關于軸箱前蓋裂紋產生的原因分析及處理方式

唐蘇星

摘要：CRH2A-4008三級試修時，發現5個軸箱前蓋裂紋。本文從軸箱前蓋檢修現狀、前蓋作用、裂紋產生的原因和裂紋打磨處理、滲透探傷和尺寸測量驗證，提出了軸箱前蓋的檢修工藝優化，裂紋處理方式建議。

關鍵詞：前蓋裂紋;熱裂紋;表面裂紋;打磨;滲透探傷;工藝優化

一、故障情況

2019 年 10 月 30 日，輪軸組軸箱體檢修工位作業人員在進 行軸箱體、軸箱前蓋檢修時，發現多個 CRH2A-4008 車組下車 軸箱前蓋裂紋，且前蓋無擊打痕跡，質檢認為是貫穿裂紋，按 照三級修檢修規程所述“前蓋表面目視檢查無裂紋”，所有存 在裂紋前蓋均換新。

二、三級修檢修現狀

（1）三級檢修規程中規定：軸箱前蓋與軸箱體裝配面不 許有電蝕，前蓋表面目視檢查無裂紋，表面傷痕深度不大于 5mm 時消除銳棱，超限時更換。

（2）三級修軸箱組成檢修作業指導書中規定：檢查前蓋 不得存在裂紋，表面磕碰傷深度不超過 5mm 時，打磨處理消 除銳棱后使用。

（3）三級修軸箱前蓋檢修現狀是：前蓋在三級修檢修過 程中未要求進行脫漆檢查處理。

三、軸箱前蓋作用情況分析

軸箱前蓋在車組運行過程中主要作用：

（1）保護軸端裝置免受外來物擊打;

（2）保證軸端裝置不掉落;

（3）提供檢查軸端裝置安裝情況觀察口;

（4）蓋上軸箱前蓋橡膠蓋后能有效避免雨水、泥沙等雜 質進入軸端;

（5）在動車組運行過程中軸箱前蓋是非主受力部位。 因此，在正常運行情況下軸箱前蓋未受擊打不易產生裂紋。

四、裂紋產生原因分析

前蓋裂紋主要分為前蓋橡膠蓋安裝面圓弧過渡處裂紋（4 個）和前蓋觀察口內圈裂紋（1 個）兩類。

熱裂紋外形彎彎曲曲，斷口很不規則呈藕斷絲連狀，而且 表面較寬，越到里面越窄，是鑄件在凝固末期或凝固后不久尚 處于強度和塑性很低狀態下，因鑄件固態收縮受阻而引起的裂 紋。熱裂紋是鑄鋼件、可鍛鑄鐵件和某些輕合金件生產中常見 的鑄造缺陷之一。熱裂紋在晶界萌生并沿晶界擴展，其形狀粗 細不均，曲折而不規則。裂紋的表面呈氧化色，無金屬光澤。

熱裂紋又可分為外裂紋和內裂紋。在鑄件表面可以看到的 熱裂紋稱為外裂紋。外裂紋常產生在鑄件的拐角處、截面厚度 急劇變化處或局部疑固緩慢處、容易產生應力集中的地方。其 特征是表面寬內部窄，呈撕裂狀。有時斷口會貫穿整個鑄件斷 面。熱裂紋的另一特征是裂紋沿晶粒邊界分布。內裂紋一般發 生在鑄件內部最后凝固的部位裂紋形狀很不規則，斷面常伴有 樹枝晶，通常情況下，內裂紋不會延伸到鑄件表面。

五、裂紋處理驗證

為驗證該批次前蓋裂紋具體情況，車間技術專職進行了專 項實驗驗證。具體驗證步驟如下：

5.1 前蓋脫漆

為具體觀察裂紋情況及后續工作驗證，組織廣州艾麥公司 對產生裂紋前蓋圓弧過渡處全部脫漆，并使用清洗劑清洗干凈， 露出金屬本色。

5.2 打磨圓滑過渡

因裂紋無法測量其深度，所以使用外徑千分尺測量圓弧過 渡處外徑后，再使用圓銼對裂紋進行打磨。打磨完成后，使用 320#砂紙對打磨處進行圓滑過渡，降低粗糙度。

5.3 滲透探傷

使用 ZPT-5 清洗劑、ZPT-5 滲透劑、 ZPT-5 顯像劑對打磨 處進行滲透探傷。滲透探傷完畢后，發現前蓋均無裂紋。

5.4 尺寸測量

CRH2A 統型動車組三級修檢修規程中雖未要求對前蓋尺 寸進行測量，且裂紋深度無法直接測量，因此本文裂紋深度采 用測量與計算相結合的方式來計算得出裂紋深度。

設前蓋圓弧過渡處打磨前外徑為 R，打磨后外徑為 1 R ;前 蓋觀察口打磨前內徑為r，打磨后內徑為 1 r 。

因此，前蓋圓弧過渡處裂紋深度 1RRH

前蓋觀察口裂紋深度

1rrh? 。 根據測量后結果，五個軸箱前蓋裂紋深度如下表所示：

結論：根據對前蓋脫漆、打磨、滲透探傷和測量等處理， 發現前蓋裂紋深度較淺，經過打磨處理后，滲透探傷未發現裂 紋，由此判斷 CRH2A-4008 前蓋裂紋屬于表面裂紋。該批次軸 箱前蓋裂紋應屬于鑄造缺陷，是源頭質量問題。

六、總結及建議

根據驗證分析結果可知：

（1）車組運行過程中，軸箱前蓋是非主受力部件，不遭 受擊打情況下極難產生裂紋;

（2）CRH2A-4008 軸箱前蓋裂紋是表面裂紋，屬于鑄造缺 陷;

前蓋檢修優化建議：

（1）加強對軸箱前蓋裂紋的檢查，避免帶裂紋前蓋裝車 運行;

（2）若發現軸箱前蓋裂紋可按照如下方式進行處理： a.使用細圓銼打磨處理，并使用 320#砂紙圓弧過渡; b.觀察裂紋消失后，測量、計算裂紋深度; c.裂紋深度 h≤2mm 時，滲透探傷無裂紋可裝車使用; d.裂紋深度 h>2mm 時，報廢。 注：裂紋深度限度來源：結合軸箱前蓋三級修規程磕碰傷 限度，且在此基礎上更加嚴格。

參考文獻：

[1] 鐵總運〔2017〕144 號總公司關于印發《和諧 2A2B2C 一階段 2E2G 型動車組三級檢修規程》，2017.

[2] CRH2A 統、CRH380A 統型動車組三級修軸箱組成檢 修作業指導書 V1.1，2019.