輪軌材料滾動(dòng)接觸磨損性能及減磨措施研究.pdf

1、隨著我國(guó)客車高速化和貨車重載化的發(fā)展，輪軌滾動(dòng)接觸疲勞和磨損加劇。近年來(lái)，高速鐵路運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)表明，由于車輪材料硬度偏低，車輪的磨損速率較快。因此，通過(guò)研究材料匹配對(duì)輪軌滾動(dòng)接觸磨損的影響，提出合理有效的輪軌減磨措施對(duì)減少輪軌接觸損傷以及提高鐵路經(jīng)濟(jì)效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題研究的目的就是確定最佳的輪軌材料匹配關(guān)系，研究等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)和兩種表面改性工藝應(yīng)用于減少車輪材料磨損的可行性。
　　本研究使用了三種歐系合金鋼車輪

2、材料，依次為ER7車輪材料、以ER7的材料成分為基礎(chǔ)增加了含碳量而合金成分不變的ER8-D2車輪材料，以及以ER7的材料成分為基礎(chǔ)保持含碳量不變而增加了合金成分的ER8-D3車輪材料。本研究使用的鋼軌材料為U71Mn合金材料。研究中分析了不同深度下輪輞材料的硬度和顯微組織差異，使用MMS-2A摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)在冷卻和非冷卻條件下研究了不同輪軌試樣摩擦副的滾動(dòng)接觸摩擦磨損性能。以ADI材料和兩種表面處理試樣為研究對(duì)象，通過(guò)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，研究

3、上述試樣與U71Mn鋼軌試樣組成的摩擦副的摩擦磨損性能。研究結(jié)論如下。
　　高速動(dòng)車組車輪材料的磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)輪軌試樣摩擦副接觸面進(jìn)行冷卻后，輪軌材料的磨損明顯減輕。為了使實(shí)驗(yàn)條件盡可能的接近現(xiàn)場(chǎng)情況，應(yīng)該對(duì)輪軌試樣摩擦副進(jìn)行冷卻。影響輪軌材料磨損性能的主要因素是車輪材料的硬度，隨著車輪材料硬度的增加，車輪材料磨損減輕，鋼軌材料磨損加劇。此外，顯微組織也在一定程度上影響車輪材料的抗磨損性能，粗大的鐵素體組織和較高的鐵素體含量

4、均不利于車輪材料抗磨損性能的提升。冷卻條件下ER8-D2的抗磨損性能最好，結(jié)合高速鐵路運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，為了減少車輪磨損，動(dòng)車組車輪應(yīng)當(dāng)選用ER8-D2車輪材料。
　　與合金鋼車輪材料相比，2種ADI材料的磨損性能均有大幅度的改善.硬度低、石墨球直徑小且密度大的ADI材料自潤(rùn)滑效果好，相對(duì)應(yīng)的摩擦副抗磨損性能最好；硬度高、石墨球直徑大且密度小的ADI材料自潤(rùn)滑效果較差，相對(duì)應(yīng)的摩擦副抗磨損性能居中；合金鋼車輪材料不具備自潤(rùn)滑能力，相對(duì)應(yīng)的