淺析檢修RD₂型車軸輪座橫裂紋及超聲波探傷

溫延艷 宋以冬 米立秋

摘要：RD2型車軸是目前我國鐵路貨車運用的主要軸型之一。該型車軸自1983年開始使用以來，由于使用年限較長，很多在役非突懸組裝的輪對車軸在輪座內側疲勞帶產生裂紋。本文分析裂紋產生的原因及超聲波探傷時裂紋波的波形特點，希望通過此文對探傷工的工作有借鑒作用。

關鍵詞：檢修RD2型車軸;輪座裂紋;非突懸組裝;超聲波探傷

1? 情況介紹

2018年我公司通過超聲波探傷發現了多起車軸輪座內側裂紋，其中兩起見圖1-圖2。

圖1：探傷日期為180910，制造日期為1998年10月;首次組裝日期為1998年11月03日;末次組裝日期2010年09月24日。經首次裝用后，使用年限達19年零10個月。裂紋距離輪座后肩均為15mm，最深一處其周向長度約70mm，另兩處周向長度約10mm，深度約1mm。

圖2：探傷日期180301，制造日期為1999年3月;首次組裝日期為1999年05月12日;末次組裝日期2009年04月27日。經首次裝用后，使用年限達18年零10個月。裂紋距離輪座后肩均為16mm，裂紋累計長度465mm，裂紋深度約1mm。

對2018年檢修中發現的96根車軸輪座內側裂紋情況進行了統計分析，見表1。

由表1和圖3可以看出，車軸運行10年以上就開始進入疲勞期，當車軸運行13年以上時車軸出現裂紋率顯著提高;運行時間20年時為出現裂紋的高峰值，且裂紋的長度和深度都較大。《輪對組裝、檢修及管理規則》中關于40鋼車軸的壽命為22年，50鋼及進口車軸的壽命為25年，使用時間達到20年的國產40鋼車軸輪對，一經退輪車軸即報廢的相關規定，是合理的。

2? 裂紋分析

這種裂紋屬于典型的輪座內側疲勞帶橫向缺陷，此種裂紋定義為微動疲勞應力裂紋。車軸在運行過程中承受靜載荷、動載荷和制動載荷，以彎曲變形為主，由于轉動使得車軸不停地承受拉伸、壓縮變形，導致車軸高周疲勞。

根據輪對結構特點，車輪輪轂與輪座鑲入部反復摩擦，容易造成應力集中，最終形成疲勞缺陷，而且最易疲勞的部位在輪座鑲入部內外兩條壓痕線上。根據受力分析，輪座內側的應力大于輪座外側的應力，即內側更易產生裂紋。通過多年來石車公司的統計數據顯示，未發現輪座外側的疲勞應力裂紋，而輪座內側疲勞應力裂紋的發現率為8%，且絕大多數裂紋集中在輪座內側壓痕線上。

輪對鑲入部裂紋多發生在非突懸組裝的輪對車軸上，既車軸輪座長度為198mm的RD2型車軸。這種車軸屬于初始設計的形式，車軸運用的時間比較長，基本上到了疲勞期，再一點輪轂的內側導角面壓在輪座上，使此處成為應力集中區，由于輪轂與輪座表面在輪對運行中易發生蠕動，而在此處摩擦產生疲勞源，進而在應力作用下發展成疲勞裂紋。

突懸組裝的輪對車軸對車軸加工工藝進行了改進，是目前新制車軸采用的主要形式，車軸的輪座長度為186mm，輪轂的內端面突出車軸輪座的內側，輪轂的內側導角不與輪座表面接觸，這種組裝方式提高了車軸的疲勞強度，極大降低了鑲入部內側產生疲勞源的可能性。目前此種輪對檢修中未發現鑲入部疲勞裂紋。

3? 裂紋的波形特點

超聲波探傷時，裂紋波出現在示波屏輪轂孔界面反射波的位置。波形特點是：波高陡升，反射波根部窄，最大波高有時遠低于半軸試塊1mm深的人工鋸口的波高。如圖4，探頭在探測面上沿著軸向和周向都能移動一點距離;裂紋波由低到高在由高到低的過程中，在時基線上有一游動距離而不發生突變。

4? 結論

輪對狀態良好是保證鐵路貨車行車安全的保障，輪對車軸超聲波探傷工序是貨車“八防”中“防燃切軸故障”中的關鍵工序。由于車軸輪座鑲入部裂紋在車輛運用中無法直觀發現，所以在對輪對進行檢修時，只有通過超聲波探傷方法發現輪對車軸鑲入部裂紋。這就要求探傷工首先在工作中嚴格地按照作業指導書操作;當發現有異常波形出現時，要根據車軸的使用年限、組裝方式、波形特點綜合分析，只有這樣才能保證探傷的準確性;當無法確定異常波形的性質時，就要退輪，對車軸進行熒光磁粉探傷確檢，這就避免了車軸帶傷運行帶來的質量安全隱患，同時也使探傷工積累了豐富的探傷經驗，提高了探傷技能水平。

在役非突懸組裝的RD2型輪對，輪座鑲入部內側疲勞橫裂紋發生的幾率日益增大，因此手工超聲波探傷對防止車軸冷切事故的作用日益突出。希望探傷工在工作中高度重視，做到不漏檢，從而保證鐵路貨車運行安全。

參考文獻：

[1]劉吉遠，陳雷.鐵路貨車輪軸技術概論[M].北京：中國鐵道出版社，2009.

[2]劉新明.淺談鐵道車輛車軸[J].青島：鐵道車輛，2010.