轨道结构的多参数拟合与优化

目的研究地铁车辆结构一系悬挂及轨道结构支承刚度和阻尼对梯形轨道小半径曲线钢轨波磨的影响规律,并提出抑制相应区段钢轨波磨的多参数拟合优化方法。方法基于轮轨系统的摩擦自激振动理论,构建梯形轨道小半径曲线段上带有一系悬挂轮轨系统的有限元模型。然后通过复特征值分析,研究地铁梯形轨道小半径曲线段轮轨系统的摩擦自激振动特性。最后开展地铁车辆结构一系悬挂及轨道结构支承刚度和阻尼的参数化分析,采用最小二乘法,对影响不稳定振动的关键参数进行多参数拟合。根据该拟合方程,采用遗传算法进行关键参数的优化匹配。结果在曲线半径为350 m的梯形轨道上,轮轨间因存在饱和蠕滑力,引起摩擦自激振动,在439.02 Hz时,产生了不稳定振动,从而导致了钢轨波磨的产生。影响轮轨间不稳定振动的关键因素为扣件的垂向刚度、横纵向刚度、垂向阻尼和减振材料的垂向刚度。结论当扣件的垂向刚度为36 MN/m、扣件的横纵向刚度1.68 MN/m、扣件的垂向阻尼为2.9 kNs/m、减振材料垂向刚度为5.57 MN/m时,可有效抑制梯形轨道小半径曲线段上钢轨波磨的发生。     

稀土元素在金刚石工具中应用研究的新进展

本是稀土元素在金刚石工具中行为机制探索的新近工作。作自80年代开始对铈对铜、铝、钴基胎体中的力学性能和高温性能^[123]进行了系统地研究。80年代末开始研究镧元素在金刚石工具中的行为，包括对镧、铈和胎体材料的磨损性能、切割性能的关系，及磨损性能与切割性能之间的联系进行探索^[6]，首次发现：稀土镧、铈明显降低结合剂的磨损性能，提高工具的切割性能，并在工具中得到成功地应用。稀土元素是使用微量、作用明显的元素，而且价格便宜，在金刚石工具中很有推广价值。     

用气水混合介质生产余热处理钢轨的实践

介绍了气水混合介质(水雾)冷却热处理钢轨的性能,与风冷处理的钢轨对比表明,各项性能无明显差异,均满足标准要求。气水混合介质冷却的钢轨同条性能及不同条性能稳定。     

地铁轨道用铁素体球墨铸铁垫板的开发

采用二次孕育处理和控制终硅量方法对铁路轨道用可锻铸铁垫板的生产工艺进行改进,开发地铁轨道用铁素体球墨铸铁垫板.结果表明,经过二次孕育处理后,石墨球化率增加,分布均匀.该垫板的抗拉强度460～520MPa,伸长率为12%～15%,达到国家标准,可以替代可锻铸铁垫板.     

可重复使用垫板的铝合金纵缝焊接制造技术

铝合金材料由于其特有的物理和化学特性被广泛用于制冷和空分行业的压力容器制造,大直径铝合金无缝管由于成本较高且供货周期长,因此压力容器制造企业大都选择用铝合金板卷制,然后焊接纵焊缝的方式制作大直径铝合金筒体。由于铝合金焊接工艺的要求,传统的筒体纵焊缝一般采用不锈钢垫板,确保焊透并兼顾散热功能,但是垫板材料消耗巨大。本项目从影响焊接时垫板散热性能的参数出发,利用有限元分析软件比较焊接垫板材料、垫板厚度及坡口形式的选择对于散热效果的影响,在此基础上开发了可重复使用的铜垫板焊接专机,既可以替代传统不锈钢垫板的工艺功能,又减小了垫板材料的消耗,非常利于降低制造成本,提高生产效率。     

Cu/MgO界面位错的高分辨电子显微镜研究

用高分辨透射电子显微镜对内氧化产生的Cu/MgO界面进行了研究，观察到了取向关系相同的两种不同界面。并运用近重位点阵模型对其界面结构进行了研究，求出了失配位错的3个Burgers矢量和次级位错的3个Burgers矢量，它们分别为：b1^→=1/4[011]MgO,b2^→=1/2[100]Cu,b3^→=1/4[01^-1]MgO;b1^→′=1/12[101]Cu(或1／99[755]MgO),b2^→′=1/12[101^-]Cu（或1/99[75^-5^-]MgO),b3^→′=1/6[010]Cu(或1／10[01^-1]MgO)失配位错之间的距离与实验测量结果符合得很好。     

采用两步火焰加热法和不完全淬火法生产高强度钢轨

用于现代化高速、重载线路上的钢轨,要求具有良好的耐磨性、抗剥离性和焊接性能。为此,世界各国钢轨工作者都在致力于研究为获得这些最佳性能的各种途径。日本钢管公司福山技术研究中心,于1982年在美国召开的国际重型钢轨会议上发表了“采用两步火焰加热法和不完全淬火法(SQ工艺)生产高强钢轨”的论文。     

M2052锰铜阻尼合金在轨道车辆吊挂设备的应用开发

锰铜阻尼合金具有优良的阻尼性能和强度特性，目前此类合金在轨道车辆中的工程应用还很少，针对以M2052锰铜阻尼合金材料制成的车下设备吊挂支架，进行了该材料和结构的强度、阻尼和减振特性试验。为了验证其疲劳强度，对样件进行不同载荷下的常幅疲劳试验，拟合相应的S-N曲线，证明其具有较好的强度和疲劳特性；基于单个和配重500 kg的支架减振结构，分别进行正弦和白噪声信号激励下的频响分析(FRA),并与Q355材质的钢支架进行对比，证明单个阻尼支架的良好减振性能。在配重500 kg的支架减振性能试验中，正弦扫频时，在10～50 Hz范围内加速度谱密度(ASD)响应结果显示，M2052支架相比Q355钢支架降幅约为32.2%,其他频率段降幅不一。但在白噪声激励下，两种支架的加速度和动应力响应没有发现明显区别，分析其主要原因为该支架尺寸较小，不能完全发挥该材料的阻尼性能。最后提出两条开发建议，为该新型阻尼合金支架在轨道车辆设备减振结构的开发应用提供支撑。     

采用药芯焊丝堆焊修复后的钢轨组织性能

随着铁路运输的高速、重载化,钢轨的伤损日趋严重,过去采用焊条对伤损钢轨进行堆焊修复,已总结出了成套技术并趋于成熟。但对使用自保护药芯焊丝进行堆焊修复钢轨的研究较少,针对在线钢轨的焊接特点,选用牌号JDHB-1的自保护药芯焊丝作为钢轨堆焊修复的材料,在实验室条件下对攀钢生产的U75V钢轨进行了堆焊修复工艺试验,进行了堆焊层的组织、性能等试验研究及超声波探伤。研究表明,采用JDHB-1自保护药芯焊丝进行在线钢轨堆焊修复,满足铁道部标准TB/T1631-2002(钢轨电弧焊补技术条件)对硬度、组织、冲击性能的要求,且堆焊层的透声性能与母材接近,因此堆焊层具有优良的综合机械性能,采用自保护药芯焊丝冷焊修复伤损钢轨具有可行性。     

U71Mn钢钢轨轨端热处理工艺改进

对钢轨轨端采用加热空冷、加热风冷、淬火 回火3种不同的工艺进行热处理，并对处理后钢轨踏面的组织、性能进行对比分析。结果表明，钢轨轨端采用加热风冷的热处理工艺是可行的，用该工艺处理后钢轨轨端的组织、性能能够满足标准要求。     

焊接应用——各种产品的焊接

轻型（钢）结构在汽车制造业中具有巨大的潜力[英]；自保护药芯焊丝在钢轨冷焊修复中的应用；电站锅炉水冷壁脉冲GMAW双面焊接工艺研究；电站汽轮机补焊若干实例[德]；ZG40N135Cr25NbM高温合金炉管焊接技术。[编者按]     

钢轨的超声波探伤法

钢轨是铁路系统中一个极其重要的组成部分，在其使用过程中被曝露于野外。承受各种不同类型、频率及方向的高强度应力．可以在各种环境条件下工作。在欧洲钢轨的性能及验收标准通过UIC860V加以规定，使所有的国家标准统一起来。随着交通密度的加大对于钢轨的性能要求也在提高。     

75kg/m U78CrV热轧钢轨与热处理钢轨气压焊质量研究

在大秦、朔黄等重载铁路上,由于不同区段线路换铺维修时的耐磨性要求,采用的75kg/m U78CrV钢轨有热轧、热处理两种类型。针对热轧态与热处理态钢轨混合焊接的难度大,采用GPW-1200(75)气压焊轨机按照75kg/m U78CrV轨成套焊轨工艺开展了焊接和正火试验。经各项性能检测结果表明,在该工艺参数下热轧钢轨和热处理钢轨混合焊接接头满足TB/T1632《钢轨焊接》标准要求。     

钢轨焊接接头的静弯试验有限元建模及受力分析

钢轨焊接接头的静弯试验是评定焊接工艺和接头性能的重要方法。基于静弯试验系统的结构特征,建立了包含双接触对的钢轨焊接接头静弯接触有限元模型,分析了单元尺寸和接触刚度等接触对参数对计算时间及计算结果精度的影响,优化确定出合适的单元尺寸和接触对模型参数,并通过对比已有文献数据,证明了模型的适用性。然后根据钢轨闪光焊接头的静弯检验标准,对钢轨轨头受压(正弯)和轨头受拉(反弯)时的应力分布进行了模拟计算,获得了钢轨静弯时的应力分布特征、最大等效应力及其位置。通过对计算结果进行分析,对钢轨窄间隙电弧焊接头的强度、残余应力等提出了控制要求,可为后续钢轨窄间隙电弧焊接的工艺改进、接头质量控制和性能改善提供有价值的参考。     

重载线路用新型钢轨闪光焊质量研究

随着高速铁路及重载铁路的快速发展,对钢轨及钢轨焊接接头的质量提出更高的要求。为提高钢轨强度和硬度,攀钢研发出PG5(U95Cr)过共析钢轨,包钢研发出U20Mn贝氏体钢轨。使用GAAS80/580闪光焊机和感应热处理设备开展焊接及热处理试验,并进行落锤、硬度、冲击、拉伸、疲劳、静弯及金相等各项性能检测。结果表明,接头各项性能指标满足TB/T1632-2014标准要求,接头质量良好。