等溫淬火球鐵（ADI）在高鐵車輪上的應用
發(fā)布時間：2017-11-14 09:37 來源：tommy 閱讀：
軌道交通是保持國民經濟運行的基礎建設，包括地鐵，輕軌，有軌電車，跨座式單軌鐵路，城際列車和許多其他類型的。每一種類型都有其特定的應用范圍。近幾年來軌道交通在我國正處于一個蓬勃發(fā)展的階段，然而隨著列車運行速度的不斷提高，出現在高速度運行過程中的各種安全問題尚未得到全部解決，現有的車輪運行過程中的剝離、裂紋等缺陷己不能滿足軌道交通需求的快速發(fā)展。
本文旨在研究開發(fā)新型高強度高韌性減振降噪的等溫淬火球墨鑄鐵車輪材料(Austempered Ductile Iron，簡稱ADI也可以叫做奧。貝球鐵)來提高高速運行列車的穩(wěn)定性和車輪使用壽命。
本文主要從ADI化學成分的優(yōu)化設計、ProCast成型仿真和實驗、等溫淬火熱處理工藝和性能測試分析等方面進行詳細研究。利用Jmatpro軟件計算和理論分析，通過計算平衡凝固相、相轉變溫度和元素偏析等內容分析基礎成分對鑄件力學性能、工藝性能的影響規(guī)律，根據合金元素對提高球墨鑄鐵淬透性的作用以及合金元素的偏析、難溶碳氮化合物的產生，對奧一貝球鐵列車車輪材料進行基礎元素的優(yōu)化和合金元素的設計。
采用ProCast軟件對車輪澆注和凝固過程進行仿真計算，結果表明：采用同時凝固的技術方案，設計無冒口澆注系統(tǒng)，大量使用冷鐵，加大鑄件冷卻速度，降低澆注溫度可減少鑄件液態(tài)收縮量，可獲得優(yōu)質無缺陷的列車車輪鑄件。根據仿真優(yōu)化的鑄造工藝對列車車輪進行澆鑄實驗，實驗結果與模擬計算相符合，獲得無鑄造缺陷的車輪鑄件。
通過正交試驗制備不同熱處理工藝參數的ADI試樣，根據對熱處理后試樣的抗拉強度、延伸率、硬度、沖擊韌性和金相組織的檢測分析，確定了ADI列車車輪的熱處理工藝方案，經實驗驗證ADI車輪性能檢測抗拉強度達到1 100MPa，延伸率在6％以上，輪輻部位取樣沖擊韌性大于8J／cm2，硬度達到31HRC以上，ADI車輪與普通列車車輪相比具有減振降噪的效果，達到高速列車車輪的使用要求。
減振降噪也是設計ADI車輪的目標之一，由于ADI組織含有石墨球，具有較高的阻尼性能，ADI材料制成的工件在運行過程中比鋼制件噪音低，為了檢測ADI車輪的減振降噪效果，進行了ADI材料振動聲輻射特性的場內試驗，采用落錘撞擊的激勵方法，對標準車輪和ADI車輪分別進行落錘試驗，測試、分析和比較標準車輪與ADI車輪的輻射聲功率，以此來判定ADI車輪的減振降噪效果，將這兩種車輪采用彈性支撐的方式使車輪處于自由約束狀態(tài)，用2．5cm鋼球對車輪徑向和軸向落錘撞擊。采用峰值聲功率、1s等效聲功率和2s等效聲功率來進行結果比較。峰值聲功率采用測試數據中最大值來計算聲功率，反應了峰值降噪效果，ls等效功率采用從峰值開始衰減1秒內的數據來計算聲功率，反映了1秒內的降噪效果，2秒聲功率反映了2秒內的降噪效果。
