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断裂失效分析中断口腐蚀产物的处理方法2.长春工业大学材料科学与工程学院，吉林长春130062）摘要：采用气球吹洗法、毛刷刷洗法、物理复型法、有机溶剂法、化学试剂清洗法对金属断裂件断口表面腐蚀产物进行清洗，结果表明：气球吹洗法、毛刷刷洗法、物理复型法可有效清理掉断口表明浮尘和机械附着物，根据实验发现草酸为主剂或盐酸为主剂的弱酸溶剂可很好的还原断口原始形貌，断口表面腐蚀产物的去除对断口形貌特征失效分析起到至关重要的前提作用。
关键词：失效断裂锈蚀清洗1.前言失效分析是一门发展中的新兴学科[1]，是多个专业知识的组合，通过查验现场、制样取样、制定方案、材料检验、失效机理、形式与原因分析、提出解决方案，提高产品质量，技术开发、改进，产品修复，对于从事汽车、航空航天、轨道交通行业还需掌握材料化学成分设计、产品设计、冶金冶炼、成型铸造、焊接、热处理强化、组织分析、结构分析、无损探伤等领域的知识积累。
金属零件在断裂失效分析中，其断裂件中断口形貌特征会反馈该失效件的断裂形式，为判断失效事故原因提供重要的依据。
断裂分析中一个重要方向就是要确定裂纹源的位置与裂纹扩展方向。
当断口表面被氧化膜和腐蚀产物覆盖时，断口分析则难以进行，把氧化膜和腐蚀产物清除可真实反应断口形貌特征。
罗文姬[2]等人研究酸性清洗剂对不锈钢材质的腐蚀；Yuzawich和Hughes[3]等人研究适用于低合金钢的电化学清洗技术；周雷[4]研究了镁、铝及其合金水基清洗剂的研究；吴连生[5]研究了断口试样的选择、清洗及保存。
本文研究的目的是在失效分析断裂件上断口表面腐蚀产物的处理提供可参考的方法。
2.断口清洗方法通常除掉断口表面存在的油脂或污垢等附着物的不同情况应进行不同方法的清洗，常用处理方法：气球吹洗法、毛刷刷洗法、物理复型法、有机溶剂法、化学试剂清洗法。
断口表面带有浮尘和机械附着物采用气球吹洗法、毛刷刷洗法、物理复型法可有效处理干净。
当断口表面附着的油脂等污染物采用乙醇、丙酮、二氯甲烷、三氯乙烷、石油醚及苯等有机溶剂浸泡进行处理。
铁路车辆钩舌挤压—闭式模锻中的成形缺陷研究及工艺优化铁路运输作为重要的陆地交通运输方式,因其抗气候干扰能力强,载重量大,运输成本低,安全可靠性高等优点,被全世界广泛使用。
为了满足铁路运输向着高速度和重载荷发展这一需求,作为车厢连接装置的车钩缓冲系统需要具备良好的力学性能和较长的使用寿命。
钩舌是车钩缓冲系统中最重要的零件,直接起到连接车厢的作用,它的工作状态直接影响车钩缓冲系统的工作状态。
目前,铸造钩舌和开式模锻锻造钩舌逐渐不能满足铁路运输发展需求。
因此,对钩舌闭式模锻加工工艺的研究具有重要意义。
钩舌闭式模锻加工工艺是一种新颖且应用较少的钩舌制造方法。
该工艺所成形的钩舌件大多会存在成形缺陷,传统的解决方法是经验法和试错法,这大大降低了生产效率,也会造成大量的资源浪费。
针对传统方法存在的弊端,本文采用有限元数值模拟方法来研究钩舌闭式模锻成形件产生缺陷的过程及原因,并探究工艺参数对成形缺陷的影响,然后优化工艺方案,最终通过实验验证数值模拟的可靠性。
本文的主要研究内容和结论如下:(1)研究了F51AE型钩舌的结构外形特点,介绍了其工作方式并分析了工作过程中钩舌典型的受力情况;介绍了钩舌挤压-闭式模锻工艺中模具的结构,并分析了模具的特点;列举了钩舌成形件存在的折叠和充型不足两大缺陷;在数值模拟过程中,设计了新颖的表征折叠和充型不足缺陷的方法,该方法能够定量分析两种缺陷。
(2)建立了预锻和挤压-闭式终锻的有限元模型,使用DEFORM-3D有限元软件进行了数值模拟,分析了预锻件与终锻成形件在成形过程中成形载荷、等效应力和等效应变变化规律。
模拟结果显示:预锻件不存在成形缺陷与试验中所得预锻件结果相同;终锻成形件在钩头与钩尾连接处存在折叠缺陷,且在钩尾部位存在充型不足缺陷,与试验中终锻成形件的成形缺陷几乎相同。
结合软件的分析功能和有限元理论,分析了两大缺陷的产生过程,明确了缺陷类型并得出缺陷形成原因。
(3)基于初步工艺试验及数值模拟结果,首先从预锻件头尾两部分体积比入手,对终锻坯料进行了初步优化设计,消除了充型不足的成形缺陷。
文章编号:1002-7602(2007)11-0043-01长大货物列车钩舌折断的原因分析段建奎,柳拥军(北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044)中图分类号:U270.34文献标识码:B长大货物列车、组合列车的开行提高了运输效率,但钩舌折断故障也呈现出上升趋势,严重地干扰了运输秩序。
笔者对此进行了调查与分析,并初步探讨了解决措施。
1故障情况2006年6月,沈阳铁路局在通霍线开行了长大货物列车,12月在大郑线泡子)五峰间开行了组合列车,列车编组100辆~110辆。
至2007年5月末,运行中因钩舌折断故障导致列车分离共计13例,大部分是由脆性折断、疲劳折断和应力集中造成的,具体统计情况见表1。
表1钩舌折断故障统计钩舌材质普碳钢C级钢、E级钢脆性折断22疲劳折断50应力集中30其他102原因分析(1)现车制动系统有采用GK型制动机的,也有采用103型、120型制动机的,由于制动机性能和技术参数的差别,运行时易产生较大的纵向冲动,造成钩舌折断。
(2)在13例钩舌折断故障中,材质为普碳钢的有11例,使用年限在16年~18年之间;而C级钢、E级钢材质的钩舌折断故障仅为2例。
经疲劳分析,长大货物列车运行工况下,普碳钢钩舌的疲劳寿命在20年以内,而在16年~18年时已达到疲劳期,容易造成钩舌折断。
收稿日期:2007-06-15作者简介:段建奎(1972-),男,工程硕士研究生。
(3)长大列车一般编组100辆~110辆,由于从列车首位到末端的制动波速差比较大,经常会出现下述情况:前部缓解完毕,而后部缓解不充分;前部已经制动,而后部仍处于缓解状态。
这2种情况增加的拉力与压力,造成了钩舌折断。
(4)在13例钩舌折断中,有3例钩舌S面折断,断口处有明显的旧裂纹,说明在各级检修修程中存在漏检、漏修现象。
这种旧裂纹在外力作用下产生的应力集中极易造成钩舌折断。
3解决措施(1)尽快实现车辆制动机阀型统一,减少纵向冲动。
