張春喜 史曉光（guāng）
（西（xī）北（běi）軸承股份有限公（gōng）司）
摘 要：通過鐵路貨（huò）車軸承保持架裂損原因的分析，得出衝壓成型工藝過程引出保持架內（nèi）產生的殘餘應力及材質綜合性能的劣化，是導致保（bǎo）持架裂損的主要原因。經改進（jìn）後效果良好。
關鍵詞：裂（liè）損；保持架；殘餘應力
197726型軸承專用於鐵路貨車，到2000年底，裝車量以（yǐ）達到50餘萬輛400多萬套。我公司年產新製和大修197726型軸承各15萬套，是鐵道部定點骨幹生產（chǎn）企業（yè）之一。
鐵路行車安全一直是鐵路部門要抓（zhuā）的頭等大事，鐵路軸承的生產是其中的重要一（yī）環，軸承故障在燃切（qiē）軸事故原（yuán）因中占很大（dà）的比（bǐ）例，而其中軸承保持（chí）架裂（liè）損又是Z重要的故障，2001年占故障總數（shù）的42.8%，是引（yǐn）起突發性切軸事故的三大原（yuán）因之一（yī），其危害性已引（yǐn）起廣泛關注。尋求保持架裂損原因，提（tí）出改進措施，對提高軸承質量，保證行車安全具（jù）有重要意義。
1 裂損（sǔn）原因分析
通過大量的分析研究工作，可以（yǐ）認為以下幾個方（fāng）麵是保（bǎo）持（chí）架裂損（sǔn）的重要原（yuán）因：
1.1 冷衝壓成型工藝（yì）過程引起保持架材（cái）質綜合（hé）機械性能的劣化
通過實測（cè）、對比和研（yán）究，可（kě）認為衝壓成型後（hòu）的保持架與原08A1特板相比，彈（dàn）性極限提高，塑性下降，衝擊韌（rèn）性降低，抗疲勞性能變差即（jí）保持架材料的綜合機械性能（néng）不如原材料。
08A1特冷板（bǎn）材經冷（lěng）衝壓成型過程製成保持架，使保持架材質劣（liè）化的原因（yīn）為：
①引起材料加工硬化。
②成型拉伸過程中，保持架（jià）各部位產生不均勻變形（xíng）。
③冷軋板材的縱向、橫（héng）向性能的差異，引（yǐn）起保持架（jià）不同部位性能的差（chà）異。
④冷衝窗孔時，在窗孔邊尤其在（zài）衡拐角（jiǎo）部位易產生細微裂（liè）紋、毛刺或缺陷。
考慮到衝壓拉伸（shēn）和衝孔過程的影響，板材縱向、橫向材質性能的差異，以及工（gōng）藝流程中（zhōng）的二次擴（kuò）延等原因，保（bǎo）持（chí）架小端部位，尤其是小端靠（kào）近窗孔拐角部位，材質的劣化是Z為嚴重的。
1.2 冷衝壓（yā）成型過程引起保持架內產生明顯的殘餘應力
由於衝壓拉伸過程（chéng）中，保持架各部位變形是（shì）不均勻（yún）的（de），各部位變形之間的相互（hù）約束和牽製將使保持架產生殘餘應力。實測研究和有限計算（suàn）表明，在（zài）保持架表麵有不少部位出現殘餘拉應力，Z大的殘餘拉（lā）應力發生於大端和小端的窗孔拐角部位。有限元計算的Z大殘餘拉應力可達110MPa。
保持架大端（duān）窗孔（kǒng）拐角部位由於大端圈梁截麵的抗彎截麵（miàn）模較（jiào）小，而有更多的部位具有Z大殘餘拉（lā）應力。
1.3 列車運行過程中，軸承保持架受（shòu）有動力和（hé）衝擊作用
軸承滾子和保持架的動力學分析表明，保持架受動力作用，其大小與軸承受（shòu）載（zǎi）、油潤條件以及滾子與保持架之間的間隙大（dà）小有關。軸承保（bǎo）持架在徑向載荷下，動應力實測結果證明了動應力的周期性變化和動應（yīng）力存在（zài），除拐角部位有應力集中外，總體上（shàng）講動應力數值並不高（一般在（zài）110MPa之（zhī）內（nèi））。隨著軸承徑向載荷的增（zēng）加和運行速度的提高（gāo）動應力幅值有所增大。較為明顯的部位和變化是保持架大端窗孔拐角（jiǎo）處的主（zhǔ）壓應力值增大較多，達350MPa。在小端的窗孔拐角（jiǎo）部位（wèi），有正的主拉應力。
實際列車運行（háng）中的軸承，除了承受徑向載荷還承受軸向載荷，以及輪、軌道的撞（zhuàng）擊等動力作用，因此，實際保持架的工作（zuò）環境更惡劣，受力狀態也（yě）更複（fù）雜。
綜（zōng）上所述，一方麵保持架內有（yǒu）殘餘應力和動應力（lì），兩種應力的疊加可在有（yǒu）應力集中的保持（chí）架大、小端窗孔拐角處產生較高應力水平；另一方麵，保持架材料的抗衝擊性動力性能和抗疲勞性能又比原材料差，尤其在小端窗孔（kǒng）拐角部位劣化更（gèng）甚。綜合（hé）考慮上麵兩種（zhǒng）裂紋的（de）擴展導致窗梁和圈梁的裂損，輕者增加不平穩動力作用，重者卡、咬滾子，嚴重時引起燃油、熱切軸等（děng）惡性（xìng）事故。這樣的分析結論與現場對保持架（jià）檢測（cè）所發現的問題和裂損情況（kuàng）是十分相近的。
2 對策研究
保持架裂損（sǔn）原因的分析表（biǎo）明（míng），使保（bǎo）持架破壞的主要原因，是材質的劣化（huà）和拐角部位有較高的應力水平。但由於保持架的動（dòng）應力值與殘餘應力相比要小的多，故可以認為改進工藝過程以消除保持（chí）架中殘餘應力和改善其材料性能（néng）應該是主要努力的（de）方向。
2.1 熱處（chù）理工藝的選擇
經反（fǎn）複（fù）實驗，能同時消除殘餘應力和改善材料性能的較簡單（dān）易行的辦法（fǎ）是對（duì）冷壓成型保持架進行600°保溫一小時（shí）回火料與（yǔ）原（yuán）材料在強度和塑性指標方麵是比較（jiào）接近的。其綜（zōng）合機械性能測試表（biǎo）明，流動極限和強度（dù）極限略有升高，而塑性稍（shāo）差，其疲勞性能也有很大改善，明顯優於原材料。為了便於綜合比較，將測（cè）試的（de）強度塑（sù）性衝擊韌性和（hé）疲勞性能各項指標的比較見表1。
♦疲勞循環應力幅（fú）Δδ=165.5MPa；R=0.1。
♦熱處理材料指08AL特板材，預拉力為15.5%，經600°保溫1h回火處理（lǐ）。
2.2 機械加工中對保持架的特殊處理
在保持架（jià）製造工藝流程（chéng）中，應對保持架予以打（dǎ）磨，振動光（guāng）蝕以消除衝壓孔邊的（de）微裂紋、毛（máo）刺等缺陷。在實際生產過程當中基本上達（dá）到了（le）消除殘餘應力的目的。
來源：《寧夏機械》2005年02期
