中国铁路青藏集团有限公司西宁车辆段 青海省西宁市 810000
摘要:现阶段,在针对现代铁道车辆结构进行构设的过程中,普遍会针对其关键承载部件应用大型复杂焊接结构,在对车辆构架开展制造、应用以及维护修理工作时,经常会对车辆结构造成伤损问题。在针对车辆结构安全状况进行评估之后,不可接受的结构质量伤损问题则被称之为缺陷,会对车辆结构的承载效果以及使用寿命造成极为不利的影响,想要对此问题进行有效解决,便要针对其中存在缺陷的部位以及受到伤损的承载部件进行再制造修复。本文针对现代铁道车辆结构存在的主要伤损形式进行了分析,并探索了其中所需要应用的再制造修复技术。
关键词:现代铁道车辆;结构伤损形式;再制造修复技术
引言
近十年来,多种多样的金属加工方式被应用到了现代铁道车辆的关键承载结构、部件的再制造工作当中,并针对结构伤损、缺陷选取不同的延寿补修方式,而补修方式的不同也决定了其对车辆结构部件的影响效果存在差异性。
一、现代铁道车辆结构典型伤损形式及类别划分
车辆结构件在制造工艺方面的缺陷以及在服役过程中遭受的损伤,是铁道车辆关键承载部件产生缺陷的主要来源。依照缺陷、结构件表面的相对位置以及对结构件服役性能的影响因素等,可以将现代铁道车辆结构典型伤损形式划分为表面缺陷,内部缺陷和其他缺陷。
(一)表面浅缺陷
表面浅缺陷是一种存在于车辆结构材料表面位置的缺陷,当铁道车辆部件出现表面浅缺陷时,其根本原因通常是结构材料本身存在的冶金缺陷或者构建在制作、加工以及应用过程中受到的损伤。目前,最为常见的表面浅缺陷有轻微焊接咬边、划伤以及表面气孔等。即便表面浅缺陷的存在会导致构件在服役过程中会产生局部应力集中的情况,然而,通常来讲,缺陷的严重程度并不会对车辆结构的承载效果造成直接的影响,也不会大量的缩减车辆结构的使用寿命或者对其的实际服役造成阻碍。值得一提的是,表面浅缺陷当中的“浅”,并不是与结构中某种缺陷尺寸相对应,而是用于与表面深缺陷问题相区别的一种类别划分形式。依照断裂力学理论进行分析,表面浅缺陷实际上是一种难以被忽视一种缺陷类型,在铁道车辆结构服役过程中较为容易被发现,并采取相应的方法对其进行修补。
(二)表面深缺陷
表面深缺陷,指的是与表面浅缺陷相区别,存在于车辆结构材料、结构件表面的一种深层缺陷。加工过程中产生的缺陷以及服役过程中受到的损伤是表面深缺陷存在的主要原因。现阶段,较为常见的表面深缺陷主要有折叠、夹渣、焊接裂纹、疲劳裂纹等。在标准条文当中,表面深缺陷一般会被定义为较为严重且难以被接受的结构表面缺陷,会导致车辆本身的承载效果大打折扣,致使车辆结构的服役时长被缩减,降低其安全性能。
(三)内部缺陷
与表面缺陷不同,车辆结构内部缺陷一般存在于材料内部,利用目测的方式难以将其直接检测出来,此种缺陷产生的根本原因可能为材料冶金缺陷或者结构构件在制作、加工以及实际服役过程中形成的损伤问题。现阶段,最为常见的结构内部缺陷主要有内部气孔、裂纹以及未熔合等,此种缺陷在尺寸、数量方面存在一定的局限性,不会对铁道车辆结构的承载效果、服役寿命等造成不利影响,然而,当其严重程度超出规定数值以后,会对结构的承载能力造成严重的影响,最终造成车辆结构失去本身的实际效用,遭受到严重的破坏。
(四)其他缺陷
其他缺陷与上述三种缺陷类别有所不同,其中主要涵盖了由于设计加工方式不正确而导致的结构型缺陷,或者其他无法被接受的缺陷,比如错边、烧穿、贯穿裂纹等。通常来讲,其他缺陷对车辆结构在服役过程中的安全性、可靠性有着十分显著的影响,如果经过检测,发现此种缺陷已经对车辆结构的性能造成极大的危害时,则需要立刻叫停其服役工作,及时对其应用再制造修复技术。
二、针对现代铁道车辆结构伤损形式应用的再制造修复技术探索
(一)表面缺陷部件修复
1、表面浅缺陷修复
对铁道车辆关键承载部件表面浅缺陷适用的再制造修复技术主要有磨削、喷涂等。磨削,指的是应用砂轮、角磨机以及砂纸等工具,对结构表面开展打磨、切削、抛光等工作,对其存在缺陷的表层材料进行去除,从而对结构当中存在的缺陷部件进行修复的再制造技术。一般会被应用于对焊趾处轻微咬边、微裂纹等车辆结构表面浅缺陷的维护与修补。喷涂,主要是指应用火焰、电弧、等离子弧粉末以及丝材等材料,利用高速气流将其进行雾化处理,使其转化为较为细微的熔融颗粒,将喷涂层包裹于结构部件表面的一种再制造修复技术。一般会被应用于存在划痕、磨损问题的表层缺陷部件的处理与修复工作当中。
2、表面深缺陷修复
适用于铁道车辆关键承载部件的表面深缺陷适用的再制造修复技术主要有冲击处理、胶补法等。冲击处理,指的是应用冲击工件表面对铁道车辆结构表面的形状、外观进行改良,并在其中植入残余的压应力,增加工件的疲劳强度数值的一种再制造修复技术。一般来讲,冲击处理工艺技术会被应用于含有表面夹渣等问题的车辆结构表层深缺陷修复处理工作当中。胶补法主要是应用金属填补剂在结构金属材料表面对其进行均匀的涂敷,从而达到修复表面深缺陷的目标,也可以应用胶接的方式将复合材料修补片粘贴与修补于结构的缺陷位置,从而对车辆结构表面的深缺陷进行有效修补,并为结构材料增添特殊性能的一种再制造修复技术。
(二)含内部缺陷部件
适用于铁道车辆关键承载部件的内部缺陷适用的再制造修复技术主要有挖补工艺以及热等静压技术。通常来讲,铁道车辆结构内部缺陷的危害程度较表面缺陷来讲,其危害程度更低,然而,如果缺陷的数量、尺寸、形状等出现了超标现象,则会导致车辆结构的整体承载能力以及服役能力受到极为不利的影响。挖补工艺,指的是针对结构部件内部存在缺陷的位置采取刨除的方式加以处理,并应用焊接方法将与原本结构材料相同、近似的材料补焊于其中的一种再制造修复技术。通常来讲,挖补工艺会被应用于一些对材料本身性能造成极为不利的影响以及无法从外部对其进行处理与修补的内部缺陷问题当中。热等静压技术能够将铁道车辆结构内部存在的疏松、缩孔以及裂纹等缺陷进行高效化处理,能够将结构内部组织、残余应力等进行均匀化处理,是一种十分有效的车辆结构内部缺陷处理手段。
(三)含其他缺陷部件
适用于铁道车辆关键承载部件的其他缺陷适用的再制造修复技术主要有调修、
调修,指的是将手工处理方法、机械处理办法以及火焰加热方法等作为基础的车辆伤损问题再制造修复技术,通常会被应用于对车辆结构构架、枕梁以及车体焊后变形问题的处理与修补工作。截换,指的是将车辆结构当中存在缺陷的构件进行直接切除,并在其上补焊新构件的一种再制造修复技术。截换技术一般会被应用于对车辆结构实际性能造成严重影响以及无法应用简易修补方法对其进行处理修复的其他缺陷当中。
三、结束语
总而言之,对现代铁道车辆结构伤损形式进行分析与研究,并应用合适的再制造修复技术对其进行处理,能够有效提升车辆结构质量,延长其服役寿命,促使铁道车辆能够长久的为社会以及人民提供服务,对于我国交通运输行业的发展有着十分积极的意义。
参考文献:
[1]沈洪娟,姜芳,栗涛.高速列车牵枕缓常见焊接缺陷及防止措施[J].焊接技术,2015,44(11):56-59.
[2]罗辉.含氮双相不锈钢连铸坯皮下气孔研究[J].世界钢铁,2014,14(04):17-20.
[3]孙朋朋.高速列车非光滑车身气动减阻特性研究[D].浙江大学,2012.