货车车钩材料ZG25MnCrNiMo钢的冲击磨损特性研究

发布时间：2017-04-13 01:03

  本文关键词：货车车钩材料ZG25MnCrNiMo钢的冲击磨损特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铁路是国民经济的一大支柱,其中铁路运输直接影响我国经济发展,但在该领域仍然存在一些技术性关键问题有待完善与解决。车钩缓冲装置是铁路车辆基本组成部件,完成车与车的连接以及力与力的传递,在铁路运输中占据着至关重要的作用。由于近几年对铁路运输高速度与高载荷等发展要求,车钩缓冲装置存在的问题也日益暴露出来,所以亟需探寻其磨损机理。目前,车钩缓冲装置通常采用ZG25MnCrNiMo钢作为材料,关于ZG25MnCrNiMo钢在不同冲击夹角条件下的冲击磨损特性鲜见报道。本研究将在对服役后的货车车钩缓冲装置中磨损较为严重的关键部位进行微观分析的基础上,利用自制的冲击试验机进行ZG25MnCrNiMo钢的冲击磨损试验,同时探讨影响冲击磨损性能的因素,具有实际工程应用意义和理论意义。以车钩材料ZG25MnCrNiMo钢为基体材料,对其进行冲击磨损试验研究。系统观察分析了冲击夹角(0°、20°和40°)、冲击次数(1×104-1×106次)以及冲击载荷(10 N、20N和40N)对磨损行为的影响；同时结合了光学显微镜、扫描电子显微镜、表面轮廓仪等仪器分析ZG25MnCrNiMo钢的冲击表面磨痕形貌和损伤机理,并将试验结果与服役后铁路货车车钩缓冲装置的磨损分析结果相对比,研究结果表明：(1)对车钩缓冲装置进行磨损分析发现：车钩钩舌和钩头牵引台配合面的磨损机理主要是磨粒磨损、剥层磨损,材料在犁削作用下不断被去除,而应力集中或存在一定冲击的部位(圆弧过渡部位)则导致平行于磨损表面的浅表面横向裂纹的产生,使材料不断剥落；钩尾销孔内圆弧表面与转动从板表面的磨损机理均主要是冲击磨损和磨粒磨损,表面伴随明显塑性变形特征。(2)对ZG25MnCrNiMo钢进行冲击磨损试验发现：当冲击夹角α0°时,由于切向摩擦力的存在,材料表面的塑性变形更加严重并出现材料剥落,在磨痕边缘有肩部凸起现象；磨损面积随着冲击夹角的增大而增大,而磨痕深度在冲击夹角α0°明显比a=0°时扩大数倍,且a=20。时达到最大；(3) ZG25MnCrNiMo钢的冲击磨损程度随着冲击次数的增加而加剧,磨痕面积与磨痕深度均先迅速增加,而后由于试样间的接触方式由点接触变为面接触,接触应力变小,导致增加速度逐渐减缓,同时下试样的主要磨损区域由磨痕边缘逐渐向磨痕中心转移；(4) ZG25MnCrNiMo钢在较低载荷(F=10N)冲击作用下,材料表面主要发生弹性变形,当冲击载荷(F=20N、40N)变大时,表面发生加工硬化,在冲击力的反复作用下萌生裂纹并扩展,最终导致材料剥落,同时磨损面积与深度也相应增大。(5)将ZG25MnCrNiMo钢实验室冲击磨损试验分析结果与服役后铁路货车车钩缓冲装置磨损分析结果相对比发现：ZG25MnCrNiMo钢试样表面磨损形貌与车钩缓冲装置配合面的磨损形貌相似,说明实验室模拟实验能够较好的模拟ZG25MnCrNiMo钢的实际运行情况,对探寻其实际工作环境下经历的磨损机制有一定参考价值。
【关键词】：冲击磨损 ZG25MnCrNiMo钢 磨损形貌 剥层
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH117.1
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 冲击磨损概述12-23
• 1.1.1 国内外研究现状12-20
• 1.1.2 冲击磨损基本理论20-21
• 1.1.3 冲击磨损的影响因素21-23
• 1.2 ZG25MnCrNiMo钢的研究现状23-24
• 1.3 本文研究的意义和内容24-26
• 1.3.1 研究意义24-25
• 1.3.2 研究内容25-26
• 第2章 铁路货车车钩缓冲装置的磨损分析26-35
• 2.1 样品准备26-27
• 2.2 失效分析与讨论27-33
• 2.2.1 牵引台失效分析28-30
• 2.2.2 钩尾销孔失效分析30-31
• 2.2.3 转动从板失效分析31-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第3章 试验材料与方法35-40
• 3.1 试验材料35-36
• 3.1.1 球试样35
• 3.1.2 平面试样35-36
• 3.2 试验装置与参数36-39
• 3.2.1 试验装置36-38
• 3.2.2 试验参数38-39
• 3.3 微观分析方法39-40
• 3.3.1 磨痕面积与深度分析39
• 3.3.2 磨痕形貌分析39-40
• 第4章 ZG25MnCrNiMo钢的冲击磨损行为40-47
• 4.1 接触应力计算40-42
• 4.2 磨损面积的变化42-44
• 4.2.1 冲击夹角和冲击次数的影响42-43
• 4.2.2 冲击载荷的影响43-44
• 4.3 磨损深度的变化44-46
• 4.3.1 冲击夹角和冲击次数的影响44-45
• 4.3.2 冲击载荷的影响45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第5章 车钩材料ZG25MnCrNiMo钢的冲击磨损特性47-59
• 5.1 ZG25MnCrNiMo钢在试验条件下的冲击磨损特性探讨47-57
• 5.1.1 冲击夹角对冲击磨损特性的影响47-50
• 5.1.2 冲击次数对冲击磨损特性的影响50-54
• 5.1.3 冲击载荷对冲击磨损特性的影响54-57
• 5.2 试验条件下与实际工况下材料的磨损特性相比较57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 结论59-60
• 研究展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-69
• 攻读学位期间发表论文69

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 王华明;邵荷生;张清;;高锰钢冲击磨损行为的研究[A];第一届全国青年摩擦学学术会议论文集[C];1991年

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本文编号：302428