關(guān)于軸箱前蓋裂紋產(chǎn)生的原因分析及處理方式

唐蘇星

摘要：CRH2A-4008三級(jí)試修時(shí)，發(fā)現(xiàn)5個(gè)軸箱前蓋裂紋。本文從軸箱前蓋檢修現(xiàn)狀、前蓋作用、裂紋產(chǎn)生的原因和裂紋打磨處理、滲透探傷和尺寸測(cè)量驗(yàn)證，提出了軸箱前蓋的檢修工藝優(yōu)化，裂紋處理方式建議。

關(guān)鍵詞：前蓋裂紋;熱裂紋;表面裂紋;打磨;滲透探傷;工藝優(yōu)化

一、故障情況

2019 年 10 月 30 日，輪軸組軸箱體檢修工位作業(yè)人員在進(jìn) 行軸箱體、軸箱前蓋檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)多個(gè) CRH2A-4008 車組下車 軸箱前蓋裂紋，且前蓋無擊打痕跡，質(zhì)檢認(rèn)為是貫穿裂紋，按 照三級(jí)修檢修規(guī)程所述“前蓋表面目視檢查無裂紋”，所有存 在裂紋前蓋均換新。

二、三級(jí)修檢修現(xiàn)狀

（1）三級(jí)檢修規(guī)程中規(guī)定：軸箱前蓋與軸箱體裝配面不 許有電蝕，前蓋表面目視檢查無裂紋，表面?zhèn)凵疃炔淮笥?5mm 時(shí)消除銳棱，超限時(shí)更換。

（2）三級(jí)修軸箱組成檢修作業(yè)指導(dǎo)書中規(guī)定：檢查前蓋 不得存在裂紋，表面磕碰傷深度不超過 5mm 時(shí)，打磨處理消 除銳棱后使用。

（3）三級(jí)修軸箱前蓋檢修現(xiàn)狀是：前蓋在三級(jí)修檢修過 程中未要求進(jìn)行脫漆檢查處理。

三、軸箱前蓋作用情況分析

軸箱前蓋在車組運(yùn)行過程中主要作用：

（1）保護(hù)軸端裝置免受外來物擊打;

（2）保證軸端裝置不掉落;

（3）提供檢查軸端裝置安裝情況觀察口;

（4）蓋上軸箱前蓋橡膠蓋后能有效避免雨水、泥沙等雜 質(zhì)進(jìn)入軸端;

（5）在動(dòng)車組運(yùn)行過程中軸箱前蓋是非主受力部位。 因此，在正常運(yùn)行情況下軸箱前蓋未受擊打不易產(chǎn)生裂紋。

四、裂紋產(chǎn)生原因分析

前蓋裂紋主要分為前蓋橡膠蓋安裝面圓弧過渡處裂紋（4 個(gè)）和前蓋觀察口內(nèi)圈裂紋（1 個(gè)）兩類。

熱裂紋外形彎彎曲曲，斷口很不規(guī)則呈藕斷絲連狀，而且 表面較寬，越到里面越窄，是鑄件在凝固末期或凝固后不久尚 處于強(qiáng)度和塑性很低狀態(tài)下，因鑄件固態(tài)收縮受阻而引起的裂 紋。熱裂紋是鑄鋼件、可鍛鑄鐵件和某些輕合金件生產(chǎn)中常見 的鑄造缺陷之一。熱裂紋在晶界萌生并沿晶界擴(kuò)展，其形狀粗 細(xì)不均，曲折而不規(guī)則。裂紋的表面呈氧化色，無金屬光澤。

熱裂紋又可分為外裂紋和內(nèi)裂紋。在鑄件表面可以看到的 熱裂紋稱為外裂紋。外裂紋常產(chǎn)生在鑄件的拐角處、截面厚度 急劇變化處或局部疑固緩慢處、容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的地方。其 特征是表面寬內(nèi)部窄，呈撕裂狀。有時(shí)斷口會(huì)貫穿整個(gè)鑄件斷 面。熱裂紋的另一特征是裂紋沿晶粒邊界分布。內(nèi)裂紋一般發(fā) 生在鑄件內(nèi)部最后凝固的部位裂紋形狀很不規(guī)則，斷面常伴有 樹枝晶，通常情況下，內(nèi)裂紋不會(huì)延伸到鑄件表面。

五、裂紋處理驗(yàn)證

為驗(yàn)證該批次前蓋裂紋具體情況，車間技術(shù)專職進(jìn)行了專 項(xiàng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體驗(yàn)證步驟如下：

5.1 前蓋脫漆

為具體觀察裂紋情況及后續(xù)工作驗(yàn)證，組織廣州艾麥公司 對(duì)產(chǎn)生裂紋前蓋圓弧過渡處全部脫漆，并使用清洗劑清洗干凈， 露出金屬本色。

5.2 打磨圓滑過渡

因裂紋無法測(cè)量其深度，所以使用外徑千分尺測(cè)量圓弧過 渡處外徑后，再使用圓銼對(duì)裂紋進(jìn)行打磨。打磨完成后，使用 320#砂紙對(duì)打磨處進(jìn)行圓滑過渡，降低粗糙度。

5.3 滲透探傷

使用 ZPT-5 清洗劑、ZPT-5 滲透劑、 ZPT-5 顯像劑對(duì)打磨 處進(jìn)行滲透探傷。滲透探傷完畢后，發(fā)現(xiàn)前蓋均無裂紋。

5.4 尺寸測(cè)量

CRH2A 統(tǒng)型動(dòng)車組三級(jí)修檢修規(guī)程中雖未要求對(duì)前蓋尺 寸進(jìn)行測(cè)量，且裂紋深度無法直接測(cè)量，因此本文裂紋深度采 用測(cè)量與計(jì)算相結(jié)合的方式來計(jì)算得出裂紋深度。

設(shè)前蓋圓弧過渡處打磨前外徑為 R，打磨后外徑為 1 R ;前 蓋觀察口打磨前內(nèi)徑為r，打磨后內(nèi)徑為 1 r 。

因此，前蓋圓弧過渡處裂紋深度 1RRH

前蓋觀察口裂紋深度

1rrh? 。 根據(jù)測(cè)量后結(jié)果，五個(gè)軸箱前蓋裂紋深度如下表所示：

結(jié)論：根據(jù)對(duì)前蓋脫漆、打磨、滲透探傷和測(cè)量等處理， 發(fā)現(xiàn)前蓋裂紋深度較淺，經(jīng)過打磨處理后，滲透探傷未發(fā)現(xiàn)裂 紋，由此判斷 CRH2A-4008 前蓋裂紋屬于表面裂紋。該批次軸 箱前蓋裂紋應(yīng)屬于鑄造缺陷，是源頭質(zhì)量問題。

六、總結(jié)及建議

根據(jù)驗(yàn)證分析結(jié)果可知：

（1）車組運(yùn)行過程中，軸箱前蓋是非主受力部件，不遭 受擊打情況下極難產(chǎn)生裂紋;

（2）CRH2A-4008 軸箱前蓋裂紋是表面裂紋，屬于鑄造缺 陷;

前蓋檢修優(yōu)化建議：

（1）加強(qiáng)對(duì)軸箱前蓋裂紋的檢查，避免帶裂紋前蓋裝車 運(yùn)行;

（2）若發(fā)現(xiàn)軸箱前蓋裂紋可按照如下方式進(jìn)行處理： a.使用細(xì)圓銼打磨處理，并使用 320#砂紙圓弧過渡; b.觀察裂紋消失后，測(cè)量、計(jì)算裂紋深度; c.裂紋深度 h≤2mm 時(shí)，滲透探傷無裂紋可裝車使用; d.裂紋深度 h>2mm 時(shí)，報(bào)廢。 注：裂紋深度限度來源：結(jié)合軸箱前蓋三級(jí)修規(guī)程磕碰傷 限度，且在此基礎(chǔ)上更加嚴(yán)格。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐵總運(yùn)〔2017〕144 號(hào)總公司關(guān)于印發(fā)《和諧 2A2B2C 一階段 2E2G 型動(dòng)車組三級(jí)檢修規(guī)程》，2017.

[2] CRH2A 統(tǒng)、CRH380A 統(tǒng)型動(dòng)車組三級(jí)修軸箱組成檢 修作業(yè)指導(dǎo)書 V1.1，2019.