EA1N車軸材質(zhì)高周疲勞性能研究

摘要：對國產(chǎn)EA1N材質(zhì)車軸疲勞性能進(jìn)行研究，分別對不同含碳量的EA1N車軸光滑小試樣和缺口小試樣進(jìn)行高周旋轉(zhuǎn)彎曲試驗，進(jìn)過107次旋轉(zhuǎn)彎曲循環(huán)負(fù)載后，試樣50%以上試樣未有損傷或斷裂。含碳量較高的試樣疲勞強(qiáng)度更高。

關(guān)鍵詞：EA1N材質(zhì)車軸 疲勞 缺口試樣

Study of Fatigue Behavior in the High-Cycle Regime in EA1N Axles Steel

CUI Yong Liang，、XU Jun Sheng、 LEI Jian Zhong

（TAI YUAN HEAVY INDUSTRY CO.，LTD WHEELAXLE SUBCOMPLANY）

abstract： Has studied the Fatigue Behavior fo EA1N Axles Steel in the High-Cycle Regime .EA1N axles of different carbon content of smooth specimens and notched specimens of high cycle rotating bending test，After 107 times of rotating bending cyclic load， the sample more than 50% specimens without injury or fracture. Higher carbon content of the sample higher fatigue strength.

Key words：EA1N Axles、Fatigue Behavior、notched specimen

序言

車軸是機(jī)車車輛的關(guān)鍵行走部件之一，它的斷裂將導(dǎo)致列車脫軌，由于機(jī)車車輛在不同的線路工況下行駛，裝載條件時常發(fā)生變化，其負(fù)荷條件也時常發(fā)生變化，使得車軸承受著極為復(fù)雜的隨機(jī)載荷，這些載荷主要是以交變載荷的形式存在，因此車軸是一個典型的疲勞件，常會發(fā)生疲勞破環(huán)，。隨著機(jī)車車輛高速重載的發(fā)展，對車軸材質(zhì)的抗疲勞性能研究是至關(guān)重要的。EA1N材質(zhì)是歐洲鐵路車軸廣泛應(yīng)用的一種車軸材質(zhì)。EN13261是世界上最先進(jìn)的車軸標(biāo)準(zhǔn)之一，不僅對車軸的機(jī)械性能、化學(xué)成分等做了要求，而且對車軸材質(zhì)疲勞性能做了要求，本文就不同含碳量國產(chǎn)EA1N材質(zhì)車軸疲勞性能做了試驗研究。為國產(chǎn)EN1N材質(zhì)車軸可靠性評價做了試驗基礎(chǔ)。

1.試樣制備

試驗材料選用太原鋼鐵集團(tuán)有限公司EA1N材質(zhì)軋制方坯，由太重輪軸分公司生產(chǎn)的車軸。試樣軸T1和T2化學(xué)成分符合見表1，車軸輪座1/2R處性能見表2

表1 EA1N車軸材質(zhì)化學(xué)成分

表2 EA1N車軸輪座1/2R機(jī)械性能

2.試驗方法

由于車軸服役所受載荷為旋轉(zhuǎn)彎曲載荷，分別在車軸輪座截面φ153圓上取15個光滑旋轉(zhuǎn)彎曲試樣和15個旋轉(zhuǎn)彎曲試樣。如圖（1）所示。

車軸疲勞是高周疲勞根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求車軸鋼應(yīng)滿足107次循環(huán)負(fù)載的光滑試樣疲勞極限值及缺口試樣疲勞極限值。因此本實驗研究了車軸鋼在1千萬周次的疲勞強(qiáng)度極限。

3.試驗過程與數(shù)據(jù)分析

T1和T2車軸光滑試樣的疲勞強(qiáng)度高于標(biāo)準(zhǔn)要求的250MPa，光滑疲勞強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度的比值都接近0.45，這與材料的拉伸強(qiáng)度低于1400MPa時，光滑疲勞強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度成0.5左右的比例關(guān)系相符合，而缺口疲勞強(qiáng)度都高于標(biāo)準(zhǔn)要求的170MPa。T2試樣的光滑試樣及缺口試樣疲勞強(qiáng)度高于T1，。從疲勞數(shù)據(jù)可以看出，缺口試樣的分散性比較大，缺口敏感系數(shù)q都低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)值1.47。

4.結(jié)論

通過光滑試樣、缺口試樣旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗，測出國產(chǎn)EA1N材質(zhì)車軸小試樣疲勞強(qiáng)度，試驗證明國產(chǎn)EA1N材質(zhì)車軸一次正火熱處理后疲勞性能優(yōu)越，均高于歐標(biāo)EN13261要求，含碳量較高的EA1N材質(zhì)抗疲勞性能更好。

參考文獻(xiàn)：

[1].趙文禮，李忠學(xué)，趙邦華.客車隨機(jī)響應(yīng)計算與車軸疲勞壽命預(yù)測[J]，鐵道學(xué)報，1998，20（4）：120一125.

[2].Wirshing PHetal.Fatigue under wide band random stress.StruetEng ASME1980，Vol.106.

作者簡介：崔永亮，（1973-），山西壽陽人，碩士研究生，工程師，研究方向鐵路車輛輪軸熱加工。