第一章,转向架构架材料

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《转向架结构认知》PPT

二、转向架各部分结构原理
（一）轮对 1、轮对
（1）轮对组成：2轮+1轴，过盈连接，轮轴同转。（2）轮对基本要求：有足够的强度；重量最小、阻力小；耐
磨性好；具有必要的抗脱轨安全性。
2、车轴主要由轴颈、轮座、防尘板座、轴身、防尘板座、制
动盘座组成，如下图所示：
3、车轮基本结构：
（1）轮缘（2）踏面（3）轮辋（4）辐板（5）毂(gu)
三、牵引牵引电动机 • 交流牵引电动机 • 直线牵引电动机
2、发展趋向
为了解决直流和脉流牵引电动机的“转向”问题，有些国家已在使用晶闸管无换向器式牵引电动机和三相交流异步变频牵引电动机，并在试验以直线异步电动机为动力的磁悬浮高速车辆。
一、功能：传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力)
3 转向架的功能是什么？
新课
转向架的结构认知
一、转向架基本组成（七部分）
1、转向架主要由轮对、轴箱、一系悬挂、构架、二系悬挂、驱动装置和基础制动装置等七部分组成。如下图所示：
2、各部分主要功能。
（1）轮对——走行导向。（2）轴箱装置——降低摩擦阻力，化滚动为平动。（3）一系悬挂装置——用以固定轴距，保持轮对正确位置，安装
缓冲装置：主要起缓和冲动的弹簧装置；（中央弹簧、轴箱弹簧）
减振装置：主要起衰减振动的减振装置；（垂向、横向、纵向和抗蛇行减振器）
定位装置：主要起定位作用的定位装置。（轴箱定位、中央定位、抗侧滚扭杆）
3、组成
按作用分成三种：（1）弹簧装置；（2）定位装置；（3）减振装置。
（三）构架
1、构架的作用
知识目标

客车转向架—系列客车转向架(车辆构造检修课件)

▪ 209PK型转向架的构架与209T型构架相似。
▪ 不同之处主要表现为：
割去了侧梁端部的小端梁，在端部用厚L2mm钢板焊接封闭，使构架的长度由3700 mm缩短为3294 mm；
将摇枕吊座端部切割和焊接处理，使摇枕吊座中心距由 2410mm缩短为2 280 mm，形状保持不变；
原来采用踏面制动时在构架上焊接的各种制动吊座均取消，改为两根横梁上焊接4个盘形制动缸吊座及4个踏面清扫器吊座；
二、浦镇系列转向架
1.挖祖坟
209HS
PW-200
209PK
209P
209
209T
205 208
209T型转向架
209T型转向架
209P型转向架
209T型转向架
209T转向架与传统的209相比，其改进设计的重点是采用了纵向牵引拉杆结构，代替了传统的纵向摇枕挡，从而提高了转向架的运行性能。
3. 中央悬挂装置
209HS转向架的中央悬挂装置是由摇枕装置、旁承支重装置、弹性摇枕吊装置、牵引装置、弹簧托梁装置、空气弹簧装置、横向缓冲器和油压成振器等组成。
3. 中央悬பைடு நூலகம்装置
(1)摇枕装置摇枕用钢板焊接结构，制成鱼腹形，钢板采用16MmR. 内部分成左右两个独立的空间，作为空气弹簧附加空气室，每个附加空气案容积为57L.为保证气密性，焊接后要进行1.6 MPa水压试验，并经振动法消除焊接应力。在摇枕上焊有牵引拉杆座、下旁承座、中心销座、横向油压减振器座等，并装有高度控制阀、差压阀及空气管系。
209型转向架主要由构架、轮对轴箱油润装置、摇枕弹簧悬挂装置、基础制动装置、轴温报警装置等五部分组成。
1. 构架
209T构架采用铸钢一体式H型构架，由2根侧梁、2根横梁、4 根悬臂小端梁等组成，构架各梁断面采用封闭的箱形，并根据需要在梁上铸有出砂孔和工作孔。

城市轨道交通车辆转向架的结构分析--毕业设计论文

毕业设计（论文）题目：城市轨道交通车辆转向架结构分析专业：城市轨道交通车辆班级：11转车2501学生姓名：***学号：***********指导教师：***2016年3月29日北京交通运输学院毕业论文任务书题目：城市轨道交通车辆转向架结构分析适合专业：城市轨道交通车辆指导教师：提交日期年月日专业：城市轨道交通车辆班级：11转车2501学生姓名：于景逵学号：14279141024中文摘要北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。

转向架分为两种结构相似的动车转向架和拖车转向架，均为无摇枕结构。

转向架构架采用钢板焊接H 型结构，其横梁采用无缝钢管结构。

两种转向架均采用弹性轴箱定位装置，整体自密封双列圆柱滚子轴承，有效直径为φ540mm 的组合式空气弹簧，“Z”字型中央牵引装置，自动高度调整阀，差压阀，横向油压减振器，踏面制动单元,装有降噪阻尼器的整体辗钢车轮,接地装置等。

动车转向架装有牵引电动机、一级减速齿轮传动装置和联轴节等。

拖车转向架构架横梁没有牵引电机悬挂座和齿轮减速箱吊杆座。

进行空气弹簧及其管路的气密性试验。

在空气弹簧工作高的条件下，两侧空气弹簧及附加气室同时充入500 kPa 压力空气，保压15min，压力下降不大于25kPa，同时用肥皂水检查各管路及空气弹簧座平面不得有泄漏。

TI天线安装在水平安装梁上，水平梁的弹性设计可以有效抵消转向架构架端梁在各种模态下产生的扭曲变形量。

1 TI天线安装完成后需调平；2 TI 天线、接近传感器均采用齿调方式进行高度调节，避免螺栓受剪，每个齿的高度为5mm，TI 天线螺栓安装面距轨面高度321±3mm，接近传感器底面距轨面高度115±3mm。

目录第一章转向架 (1)1.1概述 (2)1.1.1转向架的互换性 (3)第二章转向架的结构 (4)2.1转向架的构架 (5)2.2轴承 (6)第一章转向架1．1 概述北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。

货车转向架设计说明书

机械设计课程设计说明书120Km/h货车转向架设计班级：铁车一班姓名：***学号：********指导老师：***目录1.1 转8A型转向架 (3)1.2 转K5转向架 (3)1.3 转K6的结构特点 (4)第二章转向架的结构设计2.1 120Km/h货车转向架的主要技术参数 (5)2.2 侧架 (5)2.3 车轴 (6)2.4 摇枕 (6)2.5 车轮踏面的选择 (6)2.6 圆柱滚动轴承 (7)2.7 弹簧装置 (8)2.8 轮对与轴箱装置 (8)2.9 基础制动装置 (9)第三章车辆结构强度3.1 侧架受力分析 (10)3.2 弹簧强度计算 (10)3.3车轴的强度计算 (11)附录：爆炸图参考文献1.1 转8A型转向架转8A型转向架结构简单，自重轻，强度较大，对线路不平顺的适应能力强，在低速运行时性能较好，因此，在较长一段时间内成为我国50~60t级货车使用的主型转向架。

转8A至今已经有40多年的历史，经过不断的改进和创新，在一段时间内基本满足了我国铁路运输的需要。

但在40多年的运用中，转8A转向架也暴露出一些问题，主要有：抗菱刚度低，菱形变形大；枕簧空车静挠度偏小，减振装置的减振性能不稳定，当斜楔和与其配合的磨耗板磨耗到接近段修限度时，减振装置便丧失了减振作用；与车体之间的回转阻力矩较小，导致车体的低速摇头运动不能得到有效抑制，使车辆的力学性能变差。

1.2 转K5转向架转K5结构上属于铸钢三大件式转向架，具有结构简单、车轮均载性好、制造成本低、检修维护方便等优点。

采用了全新的设计理念，具有类似于客车转向架的摇动台摆式机构，使转向架横向具有两级刚度特性，大大增加了车辆的横向柔性，提高了车辆的横向动力学性能，降低了轮轨间的磨耗，提高了车辆的运行品质。

提高了车辆脱轨安全性。

由于摆动式转向架摇枕挡位置下移，使侧滚转动中心降低，对侧滚振动控制加强，有效地减小了爬轨和脱轨的可能性，尤其是对高重心的货车，大大提高了其脱轨安全性。

转向架(1)解剖

CRH2 动车组转向架简介
• CRH2型转向架在原川崎重工生产的动车转向架DT206和拖车转向架TR7004B基础上改进发展而来，国产后型号分别为SKMB-200和 SKTB-200型转向架。动车组每节动车车厢下有两个动力转向架，动力转向架由构架、轮对轴箱、牵引装置、基础制动装置、二系悬挂装置、驱动装置等组成。每台动力转向架有两根动力轴，电机采用架悬方式，降低了簧下质量，改善了动力学性能。拖车下是拖车转向架，与动车转向架组成结构基本一致，但没有驱动装置。
• CRH2型编组：拖动动拖拖动动拖
轨距mm 轴式
轴距mm 车轮直径mm
1435
B0-B0(M) B-B(T)
2500 860
空气弹簧中心距mm
2460
轴颈直径mm 轴颈中心距mm
质量t
130 2000
动车转向架7.5t 拖车转向架6.87t
最小通过曲线半径m
联挂时180 单车调车130
驱动装置悬方式及架悬式、WN节联轴节
3 各种力的传递关系（1）垂向力
车体、空气弹簧、构架侧梁、轴箱弹簧、轴箱、车轴、车轮、钢轨
（2）横向力
车轮、车轴、轴箱、轴箱弹簧、构架侧梁、空气弹簧、车体
、构架横梁、横梁连接梁、横向侧挡、车体侧挡、车体
（3）纵向力（牵引、制动、纵向冲击）
车轮、车轴、轴箱、轴箱拉杆、构架侧梁、构架横梁、牵引拉杆、中央牵引拉杆座、车体、车钩
• 每轴有3个装在轴上的制动盘。 • 制动单元装于横梁上。 • 分相区天线
构架
牵引装置基础制动装置
（轴盘制动）
一系悬挂
二系悬挂轮对轴箱
1 为动车转向架 2为拖车转向架动车转向架及拖车转向架分布图

动车组转向架概述

6. 制动系统装置
转向架基础制动装置采用空液转换液压制动方式，M车、 T车均采用变换空压、油压的增压气/油缸和油压卡钳式盘形制动装置。卡钳式盘形制动分轮盘和轴盘两种形式。轮盘安装在每个车轮上（无论是动轮还是拖轮均有），而轴盘仅安装在拖车车轴上，每轴两个。
CRH2型动车组转向架基础制动装置主要由制动增压缸、制动卡钳、闸片及管路系统等部分组成。
2. 车轮车轮是铁道车辆用碳素钢整体碾压车轮，具有较好的弹
性和优良的防噪声性能。车轮直径φ860 mm、宽度135mm ，车轮材质为SSW-Q3R，车轮踏面为LMA磨耗型踏面，轮缘高28 mm，最大可能的磨耗半径为35mm。
3. 轮盘 CRH2A转向架的动力轮对和非动力轮对分别在车轮辐板两侧
每台转向架安装两个抗蛇行减震器，抗蛇行减振器是为了防止动车组在高速运行时的蛇行失稳而专门设置的，它安装在转向架构架侧梁的外侧，呈纵向水平布置，也称纵向减振器。
4. 横向限位橡胶止挡
为了限制车体相对于转向架构架的横向移动，在转向架横梁的连接梁与中央牵引拉杆座设有横向止档，该横向弹性侧档与中央牵引拉杆座之间的间隙为20mm。
气—液转换装置
增压缸吊挂在构架的横梁连接梁安装座上。为了防止高速运行时道渣或异物的击打，在缸体外安装了增压缸保护罩，增压缸及保护罩安装如图所示。
T轮对轮盘/轴盘制动卡钳装置
每条拖车轮对除了在车轮侧安装制动盘（轮盘）外，还在轮对中央的车轴上安装两套轴制动盘（轴盘），制动卡钳分别安装在构架的四个制动吊座上。
编组通过的最小曲线半径/m 单车调车通过的最小曲线半径/m 转向架转角/度(130m[150m]曲线)
轴距/mm 车轮直径新/磨耗到限/mm
轮对内侧距/mm 适用轨距/mm 转向架自重/t 空簧横向跨距/mm

机车走行部

传力
缓冲
2、机车转向架构架
转向架构架是受力复杂、联系众多的部件，它的结构形状、受力状态跟转向架总体布置有关。为了保证构架运用后不发生裂纹、安全可靠，它不但必须具有足够的强度和刚度，还要重量轻、结构紧凑，同时有好的转向架总体布置。
转向架构架是转向架的骨架,用以连接
转向架各组成部分和传递各方向的力,
心盘
心盘是由上心盘和下心盘组成，上心盘是铸钢体，焊接在车架的心盘横梁上。下心盘是转向架牵引梁上的中心孔，孔内镶焊 45号销制成的衬套。在上心盘上焊有10 毫米厚的耐磨钢套，通过钢套，上心盘和下心盘接触，传递牵引力和横向力。上下心盘之间留有一定的间隙，保证心盘之间不传递轴向载荷。
心盘图示
轴箱分类
1：按照定位类型分为导框定位和无导框定位两种形
式。 2按照轴承分类
轴箱有滚动轴承轴箱和滑动轴承轴箱两种。
5：车体与转向架的链接装置
车体与转向架的连接装置（例如：心盘与旁承）的作用是：保证机车的重量、纵向力(牵引力及制动力)、横向力的正常传递，轴重的均匀分配和车体在转向架上的安定；容许转向架进出曲线时相对于车体进行回转运动。因此，它既是承载装置，又是活动关节。
转向架构架是转向架的骨架用以连接转向架各组成部分和传递各方向的力并用来保持车轴在转向架内的位置如车轴互相平行并垂直于构架纵线轴它一般由左右两侧一个或几个横梁组转向架构架结构示意图3轮对轮对是机车走行部中最重要的部件之一它由车轴轮心及轮箍组成
高速机车走行部系统的组成和特点
什么是走行部？
走行部：一般指转向架。承受机车上部的重量，将传动装置传递来的功率转变为机车牵引力和速度，保证机车平稳、安全的运行。
位转向架和无导框定位转向架。我国除东风型内燃机车的转向架采用有导框定位外，其他机车都采用无导框式转向架。

高速列车焊接转向架构架材料及性能研究进展

高速列车焊接转向架构架材料及性能研究进展朱藤辉;刘丽;王高见;康丹丹【摘要】随着对列车运行速度和运载能力要求的提高,对转向架焊接构架的材质和性能提出了更为苛刻的要求.基于MAG焊工艺基础上的转向架构架焊接技术研究已经相当广阔且深入.目前,转向架焊丝虽然能满足焊接使用要求,但是在焊接过程中飞溅较大,容易出现气孔、夹渣咬边等缺陷,小电流过渡稳定性还有待提高.优良的使用操作性能、长寿命、高可靠、具备广域环境条件下服役能力的新型耐寒高韧性焊材亟待开发.新材料、新工艺将是未来的研究热点和重点.轻量化、环境友好、高可靠、长寿命以及激光焊接技术将引领未来转向架焊接制造技术更快更好地发展.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2018(048)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】转向架构架;MAG焊;焊丝;性能;疲劳寿命【作者】朱藤辉;刘丽;王高见;康丹丹【作者单位】四川西冶新材料股份有限公司,四川成都611730;四川西冶新材料股份有限公司,四川成都611730;四川西冶新材料股份有限公司,四川成都611730;四川西冶新材料股份有限公司,四川成都611730【正文语种】中文【中图分类】U292.91+40 前言我国轨道交通事业进入迅速发展期，特别是高速列车由于其快速、安全、节能环保、运载量大等优点，得到了广泛应用。

在轨道装备业制造中，车体由转向架支撑，具备转向和制动功能，确保动车组在轨道上安全平稳地运行[1]。

转向架直接与轮轨相互作用，是决定列车走行性能最为关键的部件[2]。

作为轨道交通高速列车车体承载的关键构件，转向架构架的焊接生产质量对列车品质和行车安全都具有十分重要的意义[3]。

转向架构架焊接技术一直是研究的热点和重点，其中材料和焊接工艺是决定制造水平的关键因素。

在焊材方面，进口材料主要有奥地利BOHLER公司NiCu1－IG和林肯公司JM－55Ⅱ焊丝；国内仅大西洋焊材公司有转向架焊丝。

转向架构架结构复杂，焊接质量不稳定的问题较为突出。

CRH2型动车组应急处置培训--转向架(CRH2A)

Alt 0.037 0.036 0.037
Ti 0.001 0.001 <0.00 5
Mo 0.015 0.013 0.014
取样部位轮辋辐板
试样编号 5 9
Rp0.2N/mm2 740 365
RmN/mm2 1100 775
A% 17.5 20.0
Z % 44.0 39.0
数据来源：马钢分析报告
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第一部分转向架总体介绍
6、转向架配管配线装置
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第一部分转向架总体介绍
7、转向架驱动装置
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第一部分转向架总体介绍
转向架落车总组装
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目录
第一部分
转向架总体介绍
第二部分
应急故障处理
第三部分
典型案例问题及处理
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第二部分应急故障处理
一、轴温1(154)及轴温2(155)
轴箱前盖
为了降低转向架特别是簧下重量，采用了铝合金轴箱前盖。为防止铝合金与钢材料接触面的电化学腐蚀，需要在结合面涂装铬酸锌黄底涂料。
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第一部分转向架总体介绍
空气弹簧
时速200公里速度级动车组采用小气囊+叠层橡胶堆自密封空气弹簧，设置小孔径节流孔，结构简单，检修方便，垂向、横向变位能力强，能满足小半径曲线通过要求。
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第一部分转向架总体介绍
轮对组成
CRH2动车组转向架用轮对采用了空心车轴和直幅板车轮。动车轮对含齿轮箱和轮盘；拖车轮对包括轴盘和轮盘。
动车轮对(M)
拖车轮对(T)
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转向架的检修与日常运用

湖南铁路科技职业技术学院转向架的检修与日常运用目录摘要 (1)关键词 (1)第一章转向架 (2)1.转向架是我及各部分的作用 (2)2. 转向架的分类 (3)3. 弹簧装置 (6)4. 轮对的组成及作用 (8)第二章转向架的检修 (9)1. 构架及其附件的检修 (10)2. 动力驱动系统的检修 (34)3. 转向架的组装 (36)4. 转向架台架实验 (38)5. 动车前检查 (38)第三章转向架的运用 (38)1. 构架的日常运用与维护 (38)2. 轮对电动机组装的日常运用与维护 (38)3. 弹簧悬挂装置的日常运用与维护 (39)4. 牵引装置的日常运用与维护 (39)5. 电动机悬挂装置的日常运用与维护 (40)6. 基础制动装置的日常运用与维护 (40)7. 检查转向架故障 (40)参考文献 (40)结束语 (41)转向架的检修与日常运用[摘要]：进入21世纪，我国的城市轨道交通方兴未艾。

作为世界上人口最多的国家为保证拥有一个有效，快速，便捷的交通。

轨道交通作为主要的趋向已开始平凡地出现在我们的生活中。

转向架为一个重要部件被用来承载车辆，提供牵引力（动力转向架），减震，其主要作用还是车辆的导向问题。

由于车辆过弯的作用力完全来自钢轨对于轮对的挤压，（如图1 左图）车辆具有固定轴距，所以转向架前一轮对的外侧轮缘和后一轮对的侧轮缘，对钢轨之间存在着很大的挤压力！图1转向架是机车车辆嘴重要的组成部件之一，其结构是否合理直接影响机车车辆的运行品质﹑动力性能和行车安全。

高速列车在全世界各地的疾速奔驰，现代城轨车辆的飞速发展，无一不与转向架技术的进步发展息息相关。

可以毫不夸地说，转向架技术是”靠轮轨接触驱动运行的现代机车车辆”得以生存发展的核心技术之一。

由于各国铁路发展的历史和背景的不同，以及技术条件上的差异，致使各国研制的高速转向架结构类型也相差较多。

然而在设计原则上的共识和实践经验却导致告诉转向架形式上的众多相同之处，如采用空气弹簧悬挂系统、无磨耗轴箱弹性定位、盘形制动为主的复合制动系统，等等。

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铁素体内裂纹
铁素体晶粒滑移带在交变应力下挤入挤出，产生裂纹。
析出物MnS导致裂纹
MnS夹杂物和基体结合力比较弱，当夹杂物与基体的应力应变达到临界值时，即发生MnS和基体剥离而形成裂纹。
参考文献
• 阴敬甲，S355J2W耐候钢焊接接头腐蚀性能研究，硕士学位论文. 北京交通大学，2011.
CRH‐3型车的转向架用钢型号S355J2G3 珠光体和铁素体组织
差异问题
S355J2G3板材的化学成分构成
化学成分分析
C: 耐候钢的含碳量一般都很低。 P: 在钢中起着活性阴极的作用, 在一定条件下可以促进钢产生阳极钝化, 从而降低钢的腐蚀速度。
Si : 碳钢的腐蚀速率与α‐ Fe2O3 及α‐ FeOOH 的性质有关, 大颗粒的
耐候钢的应用范围
• 用途分为集装箱用耐候钢、铁路用耐候钢、建筑用耐候钢、锅炉用耐候钢、桥梁、舰船等。 • 铁路车辆用耐候钢厚度规格以2‐8mm为主, 宽度规格以1250mm和1500mm为主。
第三节耐候钢的组织与性能
• • • • 化学成分及其作用强度及韧性耐候性原理疲劳性能
3.1 化学成分料：16Mn类钢板，参照标准：DIN6700 采用钢板压制成型，再进行焊接制造。特点：重量轻，节省材料，具有足够的强度和刚度。 • 铸造铅垂和水平面内抗弯、抗扭强度和刚度较大，机械加工量小，材料利用较好，可根据受力情况进行尺寸设计，但对铸造工艺要求高，需要大型铸造设备；根据铸件设计原则，壁厚至少需20mm，不可能很轻，造价高，加工也需要专门机床等。
16Mn钢的疲劳现象
在交变应力作用下， 16Mn钢发生疲劳断裂。微观组织显示：断口出现疲劳导致的滑移台阶，并伴随河流花样的出现。
16Mn钢的疲劳机理
• 铁素体与珠光体相界裂纹； • 铁素体晶粒发生裂纹； • MnS夹杂物发生裂纹。
铁素体与珠光体交界裂纹
铁素体晶粒内滑移带撞击铁素体与珠光体相界，产生微裂纹，进而产生宏观裂纹。
轨道交通材料及其加工工艺
• • • • • 选课编号：B3252，课程代码：1071011 1‐17周，周二，第8‐10节犀浦校区 X1221# 胥永刚 Email: yonggang2002@
课程的教学方式和目的
• 教学方式：课堂教学+实际参观 • 教学目的： 1，掌握轨道交通系统的基本结构； 2，了解轨道交通材料的性能特点； 3，掌握轨道交通材料及其构件的加工工艺； 4，了解未来轨道交通材料的发展趋势。
开课时间
崔国栋朱德贵/徐轶朱德贵/徐轶胥永刚/楚珑盛易锦/胡书春
本章提纲
• 转向架的基本结构 • 转向架构架材料（耐候钢及玻璃纤维复合材料） • 转向架耐候钢的组织与性能（基本成分及其作用、强度级别、耐候性能、疲劳性能等） • 转向架的制造工艺（轧制和焊接）
第一节，转向架的基本结构
第二节. 转向架构架材料
• 耐候钢的发展历史 • 耐候钢的制造企业
发展历史
• 1900 年, 欧美的科学家就发现Cu可以改善钢在大气中的耐候性能. • 1916 年, 美国就对260 种钢在不同地带进行了大气曝晒试验, 同时美国试验和材料学会( ASTM) 开始了大气腐蚀的研究. • 1930 年代美国耐候性钢铁公司首先成功研制了耐腐蚀高抗拉强度的含Cu 低合金钢 Corten 钢, 代表是09CuPTiRE • 1960 年代不涂漆直接用于建筑和桥梁, 随后各国相继进行了仿制和改进, 基本上都是在 Corten 钢的基础上调整部分元素.
第一章：转向架钢及其制造工艺
转向架在高速列车中的位置图片
课程内容
周次 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 课程内容转向架材料转向架材料车身材料轨道交通焊接材料制动盘材料闸片材料车轮材料轨道材料工务部件材料接触网材料受电弓滑块材料减振吸声材料轨道交通高分子材料复习考试主讲教师胥永刚胥永刚陈辉
机理
致密性好
355钢表面锈层的扫描电镜图片
5355J2W耐候钢的大气耐蚀的本质在于表面锈层分为两层，在基体上生成的内锈层稳定性好，其主要成分为α‐ FeOOH。在电子显微镜下，α‐FeOOH的晶体致密，同时生成了大量的枝晶，枝晶相连，形成紧密相连的团体，使耐候钢表面的腐蚀速度减缓。耐候钢的锈层具有很好的保护作用，很好的减缓了基体的腐蚀。
4.2 焊接强度的下降问题
欧盟制定的时温系数
P = T (20 + lg t ) ×10
−3
其中，T为热处理温度，t为热处理时间
时温参数对接头强度的影响
强度下降问题
小结
• 16Mn转向架耐候钢的焊接方法：二氧化碳保护焊 • 焊前预热和焊后热处理有助于降低焊接接头的残余应力； • 过多的热处理会降低焊缝的强度指标，需要克服。
耐候性的定量分析
耐候性的常规分析方法：重量法、容量法、线性极化法重量法
W 0 − W1 V = St
W0腐蚀前重量； W1腐蚀后重量； S腐蚀面积； t腐蚀时间
3.4 疲劳性能
GB 目的：测试S‐N曲线实验模型：
lg N = K − M σ max
将材料的服役可靠性与力学性能结合起来
09CuPTi耐候钢
高耐候钢的基本成分
耐候钢的特点
• 耐候钢的耐大气腐蚀性能为普通碳钢的一倍, 并且使用时间愈长, 耐蚀作用愈突出。耐候钢除具有良好的耐候性外, 还具有优良的力学、焊接等使用性能。原因是经过长期大气暴晒, 在其表面上形成了稳定致密的保护性锈层, 阻碍了腐蚀介质的进入，而在碳钢表面形成的锈层疏松, 且有微裂纹存在, 故对基体不能起到保护作用。
驱动装置：驱动电机及传动齿轮箱等轮对及轴箱：车轮为整体碾钢车轮，内侧有制动盘；轴箱内轴承为整体圆锥滚动轴承（内含接地装置，速度传感器，防滑速度传感器）；弹簧悬挂装置：一系弹簧（高圆弹簧、轴箱拉杆、垂向减振器）二系弹簧：高圆弹簧，橡胶垫，垂向减振器，端部横向减振器牵引装置：连接转向架与车体，防止车体横向、纵向和垂向振动，需防止冲击，橡胶连接和3‐ 5g的加速度。
构架的设计原则
• 构架是基础，车体和各种零件需在构架上安装。 • 等强度梁的设计原则‐‐‐‐‐最小的轴重，最大的承重能力； • 对称性和简单化 • 各梁的连接部位必须注意应力集中问题 • 各部位刚度足够，防止梁自身的振动问题； • 焊接问题：焊接位置‐应力小，便于维修和检查，消除焊接内应力
主要零件
主要概念及问题
• • • • • 转向架的基本构成零件有哪些？耐候钢中合金元素的基本作用？转向架耐候钢的耐候原理是什么？耐候钢的热处理状态是什么？耐候钢的焊接工艺有什么特点？
• 耐候钢的疲劳为什么主要出现的焊缝位置？如何进行从工艺上加以改进？
Mn:对耐蚀性的影响认识不统一, 大多数学者认为, Mn能提高钢对海洋大气的耐蚀性, 防止S产生低熔共晶及其偏聚，但对在工业大气中的耐蚀性几乎无影响。通常, 耐候钢中百分含量在0.5%~ 2.0%之间。
3.2 强度和韧性
CRH3型车的转向架用钢型号S355J2G3
3.3 耐候性
耐候性很重要：在大气中使用的钢材量一般超过全世界钢产量的60%，据统计全世界每90秒就有一吨铁被腐蚀掉；
α‐ FeOOH 及磁性α‐ Fe2O3 会阻碍保护性锈层的完全形成, 导致腐蚀速率增大。而超顺磁性的α‐FeOOH 能细化FeOOH 颗粒, 从而减小碳钢腐蚀速率。在大气腐蚀环境下, 含有大量的Si 和少量的P,能够增加保护性锈层中顺磁性的α‐ FeOOH 含量, 细化α‐ FeOOH, 从而减小材料的腐蚀速率。 RE 元素: 我国稀土资源丰富, 因此稀土元素对耐蚀性能的影响在国内研究较多, 为降低成本, 可对不含Cr、Ni 耐候钢通过添加稀土元素来提高其抗腐蚀性能。RE 是极其活泼的元素, 是很强的脱氧剂和脱硫剂, 对钢能起到净化作用。RE 元素的加入可细化晶粒, 改变钢中夹杂物存在的状态, 减少有害的大夹杂数量, 降低腐蚀源点, 从而提高钢的抗大气腐蚀性能; RE 还能与其他合金元素之间产生复合作用, 影响钢的耐蚀性能。微量的稀土元素能改善钢中P元素的宏观偏析。
我国耐候钢企业概况
• 上海宝钢（B450NQ，B480GNQR、B450NQ，
Q400NQR1，和Q450NQR1，Q550NQR1，Q700NQR1）
• 湖北武钢（09MnCuPTiRE--WQ550NQR1--WQ450GN） • 辽宁鞍钢 • 安徽马钢 • 四川攀钢（PQ400NQR1，PQ450NQR1，PQ500NQR1）高铁领域的代表性产品： 16MnR、16Mnq、SM490C以及14MnNbq
• 进入90年代以来, 随着对钢铁性能的要求提高, 不少国家提出了新一代钢铁材料研究计划, 耐候钢的研究也进入了一个新的时期, 很多研究者将目光转向低成本、高强度、高耐蚀性的新一代耐候钢的开发；代表是Q450NQR1。 • 根据铁道部减重的要求, 新一代高强度铁道车辆用钢强度级别定在屈服强度400‐500 MPa, 同时要求高耐候、较低屈强比、良好的焊接性能和疲劳性能等
构件焊接出现的问题
• 焊接接头的疲劳； • 热处理带来的性能下降；
4.1 焊缝组织的疲劳问题
原因分析‐‐‐‐焊缝 • 焊缝的微观组织； • 焊趾的缺口和凹坑； • 焊接残余应力分布。
焊缝的微观组织
焊接接头的疲劳性能
S355焊接接头的疲劳性能分析
S355焊接接头的硬度分析
控制疲劳的方法
1. 焊接接头的设计：V和K型坡口 2. 尽可能不用不开坡口的焊缝； 3. 焊缝处于低应力区，避免焊缝在同一截面上； 4. 不同板厚的板进行焊接时，在厚板对接处设置斜坡，使两板厚度一致； 5. 对接焊缝预留间隙，以便焊透；对接焊缝的余高尽可能小。 6. 焊接残余应力的消除：焊后回火，回火温度500‐550℃，在炉内保温3.5小时，降温至200℃，取出自然冷却。