薑長英
（鐵道部駐大連車輛驗收室，遼寧大（dà）連　116300）

　　摘　要：介紹了鐵路客車軸承疲勞剝落產生的機理，從軸（zhóu）承自身質量和安裝使用兩（liǎng）方麵分析了疲勞剝落產生的原因，並結合實際生產（chǎn）情（qíng）況提出了相應的改進措施。
　　關鍵詞：鐵路客車軸承；疲（pí）勞剝（bāo）落；原（yuán）因分析
　　鐵路客車軸承是保證客車正常運行的關鍵零部件。隨著（zhe）鐵路運營速度的不斷提高，軸承的失效問題更加（jiā）突出（chū）。鐵路客車軸承在使用過程中有多種（zhǒng）失效形式，其中疲勞剝落占很大比例。下文（wén）針對客車軸承（chéng）的（de）疲勞（láo）剝落問題進行分析，並提出相應的（de）改進措施。
　　1　疲勞剝落機理
　　鐵路客車軸承在工（gōng）作時，其內圈、外圈和滾動體之間承（chéng）受著高頻、交變應力（lì）的作用，載荷集中作（zuò）用在滾動體和套圈接觸麵上，產生很大的應力；軸承在旋轉過程中，要承受（shòu）離心力的作用；套圈和（hé）滾動體間還存在滾動摩擦和滑動摩擦（cā），在這（zhè）些因素的（de）綜合作用下，套圈和滾動體（tǐ）表麵疲（pí）勞強度低或有微缺陷的地方會首（shǒu）先產生疲勞微裂紋（wén），並逐漸擴展Z終形成剝（bāo）落。總之，疲勞剝落就是零（líng）件表麵（miàn）在高接觸應力的循環作用下所產生的材料片狀剝落現象。其（qí）形態特征是具（jù）有一定（dìng）的深度和麵積，表麵呈（chéng）凹凸（tū）不平的鱗狀，具有尖（jiān）銳的溝角（jiǎo），通常呈疲勞擴展特征的海灘狀條紋。
　　2　產生疲勞剝落的（de）原（yuán）因
　　就（jiù）現有經驗及現場實際情況分析可知，軸承自身質量和軸承安裝使用是導致軸承疲勞剝落產生（shēng）的主要（yào）原因。
　　2.1軸承自身質量
　　軸承疲勞剝落屬於接（jiē）觸疲勞性質，就軸承自（zì）身質量來說（shuō），疲勞剝落主要受軸承自身的強度、韌度、耐磨性及硬度等特性的影響而發生。
　　2.1.1鋼中夾雜物
　　鋼中非金屬夾（jiá）雜物的存在破壞（huài）了金屬的連續性和均勻性，在外界應力作用下，工作表麵和近表麵上的非金屬（shǔ）夾雜物和材（cái）料的基體組織問容易形成疲勞裂紋源，這種裂紋源在應力的作用下隨時間逐漸擴展Z終（zhōng）形成（chéng）疲（pí）勞剝落。對（duì）26套（tào）疲勞剝落的客車軸承進（jìn）行失效分析，發（fā）現有1套軸承內圈剝落附近的夾（jiá）雜物超標，但尚不能確定是否是由夾雜物引起的剝落。
　　2.1.2鋼中碳化物
　　鋼中碳化物顆粒大且分布不均，網狀碳化物和帶狀碳化物的級別增大都會降（jiàng）低軸承的抗疲勞強度（dù）。而殘存於原材料中的碳化物可以通過鍛造過程得到改善（shàn），因此，鍛造工序是控製碳化物質量的有效手段。對26套疲勞剝落的客車軸（zhóu）承進（jìn）行失效分析，雖然未發現碳化物不合格導致剝落的（de）證據，但在其（qí）他規格剝落軸承中確實發現有沿碳化物帶分布的剝落源。
　　2.1.3微觀缺陷
　　微觀缺陷主要是指軸承（chéng）滾道表麵和近表麵存在的微小不連續缺陷，外觀和磁粉探傷很難發現，但都是應力集中點，在外加應力作用（yòng）下會逐漸擴展為微裂紋（wén）、裂紋（wén），Z終形成疲（pí）勞剝落（luò）。
　　2.1.4熱處理質量
　　由（yóu）於硬度低、脫碳等熱處理質量（liàng）原因會導（dǎo）致軸承的抗疲勞強度急劇下降，大（dà）大提（tí）高了疲（pí）勞剝落的可能性。
　　2.1.5磨削加工（gōng）
　　磨削工序所導（dǎo）致的表麵磨削燒（shāo）傷形式有點狀、柱狀、圓周線狀和麵狀等。燒傷會（huì）使軸承的硬度和抗疲勞強度急劇下降。在運轉過（guò）程中受到交變（biàn）應力作用時（shí），燒傷部位會形成龜狀（zhuàng）裂紋，進而逐步剝落。
　　2.1.6滾道加工精度
　　滾道的尺寸精（jīng）度、凸度形狀和圓度誤差等會在滾道局部形成應力集中（zhōng），使軸承在運轉過程中滾道局部所承受的載荷處於非正常狀態，如果載荷超過極限載荷時，也（yě）容易局部先出現微裂紋，Z後擴展成為疲勞剝落（luò）。
　　2.2軸承安裝使用
　　軸承裝配、使用（yòng）過程中可能產生（shēng）軸承疲勞剝落（luò）的原因有：
　　（1）軸承裝配時過盈量過大（dà），使軸承遊隙（xì）減小，載荷增大；軸承的偏斜導致軸承側向載荷過大等安裝不當。
　　（2）軸承內部有異物導致的滾道劃（huá）傷，當載荷過大特別是衝擊載荷過大，如意外緊急停車；軸承的潤滑不良等。
　　（3）軸（zhóu）或軸（zhóu）箱精度不高。
　　（4）列車運行的路況出現異常情況使軸承在運轉過程（chéng）中承受過（guò）大的衝擊載荷。
　　2.3綜合分析
　　對（duì）26套疲勞剝落的客車軸承（chéng）進行分析可知，材料、熱處理和組織基本沒有問題，而幾乎所有剝落軸承的運行狀態都不清楚（包括輪對、安裝和潤滑），因此，僅從軸承製造方麵（miàn）考慮，認為磨削過程中的燒傷和（hé）接觸不良是導致疲勞剝落的主要原因。
　　3　磨削燒傷（shāng）和接（jiē）觸不良的原（yuán）因分析
　　3.1磨削燒傷
　　客車軸承滾道一般分4次磨削，磨削燒傷絕大部分產生於粗（cū）磨工序，產生原因主要有：（1）磨削餘量過大，其（qí）中僅粗磨（mó）工序磨削餘（yú）量就近50％；
　　（2）設（shè）備基本是手動操作，存在操作工經驗和熟練程度（dù）問題；
　　（3）燒傷檢驗不能做到100％。
　　燒傷主要由兩方麵造成：（1）進刀（dāo）量大，冷卻不（bú）充分，出現麵狀（zhuàng）燒傷；（2）在粗磨滾道工序試（shì）磨首件工件時（shí），因空刀行程調整不當可能出（chū）現砂輪撞擊工件（jiàn）的現象，導致極個別套圈工（gōng）作表麵產生磨削燒傷。據統計（jì），粗磨後（hòu）磨削燒傷率一般在0.2％左右。
　　粗磨存在輕微燒傷後，眼觀不易發現（xiàn），雖然經過後期（qī）磨削，但仍存在個別深燒傷層不能完（wán）全去除，滾道某一點的燒傷會導致此部位抗疲（pí）勞能力降低，軸承經過一段時間的運行後（hòu），在燒傷部（bù）位會（huì）形成疲勞（láo）剝落。
　　3.2接觸不良
　　接觸不良主要是滾道錐度控製不好，出現（xiàn）漏檢，在軸承（chéng）使用中產生應力集中，導（dǎo）致一端載荷過大，Z終造成疲勞剝落。
　　4　改進措施
　　針對上述疲勞剝落（luò）產生的原（yuán）因，並結合實際生產情況，采取有針對性的（de）工藝改進方法。
　　4.1燒傷控製
　　（1）采用硬車代替粗磨工藝，杜絕磨削燒傷。
　　（2）增強細磨工序磨削酸洗工藝規範，每班次至少檢5個產品。
　　（3）磨削工序中更換砂輪（lún）時，對全部車加工產品進行酸（suān）洗檢查。
　　4.2磨削形狀控製
　　（1）終磨工序嚴格控製（zhì）套圈滾道錐度在0.003mm以內。
　　（2）裝配前對滾道錐度進行100％檢測控製，每班對滾道（dào）微觀精度進（jìn）行抽檢。
　　（3）采用（yòng）輪廓儀對終磨、超精過程的首件產品滾道微觀精度進行檢測。
　　另外，改進熱處理工序以提高（gāo）滾道硬度和抗疲勞強度。
　　5　結（jié）束語
　　對於鐵路（lù）客車軸承（chéng）要嚴格執行初磨內、外圈（quān）的生（shēng）產工藝，推廣采用硬車的工藝方法，減少由於磨削燒傷而導致的軸承滾道疲勞剝落現象，提高軸承的安全度。要對進行段修和廠修的客車軸承內（nèi）、外（wài）圈進行無損檢（jiǎn）測，找（zhǎo）出由於燒傷而提前疲勞的軸承，並采取措施，及時避免由於軸承疲勞剝落給鐵路行車造成的危害，確保鐵路運輸和旅客的安全。