货车断轴机理与失效分析.doc

-1- 货车断轴机理与失效分析作者:铁道部安全监察司毛庆祥摘要:介绍了两起货车轴颈断裂事故的概况,对断口特征和断裂原因作了分析并提出防止对策、建议。主题词:货车轴颈断裂原因分析继 1986 年、 1993 年各发生一起客车轴颈卸荷槽部位断裂事故之后, 1996 年又发生两起货车该部位断裂事故, 造成严重后果和巨大损失。这再一次提醒我们, 在防止车轴冷切方面, 轴颈卸荷槽部位千万不要忽视。 1 事故概况(1) 1996 年9月3 日, 7419 次货物列车编组 60 辆、总重 5001t ,运行到京广下行线石桥——临颖间, 因机后25位 C62 M型 73922 1 号车(装煤 60t) 第3 位轴颈卸荷槽部位断裂后脱轨, 使该车及机后 26~ 43 位货车脱轨颠覆, 构成重大事故。该事故车于 1996 年1月 15 日做段修, 装用转 8A 型转向架、 RD2 型车轴, 断轴轴号 15147; 该轴 1983 年7 月制造, 同年 8 月第一次( 也是最后一次) 组装, 断裂端轴承为 1991 年 10 月压装的大修轴承( 至段修日已 4a90d) , 段修时未退卸轴承,应对轴颈卸荷槽实施超声波探伤。断裂位置在距轴端约 195mm 处。(2) 1996 年 11月3日, 2379 次货物列车, 列车编组 42辆, 总重 3519t 。运行到兖石线朱宝——红埠寺间,因机后 23位 C64 型 4826680 号车( 装煤 60t) 第3 位轴颈卸荷槽处断裂后脱轨。事故车装用转 8A 型转向架, RD2 型车轴,断裂端轴承于 1994 年 11 月压装,段修时未退卸。该车于 1996 年 10月 24 日段修,至事故发生之日运行仅 10d 。车轴是 1986 年9 月日本制造,轴号 69393 , 1987 年4月9 日国内第一次组装, 1994 年 10月 10 日第二次组装。断裂位置距轴端约 201mm 。 2 断口特征及材质检验(1) 15147 号轴断口形貌及示意图分别见图 1 、图 2 。断口由疲劳源区、裂纹扩展区、脆性断裂区三部分组成,其中裂纹扩展区又可分为慢速扩展区和快速扩展区,慢速扩展区疲劳纹细密,也称疲劳核。快速扩展区疲劳纹比较粗,是典型的高周疲劳断裂。疲劳源区范围较大,呈半环型,锈蚀严重、色泽很深(图1 中因拍照光线不当而失真) 。在该区内可见几个小阶台,是不在同一个截面上的几条裂纹萌生扩展相会后形成的,说明是多源的。仔细观察共有四个裂纹源。按照裂纹扩展的路线确定源区 1 为主裂纹源,其余为次裂纹源。主裂纹萌生后开始扩展,次裂纹在小范围内独立扩展后与主裂纹交汇。此时次裂纹扩展受到抑制,而主裂纹继续扩展,直至断裂。裂纹扩展区有明显的贝状疲劳扩展线,由此可看出主裂纹的扩展方向。在扩展区内与脆断区交界处上方有一块明显锈痕,色泽较深,是轴颈断裂之前形成的。这可能由左边源区(图 1) 进水, 因车轴转动甩开形成这个形状, 经过一段时间氧化而成的。图 1 中脆断区内的条纹是撕裂棱,不是裂纹。脆断区的面积约占断面面积的 34% 。观察断口的侧面,即轴颈卸荷槽表面,沿圆周方向有腐蚀麻点,大的呈坑状,直径和深度均小于 1mm , 统称为腐蚀坑。腐蚀坑与裂纹源有对应关系。主裂纹、次裂纹都是从腐蚀坑底部萌生的。经高倍显微镜观察,在断裂面附近的腐蚀坑底部有小