分享：车削加工工艺对EA４T车轴钢疲劳性能的影响

摘 要:对不同工艺车削加工的 EA４T 车轴钢进行旋转弯曲疲劳试验,研究了车削加工工艺对该钢疲劳性能的影响.结果表明:在不同车削加工工艺下,试验钢轴向残余压应力的最大值与最小值相差５０MPa,周向残余拉应力的最大值与最小值相差２５MPa,车削加工工艺对残余应力的影响不大;不同车削加工工艺下试验钢表面粗糙度均小于０．８μm,且表面粗糙度的最大值与最小值相差０．１５μm,车削加工工艺对表面粗糙度的影响不大;当表面粗糙度小于０．８μm 时,车削加工工艺对疲劳寿命的影响不大;疲劳断口均分为裂纹源区、裂纹稳态扩展区和瞬断区,且均只有一个裂纹源,疲劳裂纹都是在表面较深车痕的根部萌生并向内扩展.

关键词:EA４T 车轴钢;车削加工工艺;疲劳裂纹源;粗糙度

中图分类号:TG１７８ 文献标志码:A 文章编号:１０００Ｇ３７３８(２０１８)０４Ｇ００６２Ｇ０６

０ 引 言

车轴是列车行走机构的核心部件之一,在行驶过程中承受着轨道和转向架列车悬挂系统的复杂随机旋转、弯曲、扭转载荷.车轴损伤是列车发生重大事故的重要原因,特别是高速机车车辆,这是因为车轮转速的提高会增大车轴承受的水平和垂直动载荷,因而高速列车的发展对车轴的性能提出了更高的要求[１Ｇ４].通过对车轴损伤原因进行分析后可知,

除了磨耗损伤外,约有２/３的车轴损伤是由疲劳失效引起的[５Ｇ６].目前,有关车轴疲劳性能的研究报道较多,研究内容主要包括车轴的疲劳设计、疲劳寿命的试验与机理研究、疲劳寿命的影响因素、疲劳裂纹的萌生与扩展及疲劳寿命的预测等[７Ｇ１０],但有关车削加工工艺对车轴疲劳性能影响的研究很少.

为此,作 者 以 常 用 的 EA４T 车 轴 钢 为 研 究 对象,对不同工艺车削加工的车轴钢试样进行了四点旋转弯曲疲劳试验,探讨了车削加工工艺对其疲劳性能的影响.

１ 试样制备与试验方法

试验用钢为 EA４T 车轴钢,其化学成分(质量分数/％)为 ０．２２~０．２９C,０．１５~０．４０Si,０．５０~０．８０Mn,０．９０~１．２０Cr,０．１５~ ０．３０Mo,≤０．３０Cu,≤０．０１２P,≤０．０１５S,０．３０Ni,０．０６V,余 Fe.试验钢的热处理状态为淬火＋高温回火,显微组织为回火索氏体,即铁素体基体与粒状渗碳体的机械混合物,如图１所示.车轴的表面性能对其疲劳寿命的影响最大,因此在车轴近表面处截取试样,试样的取样位置如图２所示.在保证试样表面粗糙度小于０．８μm 的前提下,采用４种车削加工工艺对试样表面进行处理,工艺参数如表１所示,加工结束后试样的形状和尺寸如图３所示.