等溫淬火球鐵（ADI）在高鐵車輪上的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2017-11-14 09:37 來(lái)源：tommy 閱讀：
軌道交通是保持國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)建設(shè)，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(yīng)用范圍。近幾年來(lái)軌道交通在我國(guó)正處于一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段，然而隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高，出現(xiàn)在高速度運(yùn)行過(guò)程中的各種安全問(wèn)題尚未得到全部解決，現(xiàn)有的車輪運(yùn)行過(guò)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(qiáng)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(jiǎn)稱ADI也可以叫做奧。貝球鐵)來(lái)提高高速運(yùn)行列車的穩(wěn)定性和車輪使用壽命。
本文主要從ADI化學(xué)成分的優(yōu)化設(shè)計(jì)、ProCast成型仿真和實(shí)驗(yàn)、等溫淬火熱處理工藝和性能測(cè)試分析等方面進(jìn)行詳細(xì)研究。利用Jmatpro軟件計(jì)算和理論分析，通過(guò)計(jì)算平衡凝固相、相轉(zhuǎn)變溫度和元素偏析等內(nèi)容分析基礎(chǔ)成分對(duì)鑄件力學(xué)性能、工藝性能的影響規(guī)律，根據(jù)合金元素對(duì)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(chǎn)生，對(duì)奧一貝球鐵列車車輪材料進(jìn)行基礎(chǔ)元素的優(yōu)化和合金元素的設(shè)計(jì)。
采用ProCast軟件對(duì)車輪澆注和凝固過(guò)程進(jìn)行仿真計(jì)算，結(jié)果表明：采用同時(shí)凝固的技術(shù)方案，設(shè)計(jì)無(wú)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(zhì)無(wú)缺陷的列車車輪鑄件。根據(jù)仿真優(yōu)化的鑄造工藝對(duì)列車車輪進(jìn)行澆鑄實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬計(jì)算相符合，獲得無(wú)鑄造缺陷的車輪鑄件。
通過(guò)正交試驗(yàn)制備不同熱處理工藝參數(shù)的ADI試樣，根據(jù)對(duì)熱處理后試樣的抗拉強(qiáng)度、延伸率、硬度、沖擊韌性和金相組織的檢測(cè)分析，確定了ADI列車車輪的熱處理工藝方案，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證ADI車輪性能檢測(cè)抗拉強(qiáng)度達(dá)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(dá)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(dá)到高速列車車輪的使用要求。
減振降噪也是設(shè)計(jì)ADI車輪的目標(biāo)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(yùn)行過(guò)程中比鋼制件噪音低，為了檢測(cè)ADI車輪的減振降噪效果，進(jìn)行了ADI材料振動(dòng)聲輻射特性的場(chǎng)內(nèi)試驗(yàn)，采用落錘撞擊的激勵(lì)方法，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)車輪和ADI車輪分別進(jìn)行落錘試驗(yàn)，測(cè)試、分析和比較標(biāo)準(zhǔn)車輪與ADI車輪的輻射聲功率，以此來(lái)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?qū)囕啅较蚝洼S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(lái)進(jìn)行結(jié)果比較。峰值聲功率采用測(cè)試數(shù)據(jù)中最大值來(lái)計(jì)算聲功率，反應(yīng)了峰值降噪效果，ls等效功率采用從峰值開始衰減1秒內(nèi)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算聲功率，反映了1秒內(nèi)的降噪效果，2秒聲功率反映了2秒內(nèi)的降噪效果。
