要約：鉄道ベアリングローラーの表面亀裂は、磁気粒子検査、冷酸洗浄、金属学的検査などの方法を使用して分析されました。結果は、ローラー製造プロセス中に生成された二次的な消火火傷が、ローラーのローリング表面を割る主な原因であることを示しました。ローラー端面の粉砕手当を減らし、外径研削許容量を増やし、袖の管理を強化するなどの措置を講じることにより、二次的なクエンチングによって引き起こされる火傷は排除されました。
キーワード：鉄道ベアリング。ローラー;研削;やけど;割れ目
NJ（P）3226X1鉄道の乗用車ローラーの通常のメンテナンス中に、メンテナンス期間後、磁気粒子検査により、個々のローラーのローリング表面の軸方向に沿って大まかに分布している1つまたは複数の亀裂が明らかになりました。ローラー材料はGCR15であり、ローラーの最長設置と使用時間は18か月です。バスの最大走行距離は700000キロメートルに達しました。次のテキストは、4つの割れたローラーサンプルの詳細な分析を提供します。
1。検査と分析
1.1巨視的な形態観察
巨大な観察および磁気粒子検査は、4つのサンプル（番号1から4＃）のローラーの亀裂形態で実施され、亀裂を除くローリング面と端面に他の形態の損傷は見つかりませんでした。ローラー1〜4＃の亀裂の形態を図1に示します。その中には、4の長さの10亀裂がローラー1＃で観察されました。 4-9の長さの4つの亀裂がローラー2で観察されました。ローラー3では、3〜20 mmの範囲の長さの合計11亀裂が観察されました。ローラー4で長さ40 mmと45 mmの2つの亀裂が観察されました。
1.2日常的なプロジェクト検査
4つのローラーの化学組成、硬度、包含、クエンチングおよび焼却構造は、TB\/T 3010-2001に従って検査されました。 「鉄道ローリングベアリングの品質管理基準」。結果は、ローラーの原材料と熱処理の質が適格な範囲内であり、関連する標準要件を満たしていることを示しました。
図1ローラーの亀裂形態
1.3酸洗浄検査
Jb\/T 1255-2001標準に従って、4つのひび割れのローラーを冷たい酸洗浄にしたものであり、4つのローラーのローリング表面の円周方向に沿って複数の明るい灰色の白または明るい白いマークがあることが観察されました。明るい白い領域の端は暗い黒い縞模様に囲まれており、亀裂の位置はすべて、典型的な火傷の形態であった明るい灰色の白または明るい白い領域にありました。酸洗浄後のローラー3＃および4＃の火傷の形態は、図2と図3の矢印によって示されます。
図2-3＃ローラーコールドアシッドウォッシュバーン形態
図3 4＃ローラーコールドアシッドウォッシュバーン形態
1.4骨折分析
ワイヤー切断装置を使用して、4＃ローラーは水平に切断されました。元の亀裂を損傷から保護している間、4＃ローラーの亀裂のもう一方の端は手動で切断されていました。開口部後の骨折の形態を図4に示します。骨折表面を観察すると、図に示されている方向の矢印で示されるように、楕円形のボックスの両側にradial骨尾根があることがわかります（図3の楕円形の箱の表面の灰色の白い領域に対応します）。その方向に基づいて、ローラー表面の燃焼領域が亀裂源領域であると判断できます。
図4：ローラー亀裂＃4の骨折形態
1.5亀裂の両側の金属学的検査
4＃ローラーの円周に沿って明るい白い領域を選択し、水平方向にカットして粉砕し、4％の硝酸アルコールを使用して、観察のために顕微鏡の下に置いてから腐食します。亀裂の両側に脱炭素化がなかったことがわかった。表面上の非常に薄い白い明るい層は、10-30μmの深さを持つ二次的な消光マルテンサイト構造であり、表面下の高温抑制された構造は約70-140μmでした。マトリックスのコアは、通常の金属構造でした。亀裂は、表面上の二次消光マルテンサイトの白い明るい層から始まり、マトリックスまで伸びます。 4＃ローラーの両側の金属構造を図5に示します。
上記の検査結果から、鉄道ベアリングの個々のローラーのローリング表面に現れる1つまたは複数の亀裂が、ローラー表面の二次消火火傷に関連していることがわかります。
図5：ローラー4＃の両側の金属構造
2。火傷の原因の分析
2.1ひび割れたローラーの使用の調査と分析
鉄道ベアリングは、車両ボギーの重要なコンポーネントであり、車軸ボックスにペアに設置され、鉄道IVグリースで潤滑されています。特定の放射状および軸方向の荷重に耐える必要があり、一般的な断層には、作業面での剥離、疲労亀裂、孔食、電気腐食マークが含まれます。ローラー亀裂の発生に関して、現場での調査では、火傷と亀裂があるいくつかのローラーを除いて、外観、潤滑剤の色、およびベアリングの他の部分の潤滑状態に異常がないことがわかりました。磁気粒子検査により、内側と外側の環面に亀裂が見つからないことが確認されました。車両車軸温度アラームによって記録された温度データによると、車軸ボックスベアリングの温度上昇も正常であることがわかります。割れたローラーローリング表面の腐食は、3％の硝酸アルコール溶液を使用して実行され、400x顕微鏡下での観察により、ローリング表面に電気腐食の兆候がないことが確認されました。故障したローラーの亀裂の形態は、長さのさまざまな縦方向のまっすぐな亀裂であり、発生の位置もローリング面上にあるため、火傷層の分布パターンは電気侵食によって引き起こされるものとは異なります（電気侵食層の分布パターンはほとんど円形です）。したがって、ローラーローリング表面の火傷と亀裂は、ベアリングの動作中の潤滑または電気侵食によって引き起こされることを排除できます。したがって、ローラーのローリング表面での火傷は製造プロセス中に発生し、ローラーのローリング表面の亀裂は、交互の接触応力下での火傷部位での疲労亀裂の開始と伝播による可能性があると結論付けることができます。
2.2粉砕火傷の形成メカニズムと特性
熱処理後にベアリング部分が地面になると、粉砕熱のために部品の表面に高温が生成され、表面の構造と特性が局所的に変化します。このタイプの欠陥は通常、粉砕火傷と呼ばれます。粉砕火傷は一般に2つのタイプに分割されます。1つは高温燃焼燃焼です。もう1つのタイプは、二次的な消火燃焼です。
高温強火の火傷の温度範囲は、部品の温度を上から上から、鋼相遷移の臨界温度AC1を下回るまで、約200〜745度です。この温度では、表在性のマルテンサイトと残留オーステナイト構造が分解し、マルテンサイトまたはマルテンサイト構造に変換されます。これは、酸耐性が不十分で、冷たい酸洗浄後に濃い黒に見えます。したがって、高温の焼却火傷は「ブラックバーンズ」としても知られています。
二次消火型の火傷によって生成される局所瞬間高温は、鋼変換の臨界温度AC1を超えて発生します。これは約800度以上です。表面的なマルテンサイト構造は位相変換を受け、オーステナイトに変換され、オーステナイトに変換されます。これは、液体を切断して冷却され、癒して二次消光層を形成します。この構造は酸によって簡単に腐食することはないため、冷たい酸洗浄後、火傷の表面は灰色の白または明るい白で、周囲の領域は濃い黒です。したがって、二次的な消火型火傷は「白い火傷」としても知られています。二次消光型燃焼組織は、ワークピースの表面に著しい引張応力を生成し、特定の条件下で亀裂を誘発する可能性があります。研削プロセス中、二次的な消火領域は、粉砕ストレスの作用下で粉砕亀裂を生成する傾向があります。通常、粉砕亀裂は非常に小さく、肉眼の観察では検出できません。それらを識別するために磁気粒子検査方法を使用する必要があります。
2.3ローラー処理面での火傷の調査
ローラー研削の表面には、外径の表面と2つの端面が含まれます。外径の表面研削プロセスは、Aを使用して、粗い研削、細かい研削、細かい研削、超精度の4つのプロセスに分かれている連続研削粉に分かれています。合計10個の研削および超精密プロセスが完了しました。ローラーの外径表面は、小さな飼料速度と良好な冷却条件を備えたスルーセンターレスグラインダーを使用して処理され、一般に二次的な消火燃焼を引き起こしません。精密粉砕外径プロセスは、自動診断、アラーム、保護機能を備えた完全に自動CNCセンターレスグラインダーを採用しています。加工プロセス中に異常が発生すると、機器は停止コマンドを発行し、円形の研削火傷を生成することも不可能です。大まかな研削外径プロセスの調査、合計5009のローラー漬物の検査記録がレビューされ、粉砕燃焼現象は見つかりませんでした。ローラーエンドフェイス処理は、水平方向のダブルエンドフェイスグラインダーを採用して、両端を同時に粉砕し、粗い研削および細かい研削プロセスに分割します。調査後、M775B1水平軸のダブルエンドグラインダーにより、ローラー地面の外径表面に鋼鉄の袖のひずみがあることがわかりました。外径の細かい粉砕と酸洗浄検査の後、ローラーの外径表面に火傷があることがわかりました。
2.4複製テスト
シミュレーション研削テスト計画は、研削粉を介してセンターレスの特性に対して開発されました。これには、研削輪のドレッシングではなく、粉砕量と速度を人為的に増加させ、切断液流量をシャットダウンまたは削減するか、粉砕中の突然の停電が削減されます。これらのテスト条件により、研削領域の温度が急速に上昇します。複数のテストの後、ローラーの外径の表面での傷とスパイラルブラックの燃焼のみが見つかりました。しかし、厳しい研削条件下で両端顔グラインダーでシミュレーションテストを実施しました（端面研削の増加、摩耗した古い袖、摩耗の減少、減少した流体の流れ、ホイールのパッシベーションなどを使用して端面粉砕の増加を使用して）実施し、結果はローラーの一定の幅の燃焼マークを示しました（図6）を示しました（図6）（図6）、二重端の顔の端面での二重端面での二重端面の燃えた顔の燃え燃焼に燃える二重端の顔の燃え燃焼を引き起こすことを示しています。ローラー。
図6二重端面を粉砕することによって生成された火傷マーク
二重端面研削プロセスの研削原理と特性の詳細な分析により、ローラーを粉砕すると、ローラーがグラインダーの円形研削ディスクに25個の円筒形の袖に入ることがわかります。研削ディスクは回転し、ローラーを粉砕ホイールの研削領域に送ります。研削ディスクと研削輪は互いに比較的回転し、左右の研削輪が同時に2つの端面を粉砕します。研削中、ローラーの外径表面と鋼鉄の袖の内壁は大きな摩擦を生成し、瞬間的な高温を形成します。スリーブとローラーの間のギャップがわずかであるため、切断液は時間内に冷却するのが困難です。粉砕条件が劣化すると（端面の過度の加工手当など）、温度は鋼相転移の臨界温度を急速に上回ります。ローラーが下部の切断液の逆流に粉砕ディスクと回転すると、急速に冷却され、外径プロセスの表面許容値が小さすぎると二次消光型の火傷が発生します。火傷組織は除去されず、ローラーの表面に残ります。
3。予防措置
水平軸ダブルエンドグラインダーを使用してローラー端面を粉砕する場合、ローラーの外径表面は火傷しやすくなります。火傷を防ぐ方法は、スリーブの内壁とローラーの外径の間の摩擦熱生成を減らすことです。推奨される予防措置には、次のものが含まれます。（1）プロセスフローの調整と、ダブルエンド面を粉砕した後のローラーの外径の研削許容値を増やす。粗い研削外径プロセスを追加し、元のラフグラインドダブルエンドフェイスプロセスと細かい粉砕ダブルエンドフェイスプロセスを調整して、ラフな研削外径プロセスの後に調整します。外径プロセスの大まかな研削の前に、元の{0。06-0。0ローラー; （2）ローラーの二重端面の粉砕手当を減らします。ダブルエンド面のクリアランスは、0. 45-0。60mmから0。20-0 40 mmに調整されており、合理的な機械加工の長さ寸法が定式化されています。熱処理後の寸法変化率は厳密に制御され、ローラーの長さの寸法が二重端面研削プロセスに入ることが標準許容範囲内で制御され、袖の内壁の切断力と摩擦が減少します。 （3）スリーブ構造を改善します。袖の外面に切断された流体注ぎポートを作ります。これにより、切断液が加工中に袖の内壁にスムーズに流れ、摩擦熱を減らし、表面火傷を避けることができます。 （4）袖などの重要な備品の管理を強化し、袖を交換するための規制を厳密に実装します。ダブルエンドフェイス研削プロセスで処理されたローラーの数が200000〜250000に達するか、ローラーエンドフェイスのランアウトが許容範囲を超える場合、すべての袖を交換する必要があります。ダブルエンドの研削および酸洗浄検査後（粗い粉砕外径プロセスまで）後、ローラーの外径表面にまだ燃焼マークがある場合、すべての袖を交換する必要があります。 （5）プロセス文書を改善し、酸洗浄検査基準を標準化します。酸洗浄検査のタイミング、頻度、および量を指定し、酸洗浄中に発見された火傷ケースを処理するための要件を明確にし、火傷品質の問題を迅速かつ正確に識別します。
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