马洋
身份证号：6103291992101603**
摘要：在动车组的迅速发展下，给其制动装置和材料的耐磨程度、疲劳性能、耐摩擦力等都提出了一定要求。然而受实际铸造环节和运行环境的影响，制动系统当中常用的制动盘极易出现裂纹，不仅会影响基本的制动效果，还可能会引起严重的制动事故。对此，为最大程度保证动车组的制动效果，就需从其裂纹样态、产生原因等方面着手进行分析，以此提出相应的解决对策。
关键词：制动盘；裂纹；动车组；转向架
引言
在动车组中制动盘是非常重要的一项零部件，它能够和制动夹钳相互配合，使列车降速或停止。但如果制动频繁，其中所产生的热负荷就可能会导致制动盘在短期之内经历极大的温度差，长期下去其盘面势必会被磨损，由此产生热斑甚至裂纹。如此以来，除了需要及时进行制动盘更换，增加成本，还可能会发生一些重大事故，带来严重的人员伤亡和财产损失。因此重点对其裂纹原因进行详细分析，提出相应的解决措施具有一定现实意义。
一、动车组制动盘裂纹概述
列车在实际制动过程中制动盘会产生巨大的热负荷，同时热量也会渐渐向内扩散，当制动活动完全结束之后就会渐渐冷却。在这种冷热交替之下，其交变荷载就会导致盘面形成高温蠕变以及热疲劳裂纹[1]。后续在继续制动操作中，细小的裂纹都可能会在交变荷载的影响下继续扩展，当达到一定限度之后就会给制动性能带来不良影响，直至引发制动事故。
有关研究发现，其摩擦面当中分布着大量径向裂纹与龟裂纹，其中前者在发现的时候深度就已经达到了限度，严重影响使用期限；而后者一般深度较浅，给制动盘使用期限带来的影响并不大。也有一些研究表明，导致制动盘损坏的主要原因就是压应力和残余热应力。
二、制动盘裂纹分析
以某一动车组已经产生裂纹的制动盘为例，其内侧并没有产生裂纹，而外侧在靠近紧固螺栓孔的位置处出现了两道裂纹。整个制动盘表面平整光滑，没有被锤击过的痕迹，闸片也不存在一场状况，且当中的螺栓防松标记也没有错位。通过对其进行详解剖解分析之后大致能看出以下几方面内容：
（一）形态与面貌分析
1.断口整体形态和面貌
将该制动盘剖解开之后，发现其裂纹已经贯穿了盘体的整个厚度，特别是邻近摩擦面表层的断口已经出现了十分明显的被氧化以及发黑问题。另外其扩展区的氧化程度并不高，但存在十分显著的撕裂棱，并指向氧化区，这就表明其表层在形成裂纹之后继续向内进行了扩展，另外压断区存在新压开的断口，颜色为浅灰色[2]。
2.断口细致形态和面貌
对其断口试样进行充分观察之后发现，螺栓孔的倒尖端是裂纹的起源。与摩擦面断口向邻近的位置已经产生十分严重的氧化现象。同时裂纹其扩展区表现出了极为显著的沿晶断裂现象，其中的疲劳裂纹也体现出了迅速扩展的基本特征。
3.金相组织方面
通过观察发现其裂纹扩展路径整体为直、长扩展，短程当中有弯曲刻面。裂纹尖端周围和距离裂纹区域较远的金相组织并不具备良好的均匀性。同时整个摩擦环厚度当中有大量比较粗大的树枝晶，并且伴有缩松出现，规律地分布在枝晶之间[3]。裂纹的整个扩展路径当中也呈现出了和显微缩松孔洞相汇合的特征。通过分析其树枝晶和裂纹微结构发现，没有发现裂纹的内侧盘密集分布着二次枝晶，而外侧盘则正好相反。
（二）原因总结
通过和已经使用之后的同批次制动盘相比较，发现其摩擦环当中的金相组织有树枝晶存在，但散热晶当中并不存在。通过和已经使用之后的不同批次制动盘相比较，发现其本体当中的金相组织是回火索氏体，整体组织具有良好的均匀性，但没有看到树枝晶，缩松处也不存在显著的规律性分布。
总之，通过对该制动盘进行分析之后发现，其裂纹已经完全贯穿盘体的整个厚度，螺栓孔倒尖端的位置是裂纹产生根源。同时整个扩展区当中能够看到非常显著的沿晶断裂特点，疲劳裂纹呈现出了十分显著的快速扩展特征。在这之中，裂纹轮盘组织并不具备均匀性，有大量比较粗大的树枝晶，这就使得枝晶偏析并存在显微缩松，由于偏析的存在使得裂纹沿晶迅速扩展[4]。对此裂纹产生的主要原因可能是：轮盘在最初铸造的过程中螺栓孔倒棱位置和摩擦面周围存在疏松与缩孔等问题，并且还伴随有树枝晶；以及轮盘本身热处理未充分落实等。在实际使用过程中，受热应力的影响，导致其疏松和缩孔位置因为最初生产缺陷的原因导致渐渐出现了裂纹，属于裂纹源头，后续较为粗大的树枝晶组织使其扩展得以加速。
（三）应对措施
一是对全面检查发现的裂纹制动盘进行全方位跟踪监测，一旦其裂纹完全超过限度则需及时进行更换。二是从铸造环节就加以控制，尤其是确保热处理环节能够实现充分落实，使各项铸造工艺质量能够得到有效保障。三是在热处理过程中充分控制其工艺质量。四是根据实际情况制定出严格的检验制度，定期对各项新品制动盘实施金相组织检查，确保及时发现问题及时解决。五是落实日常检查。制动盘裂纹是长期积累造成的，如果在其最初出现轻微裂缝的时候及时对其进行修复，就不会导致严重后果产生。所以相关运营单位就需要在日常库检当中应用触摸或者目测等方式进行检查，一旦发现问题立即对其进行拆检，再根据具体的裂纹情况确定需不需要进行更换。六是及时采取应急措施。对于必须上线运行但需要更换制动盘的列车，可以通过切除故障车轴制动或者直接进行整车制动。如果是切除整车制动，还必须依照国家相关部门制定的应急故障处理标准进行限速运行。
三、结束语
总的来说，在整个动车组中制动系统占有极高比重，而目前最常用的制动盘却时常受各项因素影响导致产生裂纹，影响列车的正常行进和运行安全。对此，通过对已经产生裂纹的制动盘进行剖解，发现造成该问题的主要原因在于最初铸造过程热处理不充分，且摩擦面和螺栓孔倒棱位置之间存在缩孔和疏松问题。所以这就应从源头着手，加强热处理工艺质量把控，加强检验，最大程度减少裂纹产生。
参考文献：
[1]刘小松. 铁路客车制动盘的运用现状及展望[J]. 机车车辆工艺, 2018, No.332(04):41-43+50.
[2]倪敬, 施黎峰, 郑棱楠,等. 制动盘热机开裂机理的模拟研究[J]. 机械强度, 2017, 05(v.39;No.193):178-183.
[3]增田佳祐, 彭惠民. 关于提高制动盘镟修质量的研究[J]. 国外机车车辆工艺, 2018(4).
[4]王宏谋. 某型动车组制动盘异常振动分析及缓解措施研究[J]. 铁道机车车辆, 2019, 039(004):52-54,72.
作者简介：马洋，男，1992，汉，宝鸡市，大专，北京动车段驻武汉高速铁路职业技能训练段驻段培训师，研究方向：动车检修