簡析堆焊修復內燃機車牽引電機轉軸斷裂

梁興明

摘要：牽引電動機是內燃機車主要的電氣設備之一，其質量的優劣會對內燃機車的整體質量和運行效率會產生直接的影響。某家機車公司生產的內燃機車在很短的時間內就出現了牽引電機轉軸斷裂的情況。針對這一問題，該機車公司展開了深入的研究和分析。通過大量的實踐研究表明，牽引電機轉軸出現斷裂主要是由堆焊修復工藝引起的。本文就堆焊修復內燃機車牽引電機轉軸斷裂做了相關的闡述和分析。

關鍵詞：堆焊修復;內燃機車;牽引電機;轉軸斷裂

某家機車公司生產的內燃機車，在運行了不到半年的時間就出現了牽引電機轉軸斷裂的情況。為此，該機車公司對這輛內燃機車進行了全面的檢修。在檢修過程中發現，這輛內燃機車的牽引電機轉軸已經完全斷裂，另外，軸承箱的頂部也出現了破裂。但是，這輛內燃電機的其他部件都是完好無損的。經過了進一步的調查發展，這輛內燃機車曾經進行過堆焊修復。通過相關的實踐研究表明，由于堆焊修復過程中，堆焊電流過大，造成電機轉軸堆焊層化學成分偏析較嚴重，在冷卻過程中生成沿溫度梯度方向呈條帶狀分布的鐵素體，致使電機轉軸疲勞性能下降，在機車運行過程中的應力的作用下造成了牽引電機轉軸的斷裂。

一、堆焊修復技術概述

堆焊修復技術和普通的焊接修復技術還是存在一定的差異的。首先，堆焊修復技術和普通焊接修復技術的焊接對象不同。堆焊修復技術的焊接對象主要是易磨損和易腐蝕的機械零部件以及磨損失效和腐蝕失效后的機械零部件。在應用堆焊修復技術的過程中，需要結合實際的焊接對象來進行焊接材料、焊接方法以及焊接工藝的選擇。其次，在應用堆焊修復技術的過程中，還要充分的考慮機械零部件焊接維修的經濟性，盡可能的選用新型的焊接材料以及新型的焊接工藝與技術。隨著我國科學技術水平的不斷提升，堆焊修復技術也得到了長足的發展，應用也越來越廣泛。

二、堆焊修復內燃機車牽引電機轉軸斷裂分析

該內燃機車廠家針對牽引電機轉軸斷裂的情況開展了一系列的研究和分析。

（一）牽引電機斷裂轉軸的理化檢驗

首先，對牽引電機斷裂轉軸的斷口進行了檢驗。經過檢驗發現，該轉軸的斷口沒有發生明顯的宏觀塑性變形，斷口也比較平齊。但是，在該轉軸的斷口上存在十分明顯的疲勞貝紋線。另外，該轉軸斷口上的疲勞貝紋線所代表的疲累裂紋擴展區占據了很大的面積，同時該轉軸斷口的邊緣呈現出棘輪的狀態。由此可見，該轉軸斷口屬于的扭轉及彎曲多源疲勞斷口。說明該轉軸的斷裂屬于疲勞性斷裂，疲勞貝紋線來源于轉軸的表面。第二，對牽引電機斷裂轉軸的斷口進行了化學分析。在此過程中，要按照化學檢驗的相關規定對該斷軸的斷口進行取樣，以此來提升化學檢驗的準確性。通過化學分析結果表明，取樣材料是符合GB/T3077-1999《合金鋼結構》對35CrMo的規定的。第三，對該斷軸的斷口進行力學性能的檢驗。在此過程中，依然要按照相關的規定對該斷軸的斷口進行取樣，然后對取樣材料進行拉伸試驗，要按照GB228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》規定的實驗標準進行。最后還要對取樣材料進行沖擊試驗，要按照GB229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》規定的實驗標準進行。通過力學性能檢測表明，該斷軸的抗拉強度檢測值是755，屈服強度檢測值是570，斷后伸長率檢測值是18，沖擊韌性檢測值是83。由此可見;該斷軸的力學性能是符合牽引電機轉軸的技術要求的。第四，對該斷軸進行低倍檢驗。在此過程中，要按照GBT226-1991《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》來開展低倍檢驗。通過檢驗表明，該牽引電機斷軸的一般疏松檢驗值是1，中心疏松檢驗值是0.5，錠型偏析檢驗值是1，一般點狀偏析檢驗值是0，邊緣點狀偏析檢驗值是0。由此可見，是符合GB/T3077-1999《合金鋼結構》的技術要求的。第五，對該斷軸進行金相檢驗。在此過程中，要使用切割機設備在斷軸的斷口附近切取金相試樣，然后對取得的金相試樣記性磨光處理，然后按照GB10561-2005-T《鋼中非金屬夾雜物含量的測定》對金相試樣中的夾雜物進行檢驗。通過檢測表明，該牽引電機斷軸的表面和內部組織是正常的，基體和堆焊層之間的熔合線附近也沒有明顯的焊接缺陷。

（二）理化檢驗結果的整體分析

通過上面的理化檢驗分析，我們能夠發現，該牽引電機的轉軸在化學成分、力學性能以及金相組織等方面都是符合相關的標準的。首先，從斷口分析結果表明，一方面，該牽引電機轉軸的斷裂屬于扭轉疲勞性斷裂。另一方面，該牽引電機的轉軸不存在明顯的引起轉軸疲勞和縮短轉軸使用壽命的缺陷。其次，從牽引電機轉軸堆焊部分的金相檢驗結構可以表明，一方面，該牽引電機轉軸焊接部分的焊縫是不存在明顯的缺陷的，其熱影響區的組織也不存在明顯的異常;另一方面，該牽引電機轉軸焊接部分的堆焊層中存在沿軸徑向分布的鐵素體條帶，通過放大檢測設備可以看到，鐵素體的形狀是針狀和塊狀的。由此可以推斷出該牽引電機轉軸的斷裂很可能是由堆焊修復工藝造成的。

在應用堆焊修復工藝的過程中，堆焊電流是比較大的，從而導致了堆焊成分和堆焊組織處于不均勻的狀態;由于堆焊成分和堆焊組織的不均勻，在冷卻的時候就會產生沿溫度梯度方向呈條帶狀分布的鐵素體，這些鐵素體的形狀多為針狀和塊狀。針狀鐵素體在強度和韌性方面的表現都是比較差的。對于高走疲勞而言，材料的強度越高，疲勞極限也就越高，材料的強度越低，疲勞極限也就越低。當牽引電機轉軸的組織中存在很多條狀鐵素體的時候，就會使轉軸的表面很快的出現疲勞裂紋，進而使轉軸發生斷裂。

三、結束語

通過對堆焊修復內燃機車牽引電機轉軸斷裂的分析，該機車公司也制定出了相關的應對措施，一方面，在應用堆焊修復技術的過程中要按照相關的規范進行操作，盡可能的使用高強度的焊條;另一方面，對堆焊修復工藝進行優化，盡可能的采用現代化的堆焊修復工藝

參考文獻：

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