在用起重机车轮裂纹成因分析
在用起重机车轮裂纹成因分析
[摘要]：本市某重型机械加工企业的1台最大额定起重量为200t 的通用桥式起重机，在进行年度定期检验的过程中发现，在经过2年时间的使用之后，该起重机的大车车轮及小车车轮均出现不同程度的裂纹。
为避免裂纹继续扩大，导致严重事故的发生，笔者要求该企业立刻联系生产厂家对这批车轮进行探伤处理，并要求探伤不合格的车轮必须报废。
本文对该起重机车轮裂纹产生的原因进行了分析，并提出了相关的预防措施。
[关键词]：车轮裂纹轨道分析
中图分类号：tg519.5+3 文献标识码：tg 文章编号：1009-914x（2012）32- 0042 -01
该企业主要进行大型锻床等设备的加工，该起重机主要进行原材料及半成品设备的吊装工作，所涉及的重物均在100吨以上。
这批设备于2009年8月通过验收并投入使用，在不到2年的时间里，起重机车轮便出现了严重的裂纹现象。
1.车轮裂纹概况
该起重机型号为qd200/50-28a5，车轮为标准双轮缘圆柱踏面形式，大车轮直径为φ710mm，小车轮直径为φ400mm，材质为
zg340-640。
在年检的过程中发现，车轮踏面上布满了裂纹（见图1）。
根据gb 6067.1-2010 《起重机械安全规程第1部分：总则》第4.2.7条规定，在钢轨上工作的车轮出现影响性能的表面裂纹时，应报废。
为判断该批车轮裂纹是否会影响起重机的正常使用，规避
安全隐患，笔者要求使用单位立刻联系生产厂家，对车轮进行探伤处理。
经过探伤检测之后发现，这批车轮中有2个车轮裂纹已达到报废标准，厂家立即对其进行了更换。
2.裂纹成因分析
2.1轨道硬度大于车轮硬度
起重机用的轨道实际上与车轮的使用寿命密切相关。
理论上可通过提高车轮的性能（包括与轨道直接接触的踏面与轮缘的硬度）来提高车轮的承载能力和使用寿命。
车轮硬度过高会导致轨道磨损加剧，而轨道硬度过高则会导致车轮磨损加剧。
故轨道与车轮的强度（硬度）应有合理的匹配关系。
由实测数据可知，车轮硬度大于轨道硬度，且超出了标准规定的范围。
轨道面磨损严重，轨道四周布满铁屑，是车轮磨损轨道所致。
故并非因轨道硬度大于车轮硬度而导致其表面产生裂纹。
2.2 车轮热处理工艺问题
该起重机车轮属于铸钢车轮，材质为zg340-640，车轮在加工完成之后，都应进行消除内应力处理。
铸钢车轮在机加工之前应进行退火以消除内应力。
根据jb/t6392-2008《起重机车轮》规定，起重机车轮轮辋应进行表面淬火处理（表面硬度应符合表1要求），淬火前应进行细化组织处理。
该起重机车轮实际直径为710mm，根据标准规定，其淬硬层深度应≥20mm。
为了判定其是否满足设计要求，对其淬硬层深度进行了测量。
我们用气割的方法将车轮切开，为了消除热影响区，留出20mm 的加工余量，再加工成径向坡面试样。
从踏面开始，用硬度计沿径向每隔3-5mm测一点，测出硬度大于或等于260hbw处的深度，仅在9mm左右，车轮淬硬层深度未达到标准规定的要求，这种现象的成因在于，车轮的热处理工艺存在缺陷。
热处理是车轮制造的一个重要工序，正规厂家的具体热处理工艺参数为：淬火温度810±10℃左右，加热时间3-3.5h，淬火时间280s，回火温度500±10℃，回火时间4h。
车轮所用钢材属于铁素体-珠光体型中高碳钢，其中珠光体组织的体积分数占80%以上，其组织形态和分布对钢的性能有很大的影响，珠光体片层间距的大小，决定了珠光体组织性能的优劣，而影响珠光体片层间距大小的因素主要是转变温度。
要在淬火冷却过程中获得足够细小的珠光体（晶粒度6-7级），轮辋部位在高温区域的冷却要快，即相变的过冷度越大，珠光体形成温度越低，其组织才会达到理想的细化要求。
而随着回火温度的升高，车轮表面硬度均有所下降。
金相分析表明，车轮淬火后，轮辋表层组织约为3-5mm深的马氏体组织，这种组织对回火温度较为敏感，因此回火温度也是控制车轮质量的重要手段，可通过调整车轮回火温度来改善车轮加工工艺。
根据以上内容可知，车轮热处理过程的各个环节都直接影响着车轮的整体质量。
据此分析，该起重机车轮裂纹的主要原因在于：在淬火过程中，由于淬火时间或淬火温度未达到工艺要求，使其表面淬硬层深度较浅。
同时，由于回火温度不够，导致车轮踏面硬度
过高。
综合上述因素，最终导致车轮踏面出现裂纹，甚至成片剥落。
3.结束语
起重机车轮踏面因与钢轨接触发生摩擦而发热，易剥落、碾堆，需要较高的硬度、强度和耐磨性，是起重机是最易磨损的零件之一，因此需要车轮有良好的综合机械性能，而合理的热处理过程是保障车轮质量的有效手段。
车轮的热处理分为表面淬火和整体淬火，而表面淬火的车轮，由于受淬火时间和温度、回火时间和温度等的影响，其表面硬度和淬硬层深度往往无法达到标准的要求，车轮所承受的最大剪应力超过淬硬层的深度，踏面上往往会出现大面积的网状裂纹，最终导致踏面出现大片的剥落（压碎）。
为了有效控制车轮的质量，杜绝因车轮开裂而导致的安全事故发生，车轮生产厂家必须从车轮制造流程入手，合理控制和优化热处理过程，严格执行热处理工艺。
参考文献：
[1]gb 6067.1《起重机械安全规程第1部分：总则》，2010.
[2]jb/t 6392 《起重机车轮》，2008.
[3]邓文英郭晓鹏 . 金属工艺学 . 高等教育出版社，2004.2.
[4]叶宏张小彬等 . 金属热处理原理与工艺 . 化学工业出版社，2006.5.。
浅析起重机的锈蚀与裂纹的成因及防护
新
余
高
专
学
报
２０ （ １ 卷 ） ０６ 第 １
陷， 宜作长度为 ２ ｆ ｈ 的绕角焊（ ３） 图 且转角处必须连 续施焊 ， 以改善连接 的受力工作 。
由于 钢 材 锈 蚀 ， 材 的 强度 与 刚 度将 会 产 生 变 化 ， 达 不 钢 均
到设计要求 。在正常使用时 ， 钢梁在弯矩作用 下 ， 截面的正 梁
维普资讯
第 １ 第 ４期 １卷
２０ ０ ６年 ８月
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Ｊ ＲＮＡＬ ＯＦ Ｘ１ ＯＵ ＮＹＵ Ｃ Ｌ ＧＥ ＯＬ Ｅ
Ｖｏ．１ ＮＯ． １ １， ４ Ａｕ ２ ６ ｇ． ００
浅 析 起 重 机 的锈 蚀 与 裂 纹 的成 因及 防 护
现场发现有部分角焊缝 的补焊 时 间并不 长 ， 却有 起重 机 械使用时间较短又有焊缝开裂现象 ， 主要存在 以下 问题 ：． １低 合 金钢焊接 时允许 的最 低环 境温 度为 Ｉ ￣ 在 低温 下焊 接 ， ＯＣ， 材 料淬硬倾 向增大 ； 如果 在焊后未进行保温 ， 焊缝 金属冷却速 度很快 ， 使焊缝 中更 容易出现淬硬的马氏体组织 ；． ２ 在焊后 还
● 傅 建俊 ， 勇 彭
（ 江西省特种设备检验检测研究院新余分 院 ， 江西 新余 ３ ８０ ） ３ ００
摘
要： 分析 了一起起重机 因锈蚀而产生裂纹的起 因， 出了有针 对性 的解决措 施。 提
关 键 词 ： 重 机 ； 蚀 ； 纹 ； 决措 施 起 锈 裂 解 中 图分 类 号 ： Ｈ １ 文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０ ８— ７５ ２０ ）４— ０ ７— ２ Ｔ ２３ Ａ １０ ６ ６ （０ ６ ０ ０ ９ ０
基于桥式起重机主梁裂纹缺陷原因及修复方案研究
基于桥式起重机主梁裂纹缺陷原因及修复方案研究摘要：文章根据某桥式起重机缺陷状况，结合现场情况通过分析缺陷产生原因，提出了修复方案，消除了事故隐患，也为类似裂纹结构修复提供了参考。
关键词：桥式起重机；裂纹；检测；修复方案引言随着社会的发展，起重机械的应用范围越来越广也越来越普遍，为社会工业的发展起到了重要的支撑作用。
起重机械安全生产事故在我国发生的特种设备安全事故中占据的比例较高，人员的伤亡数量比例较大，且每年都有大幅的上升。
而桥门式起重机是我国数量最多应用范围最广的起重设备，在桥门式起重机安全生产事故中由于其金属结构原因引起的安全生产事故往往最普遍也最严重, 造成了生产机器设备的严重损毁和生产工人的重大伤亡以及重大的经济损失,需要生产主体单位以及国家安全管理部门重点进行安全管理。
所以, 对桥门式起重机金属结构原因引起的安全生产事故进行降低甚至消除就显得十分重要。
由于起重设备的特殊性，国家质检部门对起重机械实行强制监管, 即起重机械的制造安装需要国家质检部门按照特种设备安全技术规范的要求进行监督检验。
下文通过某大型钢厂桥式起重机近期在使用过程中，发现主梁端部靠近大车行走机构附近的下翼缘板有开裂现象，为了防止裂纹进一步扩展，经现场勘察检测，根据缺陷状况，结合现场情况通过分析缺陷产生原因，制定了修复方案。
1 现场检测情况分析截至到今天，很多人提出了很多不同的疲劳损伤理论。
通常我们认为零件疲劳发生的过程是由零件裂纹萌生、扩展以及最终断裂等组成的。
从工程应用的角度出发，把开始产生 0.1mm 长度疲劳裂纹的应力循环周次，作为裂纹萌生的孕育期。
下图就是常见的裂纹疲劳断裂的断口。
粗糙表面是最终的撕裂带，而光滑的贝壳纹是疲劳扩展区。
感谢电子显微镜的出现，人们可以清楚地洞察金属细微结构，不计其数的电子显微镜的观察指出，常见的裂纹起始存在三种主要类型的疲劳裂纹成核区域。
分别是驻留滑移带、晶粒间界和表面夹杂物。
还有一个不容忽视的现象，现在的金属材料很多都不同程度地存在各种非金属夹杂物，而且为了强化金属材料，工程师们往往使材料中形成第二相—强化相（如弥散状或大颗粒状的强化相）。
车轮断裂原因分析
车轮断裂原因分析作者：王升李金全来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2014年第11期摘要：通过无损探伤检测、化学成分检测、扫描电镜和金相分析等方法对车轮断裂原因进行了失效分析. 结果表明，由于车轮存在内部气泡缺陷，且车轮材料韧性很差，当锻造或正火处理冷却速度过快时，在缺陷部位形成应力集中，产生开裂源。
关键词：车轮失效分析缺陷0 引言某钢厂生产的Φ600mm车轮在运输过程中发生开裂，该车轮材质为65#钢，制造工艺为锻造—正火—机加—车轮踏面喷水淬火。
为了寻找车轮开裂的原因，我们从宏观和微观断口形貌、材料金相组织及成分等方面对其失效原因进行了分析。
1 宏观检测开裂车轮断口样品宏观形貌如图1所示。
断裂沿车轮径向扩展，断裂部位无宏观塑性变形。
图中上表面均为断面。
■图12 无损探伤检测用PXUT-350B+超声波探伤仪，B4S-N 探头对送检样品进行了超声波检测，检测结果为：在样品中间部位（车轮壁厚心部位置）深约45～70mm之间发现最大当量为Φ4 左右的单个不连续缺陷。
3 化学成分检测化学成分检测结果如表1所示，符合GB/T 699-1999标准中65#钢的成分规定。
表1 化学成分分析结果■4 力学性能检测在非缺陷区截取了拉伸和冲击试样，所得力学性能检测结果如表2所示。
检测结果显示，车轮样品抗拉强度及延伸率符合技术条件要求；冲击吸收功（AKU）很低，说明材料韧性很差（冲击试验样品断口边缘无宏观塑性变形）。
踏板表面硬度平均值为36.3HRC，心部位置硬度平均值为37.7HRC，符合技术条件（HRC：33.1～41.8）要求。
表2 力学性能检测结果与技术条件比对表■5 断口检测断口宏观形貌如图2所示。
用日立S-3400N 型扫描电镜对断裂源区微观形貌进行了检测，结果如图3～7所示。
宏观小亮面位置未显示断面特征（见图3～7），是锻造变形后的气泡缺陷表面[1]。
6 金相检测6.1 取样低倍组织检测样品在缺陷区域截取，金相组织检测样品取自硬度检测样品。
轮胎式集装箱龙门起重机立柱开裂分析与维修
创新观察—398—轮胎式集装箱龙门起重机立柱开裂分析与维修熊绍军（上海振华重工（集团）股份有限公司，200125）一、故障描述某码头轮胎式集装箱龙门起重机（以下简称轮胎吊）在例行钢结构维保检查中发现门腿支柱外表面较多的铁锈斑点，去除锈迹后发现有不同程度的裂纹，裂纹方向基本与立柱平行（竖向），对同一工号的所有轮胎吊支柱外表面MT 探伤检查，发现三分之二的轮胎吊有同样裂纹，三分之一的轮胎吊立柱外表面未发现裂纹，抽查开裂与未开裂的轮胎吊各一台，打开人孔盖对立柱内部进行检查，发现开裂点相对应的内部横隔板都发生四个角断裂现象，情况比较严重，这个工号横隔板设计宽度100mm，同时对其他工号的轮胎吊立柱内部进行检查，横隔板设计宽度140mm，未发现有开裂现象。
二、结构仿真计算与调查研究重新对轮胎吊结构计算书进行检查，在正常工作情况下，轮胎吊立柱隔板最大应力只有45MPa，不会引起开裂。
隔板开裂与立柱不正常受扭，隔板应力升高有很大关系，原因可能有二方面，一是行走场地不平，二是，大车在行走过程中，海陆侧门框不同步。
针对这两个问题进行了计算机建模仿真分析，如图1 所示，分别将单根立柱抬升200mm 和海陆侧门框立柱错位200mm 进行了仿真计算，前者的隔板应力增加到120MPa，后者隔板最大应力从正常的45MPa 急增到186MPa，如表1所示，说明这两个因素确会造成立柱受扭，内部隔板应力大幅升高，造成疲劳开裂。
针对问题研究制定了多套相应的修复方案，经过仿真计算，最后确定采用在隔板四个角加四块圆狐板的修复方案，同样在海陆侧门框立柱错位200mm 情况下，隔板最大应力由之前的186MPa 显著下降为60MPa，如图2和图3所示，可以从根本上解决立柱隔板开裂问题。
图1 轮胎吊仿真计算模型 表1 仿真计算结果Cases of loading Maximum stress of diaphragm (N/mm 2)DL 4.7 TL+LS+LL 10.6 DL+TL+LS+LL+LATG 45.2△z=200mm145.4DL+TL+LS+LL+LATG+△z=200mm 186.1△z=200mmto add new plates at four corners 40.7DL+TL+LS+LL+LATG+△z=200mmTo Add new plates at four corners60备注：DL 静载荷，TL 小车载荷，LS 吊具载荷，LL 起升载荷,LATG 大车启动侧向力，△z 抬升高度图2 加强前DL+TL+LS+LL+LATG+△z=200mm 隔板应力图3 加强后DL+TL+LS+LL+LATG+△z=200mm 隔板应力为验证仿真计算分析结果，明确隔板开裂的原因，对轮胎吊进行实地调查研究，具体进行如下4项检查和试验工作。
车轮轮辋深裂纹故障分析与探讨
技术与应用1 问题提出车轮是轮对的重要组成部分，承担着车辆的自质量和载质量，车轮轮辋直接与钢轨接触，其质量的好坏直接关系车辆的运行安全。
随着铁路重载、提速工作的不断推进，列车运行速度不断提高，车轮的使用条件更加恶劣，故障也在不断增多，全路曾发生过多起由车轮故障引发的行车事故。
因此，在车辆厂修、段修时，施修单位对车轮故障均高度重视。
神华铁路货车公司肃宁车辆维修分公司在车辆段修中进行轮对旋修作业时，发现一起严重威胁行车安全的车轮典型质量缺陷，该车轮在旋修前外观无异状，旋修时第一次吃刀量选择3 mm时旋后发现有裂纹迹象，第二次旋修吃刀量选择4 mm，裂纹呈扩大趋势，再次吃刀4 mm进行旋修缺陷完全暴露，轮辋大片掉块，面积为140×50 mm2，且裂纹仍有85 mm延伸（见图1）。
2 原因分析通过对故障车轮进行分析，认为该故障属轮辋深裂纹造成的大片掉块，一般轮辋质量占车轮质量较大比例，即轮辋质量在很大程度上决定车轮质量，该类故障如不能及时发现，极易引发车轮崩裂，造成严重行车事故。
2.1 轮辋深裂纹形成原因此故障车轮为辗钢车轮。
辗钢车轮生产工艺过程包括：炼钢、热成型、热处理、机加工及检测。
炼钢工艺包括炼钢、炉外精炼、浇注3部分；热成型工艺主车轮轮辋深裂纹故障分析与探讨果小军：北京铁路安全监管办机辆验收室驻肃宁验收室，工程师，河北 肃宁，062350范文明：神华铁路货车公司肃宁车辆维修分公司，高级工程师，河北 肃宁，062350摘 要：货车提速重载对车轮运行安全提出严峻挑战，从轮对检修过程中发现的车轮轮辋掉块故障入手进行分析，找出故障原因，同时指出该类车轮故障缺陷的危害，分析故障形成的原因、演变的3个主要阶段，提出防范措施，并阐述车轮技术的发展方向。
关键词：车轮；轮辋；深裂纹中图分类号：U260.331+.1 文献标识码：A文章编号：1001-683X（2015）12-0059-04图1 旋后车轮缺陷图车轮轮辋深裂纹故障分析与探讨 果小军 等要包括预成型、成型、轧制和冲孔压弯几个工步；热处理工艺主要是轮辋淬火+回火；机加工工序主要采用专用或通用立式车床进行车轮加工，一般有单机式、单机组合式及生产线等几种；检测工序须全数对加工到最终尺寸的车轮进行检测，主要内容涉及静平衡检测、硬度、外观肉眼检查、超声波探伤、磁粉探伤、关键尺寸检查等。
小型支重轮轮体调质裂纹的分析及对策
水温度。在高温区保证组织转变，低温区降低冷却 速度。米实现即能实现Ｍ，又能降低裂纹的产生。
冷却曲线如图１，
圆函
目３※‰彤±
２）微观上分析：罔４、图５足金相观察结果。 可以看山：裂纹开口较大＋裂纹根部细而尖。取裂 纹附近的金柑！Ｈ织为Ｓ（回）＋少量卜如图５。组 织合格，也未发现裂纹源有脱碳现象。
目１冷却速度曲线
在水中已经冷透。那么为什么冷透就会产生裂纹 呢！这是因为４０９ｎ２材料淬遘性很好，而水卫有强
意义．祖容易生产开裂。也就是马氏体转变ＭＳ点 转变后降低冷却速度。 综Ｌ所述．可以认定是由丁淬火时在水中冷却 时可过长．造成的淬火裂纹。
裂的将却能力，特别是水在马氏体转变后，水的冷
却速度仍然很快．此时已无相变发生，只会产生很 大的热应力。我们理想的淬火玲印曲线要求ＭＳ点 附近最好有较缓的冷速。而水空两淬就是想高温
现有批量裂纹，通过对裂纹的分析与现场捌查．找 出了产生裂纹的原因．并制订了相应对策，经过半 年的生产未发现裂纹，热处理质量稳定。
１热处理工艺
轮体在箱式炉中加热，加热温度为８００～
８２０℃，保温９０ｒａｉｎ用料筐分批在水中进打水淬，
回火井式炉ｚｆｌ进行回Ａ，同火温度为５１０—５３０℃保 温２ ５ｈ。此工艺帕要点为水空两淬，控制轮体出
处，呈放射状向外伸展，阿２为裂纹在轮体中的具 体位置，图３为剖切后裂纹形悫。
要良好的耐磨性能，田此ＰＣ６０－７支重轮基体需要 良好的综合机械性能。轮体热处理技术要求为谰质
＋感应热处理。捌质硬度要求为２７７＿３２１ＨＢ，轮体 材料为４０Ｍｎ２ ７－艺路线为锻造谓质粗加ｒ
焊接感应热处理—精加工。在开始试制日『，发
ｏ ７ ９ Ｏ
４
卅，裂纹率趋向于零。热处理硬度通过多次剖切完全 达到要求。表２，２００９年Ｐｃ６０支重轮橱质裂纹率。
起重机行走机构车轮轴断裂原因分析
１ 断轴 分 析
１ １ 断 口分 析 。
该起重机 于 ２０ ０２年 ３ 购买 ， 月 在使用 一年 后先 后 ４次 出现 行走 车轮 轴 断 轴事 故． ４次断 裂位 置 且 均 在 轴 直 径 ＤＩ０与 Ｄ１０过 渡 截 面 处 （ 图 ２所 ２ ０ 如
收 稿 日期 ｌ０ ５ ０ — ０ ２０－ ３ ９ 基盒项目ｔ 甘肃省 自然科学基金项 目（Ｓ ３ ・ ２－ｏ ） Ｚ ０ ２Ｂ ５ｏ ４
内面积 的所 有断 面） 大范 围贝壳状 条纹 ［ ， 呈 １ 为疲劳 ］
造成 更大 的损 失 和事 故 的再 次 发生 ． 面 我们 以某 下 公 司购买 的 １０ｋ 电 动双梁 吊钩龙 门起 重 机为 例 ５ Ｎ 来分 析其 断轴 原 因． 该 起 重机 主要 由 门架 、 车、 车 运行 机 构 、 小 大 抓 斗、 电气 系统 组成 ； 原 理是 ： 过 大 车与 小 车 的联 其 通 合运 行 ， 同时利 用 抓 斗对 露 天场 地 散粒 物 料 进行 装 卸、 堆放 、 搬运 作业 ．
裂、 塑性 断裂 、 久变 形 、 损 、 永 磨 腐蚀 等 ．
分 析断轴原 因 ， 以有 效 的制止 事故发 生 。 免 可 避
上断 面）如 图 １ ． 序号 １ 头所 示处 ， 放 大镜观 察 ， 箭 用
可见该 区呈现 明显 的光 亮特 征［ ， １ 为断 口疲 劳源 ， ］ 同
时经观 察断 Ｉ无其他 疲劳 源 ； 号 ２处 （ ２个 圆 圈 ＝ ｉ 序 除
７ 硬度均为 Ｈ １９ 同时查看设 计图纸 ， 处） Ｂ ７． 认定该
轴热 处理 为正火 处 理 ， 硬度 满足设 计要 求． １４ 磁 粉探伤 ． 经 对断轴 进行 磁粉探 伤 ， 面未 见缺 陷存在 ． 表
基于有限元分析和实测的起重机裂纹原因分析
统 ，在 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 末 至 ９ ０年 代 初 曾 大 量 生 产。 ，由检验 数 据 统 计 ，该 型 起 重 机 服 役 １ Ｏ年 后 频 繁 出现 类 似 裂 纹 故 障 ，且 此 类 故 障修 复 之 后 容
易复发 ，具 有很强 的普 遍性 和危 害性 。
法进行 应力测试 测 得该部 位 承受交 变 应力 ，最大 拉
保养 工作 对 起 重 机 正 常工 作 发挥 重 要 作 用 ，企 业
在 起重设 备 管 理 方 面要 更 加 重 视 。在 起 重 机 选 型 方 面 ，要 根 据 现 场 作 业 量 选 择 合 适 类 别 型 号 起 重 机 ，以免 设备 疲劳 运行 ，故 障频发 。
参考文献 ［ １ ］蒋 国仁 ．港 口起重 机械 ［ Ｍ］ ． 大连 ：大 连海 事大学 ｍ 版 社 ，１ ９ ９ ５ ． ［ ２ ］Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ８ １ １ —２ ｏ ｏ ８ 起重机设计规范 ［ Ｓ ］ ． ［ ３ ］傅建俊 ． 重视 电动葫芦 门式起 重机支腿 的检验 ［ Ｊ ］ ． 中 国高新技术企、 ，２ ０ １ ２（ １ ） ：１ ５ ，１ ６ ． 作者地 址 ：北京市东 城 区雍 和官 大街 ５ ２号 北京起 重运输 机械 设 计 研 究 院 邮 编 ：１ ０ ０ ０ ０ ７ 收稿 日期 ：２ ０ １ ３— ０ ３—１ ２ 《 起重运输机械》 ２ ０ １ ３（ ９ ）
基 于有 限元 分 析 和 实 测 的起 重 机 裂纹 原 因分析
黄祥 声
福建 省特 种设备 检验研 究院
文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ０ ７ ８ ５（ ２ ０ １ ３ ）０ ９— ０ ０ ８ ８— ０ ２
福州 ３ ５ ０ ０ ０ ８
对车轮崩裂事故的原因分析及预防措施
表 １ １ ８ ０ ７年 全路 发 生 的 ８起 车 轮 崩 裂事 故 基 本 情 况 汇 总 ９ ２ ２０
时 间 车 次 事 故 地 点 车 轮 标 记 及 型 号 是否 带 辐板 孔 原 因 崩裂 程 度
１８ ９２ 成都局川黔线石 ７ ６ ５ Ｏ ４ ６ ２ ７ ｌ８ ３１ １ ２ 门坎 至 岔 滩 处 田 ．２ ５２ 是
．
车轮 内在冶金 缺陷和辐板孔裂 纹综 崩裂掉块 车轮外侧长 ４ ０ｍＴ． ２ ｌ 内侧 １ 合作用结果 （ 轮缘４ 长 ５ ０ Ｎ） ０ ｍ ｍ ， 高 １５ｍ ０ ｍ。
２２１ 车轮 辐板孔 裂纹 ．．
铁 道 部［０６１２号 文 件规 定 ：① 要 严 格 落 实 ２０１７
．
由于 内在 冶金 缺陷造成 的崩 裂—— 车 轮 内裂 崩 裂 破 损成 ５片 异 型偏析 、 严重疏松
、
ｌ ９ ９０
北京局 隆化车站 原民德 Ｂ １ ２ 型机 否 由 于 强 烈 制 动 导 致 车 轮 径 向崩 右侧车轮沿径 向 崩裂，裂纹从踏面裂 保车一 轮对 裂—— 踏面制动热裂纹 至轮毂 ， 裂纹开 口处最宽为 ５ｍ ｍ。
辐板孔 的 ３处裂 纹均 超过 ５ｍ 的规定 ， ｍ 裂纹分 布情 况如 图 ４ 所示 。 由于检修时没有认 真打磨辐板孔 以及 确认其裂纹长度 ； 由于辐板孔 边缘存在 加工刀痕 等 又
缺陷， 而促使 自 身的应力集 中系数进一步增加 ， 形成
疲 劳源。这些都为后期 发生崩裂埋下 了隐患 。
度 ２ ． ｍ ３处 轮 辋 厚度 分 别 为 ２ ９４ ｍ， ５ｍｍ、４６ｍ ２． ｍ、
２ ４ ｍｍ 。 ３．
２ 车轮 崩 裂 原 因分 析
２１ 历 年车轮 崩裂 原 因对 比 ．
车轮断裂原因分析
（上接第312页）摘要:通过无损探伤检测、化学成分检测、扫描电镜和金相分析等方法对车轮断裂原因进行了失效分析.结果表明,由于车轮存在内部气泡缺陷，且车轮材料韧性很差，当锻造或正火处理冷却速度过快时，在缺陷部位形成应力集中，产生开裂源。
关键词:车轮失效分析缺陷0引言某钢厂生产的Φ600mm 车轮在运输过程中发生开裂，该车轮材质为65#钢，制造工艺为锻造—正火—机加—车轮踏面喷水淬火。
为了寻找车轮开裂的原因，我们从宏观和微观断口形貌、材料金相组织及成分等方面对其失效原因进行了分析。
1宏观检测开裂车轮断口样品宏观形貌如图1所示。
断裂沿车轮径向扩展，断裂部位无宏观塑性变形。
图中上表面均为断面。
图12无损探伤检测用PXUT-350B+超声波探伤仪，B4S-N 探头对送检样品进行了超声波检测，检测结果为：在样品中间部位（车轮壁厚心部位置）深约45～70mm 之间发现最大当量为Φ4左右的单个不连续缺陷。
3化学成分检测化学成分检测结果如表1所示，符合GB/T 699-1999标准中65#钢的成分规定。
表1化学成分分析结果元素名称C Si Mn P S Cr Ni Cu检测值（%）0.700.200.560.0260.0190.0270.0210.053标准值（%）0.62-0.700.17-0.370.50-0.80≤0.035≤0.035≤0.25≤0.30≤0.254力学性能检测在非缺陷区截取了拉伸和冲击试样，所得力学性能检测结果如表2所示。
检测结果显示，车轮样品抗拉强度及延伸率符合技术条件要求；冲击吸收功（AKU ）很低，说明材料韧性很差（冲击试验样品断口边缘无宏观塑性变形）。
踏板表面硬度平均值为36.3HRC，心部位置硬度平均值为37.7HRC，符合技术条件(HRC：33.1～41.8)要求。
表2力学性能检测结果与技术条件比对表力学性能指标R m（N/mm 2）R p0.2（N/mm 2）A （%）Z （%）A KU （j ）检测结果99057510.512.03、4、5技术条件≥770—≥8——5断口检测断口宏观形貌如图2所示。