起重机用钢轨断裂原因分析

采用金相检验、化学成分分析、力学性能测试及断口分析等方法对某起重机用钢轨的断裂原因进行了分析。结果表明:钢轨断裂为一次性脆性断裂,断裂起源于轨底的刮擦凹坑处;另刮擦凹坑处存在严重的脱碳现象,极大降低了该处材料的力学性能,加之钢轨材料的硅含量严重超标也增加了材料的脆性,从而导致在起重机行车运行过程中,钢轨轨底刮擦凹坑处产生应力集中,萌生裂纹并迅速扩展,造成钢轨脆性断裂;脱碳现象的存在说明刮擦凹坑处受热较严重,分析认为是电弧擦伤所致。     

叉车门架断裂原因分析

采用化学成分分析、力学性能测试、金相检验以及断口分析等方法对某叉车门架断裂的原因进行了分析。结果表明:由于在门架焊缝收弧部位存在凹坑缺陷和裂纹,形成缺口效应,产生缺口应力集中,加之门架的不对称工作应力的作用,最终造成门架发生了疲劳断裂失效。     

线路钢轨断裂分析

湘桂线发生一起PD3钢轨横向断裂。经对钢轨断口的宏观分析，以及用光学显微镜进行金相分析、电子显微镜的断口微观分析和能谱微区成分测定。结果表明，钢轨轨底下表面中部有一沿钢轨纵向长17mm、宽12mm、深约3mm的外伤凹坑缺陷，凹坑底部有一层厚度不均的、最厚约1．0mm的铜铁合金熔融层，再往里是厚度达1．0mm的马氏体组织层。凹坑缺陷及其凹坑底部的铜铁合金熔融层的产生，是由于钢轨进行接触焊时在电极板与钢轨底面之间接触不良所产生的电打火造成。裂纹就起源于铜铁合金熔融层，然后裂纹快速向轨腰和轨头方向扩展造成钢轨横向断梨．     

QU80起重机钢轨断裂原因分析

某U71Mn QU80起重机钢轨经铝热焊焊接后仅使用一个月就发生了断裂失效。对断裂钢轨的化学成分、力学性能、低倍组织和显微组织等进行了分析,以找出起重机钢轨断裂的原因。结果表明:起重机钢轨在进行铝热焊焊接时,铝热焊焊剂形成的钢液发生了溢漏,滴落聚集在钢轨轨底边缘处,熔融形成了宽度约为4 mm的弧形缺口;形成的弧形缺口成为应力集中点,在使用过程中受到起重机车轮的反复作用,最终导致钢轨在缺口处发生了早期断裂失效。     

某大桥钢轨断裂原因分析

某大桥钢轨发生横向断裂。经对钢轨断口的宏观分析、显微组织观察、电子显微镜的微观分析和能谱的微区成分测定。结果表明，在轨底面中部的横截面上有一半径约7mm半圆形的疲劳裂纹区，疲劳裂纹起源于轨底面的小凹坑处，产生原因是钢轨在潮湿环境中受腐蚀而形成。在车轮应力的重复作用下，疲劳裂纹扩展而导致钢轨断裂。     

某高速铁路钢轨踏面伤损原因分析

某高速铁路钢轨踏面存在多处凹坑。采用宏观观察、扫描电镜及能谱分析、金相检验、硬度测试等方法,对钢轨伤损的原因进行了分析。结果表明:钢轨踏面凹坑是由于列车运行中金属异物压入所致;异物镶嵌在动车组车轮踏面上,随车轮转动对钢轨造成连续碾压,形成一系列凹坑;由于异物硬度远高于钢轨基体,因此异物压入后钢轨基体组织产生严重塑性变形和微裂纹。     

U75V焊接钢轨线路铺设时的断裂原因分析

某铁道线路进行大修换轨铺设新轨时,一支采用闪光焊接工艺焊接的长500m的钢轨在中部位置的焊缝附近发生横向断裂,采用宏观检验、化学成分分析,断口分析及微观组织分析等方法对钢轨断裂的原因进行了分析。结果表明：钢轨的冶金质量良好,钢轨发生断裂主要是因为其轨头踏面表层形成的马氏体组织在铺轨时的弯曲拉应力作用下,产生裂纹并快速扩展,导致钢轨发生脆性断裂;钢轨焊接时出现了高接头,为保证焊接钢轨的平直度对其进行了打磨,但打磨工艺控制不良,从而导致钢轨轨头踏面局部产生高温,发生马氏体组织转变。     

铁路曲线钢轨横向凹坑对初始波磨形成的影响

建立了车辆/轨道横向垂向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和钢轨材料摩擦磨损模型为一体的钢轨波磨计算模型,发展了相应的数值方法。利用该方法分析了曲线钢轨顶面内侧具有横向凹坑对初始波磨形成的影响。计算了客车车辆通过钢轨轨头横向凹坑时,同一个转向架的4个车轮反复作用下钢轨初始波磨形成和发展情况。数值结果表明,当车辆通过具有横向凹坑的曲线钢轨时,轮对和钢轨之间发生瞬态冲击振动,引起钢轨接触面产生不均匀磨损而形成初始波磨,随着车辆通过次数增加,不均匀波磨深度加大并向前扩展,形成大约30mm和750mm的波长;当车轮通过横向凹坑瞬间,车轮和钢轨之间发生激烈的振动,使4车轮下的钢轨接触表面产生严重的凹坑磨损,当车辆再次通过时,轮轨间的振动继续加剧,凹坑磨损深度迅速加大;前轮对通过凹坑而受激振动对后轮对动力学行为影响较大,导致后轮对作用下钢轨接触面不均匀磨损严重,但后轮对受激振动对前轮对动力学行为的影响较小;前轮对左轮受外轨激振作用而导致前轮对右轮下钢轨接触面凹坑磨损最严重。     

异型钢轨矫直断裂原因分析

某异型钢轨在经60kg／m热轧钢轨加工至50kg／m过渡轨后出现矫直断裂。经对钢轨断口的宏、微观检验和分析,认为,断裂裂纹起源于轨腰次表层;钢轨发生矫直断裂的原因是在加工异型钢轨的过程中,加热温度偏高,导致轨腰表层部分区域出现沿晶氧化,锻压时因轨腰表层受拉应力作用,沿晶氧化处形成微裂纹,随后矫直时轨腰三点弯曲受力,微裂纹缺陷处产生应力集中致使裂纹扩展,导致钢轨断裂。     

在线钢轨断裂原因分析

U75V热轧钢轨铺设在曲线地段使用超过3a(年),其中一支钢轨发生断裂,部分钢轨出现剥离掉块。当查找断裂原因,对断裂钢轨进行了理化检验。结果表明:轮轨接触应力过大,超过了钢轨接触疲劳强度,由于疲劳裂纹萌生和扩展的速率大于磨耗速率,在钢轨塑性变形层表面萌生并形成了疲劳裂纹,并沿变形流线方向疲劳扩展,在轮轨接触圆角处距表面2 mm处形成了疲劳核伤,在车轮的反复作用下发生了断裂。     

PG4热处理钢轨落锤断裂原因分析

采用体视显微镜、光学显微镜和扫描电镜等仪器分析了PG4热处理钢轨母材落锤试验不合格的原因。结果表明:落锤断裂钢轨的断裂均起源于轨底角圆弧过渡处的表面薄层马氏体组织区域;由于钢轨在输送过程中其轨底角与输送辊道轮缘根部磨损台阶接触形成滑动摩擦,摩擦热导致局部金属温度瞬时升高并达到奥氏体化温度,随后快速冷却生成了硬而脆的马氏体组织,致使钢轨母材在锤重1000kg和锤高6.4m条件下落锤1锤即发生断裂。     

Failure Analysis of Connecting Plate Between Indication Rod and Switch Rail in a Turnout System

Failure analysis was conducted on a connecting plate of indication rod and switch rail in the switch system of rail. The cracking of connecting plate was detected during the periodic routing inspection after one year of service. Detailed fracture morphology examinations on the fractured connecting plate were conducted combining with the actual working condition analysis. Typical morphology of brittle fracture like cleavage and quasi-cleavage morphology was observed in the fractured surface. The results indicated that the bending stress, resulted from the lateral force during the train passing the switch rail, is the key reason leading to the cracks initiation and propagation of the connecting plate.     

U75V轨道钢线性摩擦焊工艺研究

目的 提高及改善目前轨道连接与修复的质量。方法 采用线性摩擦焊（LFW）的方法,对高碳轨道钢（U71Mn）在不同参数下进行了焊接试验,并对其微观组织和力学性能进行了表征。结果 焊接参数对接头质量起着决定性的作用。根据焊后接头的微观组织差异,可将其分为4个部分：焊缝中心区（WCZ）、热力影响区（TMAZ）、热影响区（HAZ）和母材（BM）。BM为珠光体和上贝氏体的混合组织,TMAZ由珠光体和少量马氏体组成。在WCZ中,由于受到的热力耦合作用的增强和更高的冷却速率,该区域马氏体含量进一步增加。在拉伸试验中,所有试样均在WCZ处发生断裂,接头的最大抗拉强度达到BM强度的86.6%。此外,WCZ中存在大量马氏体,在增加焊缝显微硬度的同时也降低了焊缝的冲击韧性。结论 采用LFW的方法可以得到焊接质量优良的轨道钢接头。     

钢轨万能轧制过程金属横向流动机理研究

为研究钢轨万能轧制过程中轨头、轨底与轨腰断面之间的金属横向流动规律,根据金属横向流动体积与延伸系数的关系,基于钢轨轧制前后体积不变条件推导出轨头、轨底与轨腰之间金属横向体积流动率数学模型.解析计算结果表明:轨头流向轨腰的金属体积流动率与相应轨头综合变形影响因子呈反比关系,与相应轨底综合变形影响因子成正比关系;轨底流向轨腰的金属体积流动率分别与相应轨底综合变形影响因子呈反比关系,与轨头综合变形影响因子呈正比关系;压下系数对轨头及轨底流向轨腰的金属体积流动率的影响比宽展系数大得多.为验证理论模型,完成了钢轨的万能热轧实验,实测了不同轧制规程时钢轨各部分轧制前后断面形状以及体积变化,并与理论计算结果进行了比较.理论计算结果与实验结果误差不超过±16%,可用于钢轨万能轧制实践.     

Fracture and fatigue crack growth analyses on a weld-repaired railway rail

Although repair by arc welding is a well-known method for damaged rail surface recovery due to its ease of application, the method is vulnerable to the creation of cracks. In this study, a series of failure analyses and crack growth analyses were carried out on a fractured weld-repaired rail to determine the cause of the rail failure and the effect of residual stress on the crack growth rate. For this purpose, the residual stress profiles of rails under various conditions were obtained by both sectioning the physical rail and simulating the weld-repair process of the rail using the finite element method. Subsequently, the fatigue crack growth in the weld-repaired rail was simulated by assuming that a semi-elliptical crack was initiated at the boundary between the weld pool and heat-affected zone. From these analyses, it was found that weld defects, such as porosity, lamella line cracks, and quick transitions in material hardness and microstructure, especially at the boundaries, could be the causes of the crack initiation. The crack growth rate was strongly influenced by the magnitude of the residual stress, while it was significantly increased in the presence of high tensile residual stress at the rail head due to the weld repair. Therefore, reducing the tensile stress magnitude and increasing the compressive stress magnitude in the rail head is crucial to solving this problem in railway rail weld repair.     

Metallurgical Failure Analysis of a Fractured Sleet Scraper Spring

Three sections of a fractured spring from a sleet scraper assembly that was used to remove snow and ice from a commuter rail system were received for metallurgical failure analysis. The spring reportedly cracked in service. The length of time that the spring was in service was not known. The specified material of manufacture was Grade 5160 spring steel per ASTM A 322 and ASTM A 689.