原文传递
U71MnK、U71MnG钢轨焊缝滚动接触磨损性能研究
| 论文题名： | U71MnK、U71MnG钢轨焊缝滚动接触磨损性能研究 |
| 关键词： | 铁路工程;钢轨焊缝;滚动接触;磨损性能 |
| 摘要： | U71MnK、U71MnG两种钢轨性价比高，是目前铁路上普通线路和无缝线路广泛采用的钢轨材料。目前无缝线路主要采用高压电弧接触焊焊接钢轨，但是依然存在较多问题，焊接部位容易出现与钢轨基材不一样的特征，比如焊接接头部位容易产生“拱背”、磨损严重及变形明显等使用性能降低甚至破坏现象;另外，焊缝增加了车辆轴箱垂向加速度，从而加剧了车辆振动，最终影响乘坐舒适性等。目前，国内外对焊缝处滚动接触磨损性能的研究较少。鉴于此，本论文在轮轨滚动接触疲劳条件下对钢轨焊缝进行了模拟实验，利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机、SEM、OM等多种仪器设备和分析方法研究了钢轨焊缝在滚动接触过程中的材料磨损演变行为。 主要结论如下: 1.以U71MnK、U71MnG为基材的钢轨焊缝部位与非焊缝部位的磨损性能及组织结构在磨损前后均存在显著差异。相比于钢轨母材组织，钢轨焊缝区是一层氧化脱碳的贫碳层，晶粒粗大，大小不均，并且由于焊接过程中产生碳化作用，珠光体和铁素体的比例变小;其力学性能如韧性和塑性也存在差别。由于组织结构和力学性能的差异，焊缝区硬度低于非焊缝区，焊缝区摩擦系数、磨损量、磨损率均大于非焊缝区。与非焊缝区相比，钢轨焊缝区容易产生犁沟乃至波磨，表面粗糙度增大，剥落损伤、裂纹、塑性变形严重，磨损性能变坏。无论焊缝区还是非焊缝区，其先前的磨损细化了组织，改善了其磨损性能，减弱了其后的摩擦损伤。 2.U71MnK和U71MnG两种材料金相组织稍有差异。无论是母材组织还是焊缝组织，他们的结构不尽相同。U71MnG的晶体分布比U71MnK更显网状，相邻晶体间的角度差更大，异向差异性能更好，因而韧性更好。无论是焊缝区还是非焊缝区，U71MnG硬度稍微高一些，因此高速下U71MnG钢轨比U71MnK钢轨的使用性能更好，三个对应区域中磨损量也较小，塑性变形比较轻微，裂纹比较细微，而三个对应区域中摩擦系数基本相同，磨斑没有明显差异。车速提高后U71MnG钢轨使用性能变得更好。 3.对U71MnG钢轨而言，高速状况下轮轨滚动摩擦系数小，低速下滚动摩擦系数大;车速越高，其试样表面磨损程度越轻，并且焊缝部位波磨现象也变弱;高速使钢轨磨损量稍微下降，而其他特征如硬度、钢轨温度、宏观形貌、金相组织、塑性变形、裂纹等没有明显变化。 4.温度变化没有区别性差异且同为低温。 |
| 作者： | 谢旭辉 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李炜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
