地铁车辆车钩磁粉探伤磁痕显示问题的研究.doc

1、地铁车辆车钩磁粉探伤磁痕显示问题的研究摘要：随着地铁车辆使用的年限越来越长，车钩座位车辆重要链接部件，其零件出现疲劳裂损的情况也日益严重，目前采用磁粉探伤方法判断车钩裂损情况，从而来分析裂损出现的原因及解决办法。 关键词：车钩；磁粉探伤；裂损；打磨 中图分类号：U260.34+1 文献标识码：A 引言 车钩全称车钩缓冲装置，是用来实现机车和车辆或车辆和车辆之间的连挂，传递牵引力及冲击力，并使车辆之间保持一定距离的车辆部件。它由车钩、缓冲器、钩尾框等组成一个整体，安装于车底架构端的牵引梁内。广州地铁作为最早开通地铁的城市之一，其在架大修期间对车钩受力部位采用磁粉探伤检查，目前在多条正在架大修车辆

2、的车钩探伤上发现磁痕显示情况。 1、车钩在地铁车辆中的重要性 车钩是地铁车辆重要的组成部件，它是用来连接列车中各车辆使其保持一定距离，并且传递和缓和列车在运行中所产生的纵向力和冲击力，其性能的好坏直接影响到地铁运营安全性和乘坐舒适性。目前大部分城市地铁采用欧洲普遍使用的 Scharfenberg（沙库.夏芬伯格）密接式车钩，车钩系统包括全自动车钩、半自动车钩和半永久牵引杆三种形式的车钩。自动车钩由钩头、钩身和钩尾组成，连挂通过机械钩头连接实现，半永久牵引杆由半永久牵引杆 1 和半永久牵引杆 2 组成，通过卡环连接。地铁车辆的运行方式为重复短距离停车，线路多坡度、弯道，车钩长期服役，处于牵拉力、

3、压缩力、冲击力以及弯矩力的作用下，车钩零件的裂损问题日益严重，严重影响列车的正线运行及乘客的人生安全。 2、地铁车辆车钩主要受力部位及探伤方法 地铁车辆连挂和制动过程中承受车辆间的纵向瞬间冲击载荷，由于车钩在正常使用的工况下所受的载荷远低于设计载荷,即使在纵向力很大的作用下,由于强度不足发生断裂的可能性也不大,但在实际使用过程中,可能在远低于断裂强度的循环载荷作用下发生疲劳破坏。为了避免发生脱钩或者车钩断裂，对其长期处于受力的部位进行探伤是很必要。 2.1 自动钩头受力部位 车钩钩头是车辆间连挂的关键部件，特别是半自动车钩长期处于连挂状态(如图 1)，其主要包括钩头壳体、钩舌、钩舌板，中心销，

4、钩舌销、弹簧等。在车钩连挂中，通过对钩头个部件受力分析（如图 2） ，主要受力部位包括钩舌、钩舌板，中心销，钩舌销。 图 1 处于连挂状态下的自动车钩钩头 图 2 钩头个部件连挂时受力分析 2.2 车钩各卡环连接受力部位 车钩采用模块化设计,自动车钩由钩头、钩身和钩尾三部分组成,半永久牵引杆有钩身和钩尾两部分组成，各部分之间采用卡环（如图 3）连接，卡环及卡环连接部位均为车辆运行时的受力部位。 图 3 卡环及卡环连接部位 2.3 采用的探伤方法及判断标准 广州地铁目前采用交流电磁轭磁粉探伤机对车钩受力部位进行检查，发现车钩表面积近表面存在的缺陷，再通过分析来判断磁痕显示为车钩疲劳裂纹或有害缺陷

5、。采用湿式磁粉探伤（如图 4）方法的标准为：铸件探伤采用 EN1369 标准，不低于 SM2/LM2/AM2 等级，锻件探伤采用 EN 10228-1 标准，不低于质量等级 2 级。 图 4 湿式磁粉探伤 3、发现磁痕显示的主要位置 目前广州地铁在车辆服役时间越来越长，架大修车钩磁粉探伤中发现越来越多的磁痕显示情况，主要磁痕显示的位置为钩舌板、钩舌、卡环及卡环连接部位。 3.1 钩舌、钩舌板磁痕显示 钩舌、钩舌板磁痕显示为目前车钩常见的裂纹，其连接部位和弯角部位（如图 5）为磁痕显示的主要位置，是车钩连挂时主要受力部位，长度一般为 4-12mm。 图 5 钩舌板弯角部位磁痕显示 3.2 卡环磁

6、痕显示 卡环易出现磁痕显示位置为部件的侧面（如图 6） ，故障率为 5%左右，磁痕显示为线状（如图 7） ，长度一般为 5-13mm。 图 6 卡环缺陷磁痕显示部位 图 7 卡环磁痕显示 3.3 卡环连接锻件卡口部位磁痕显示 2013 年广州 1 号线列车二次架修第一列车，在的车钩进行磁粉探伤时，发现 70%的车钩的锻件钩杆、缓冲器卡口部位存在线状磁痕显示（如图 8） ，且磁痕显示位置均为卡环连接部位圆弧处，长度为 5-70mm。 图 8 卡环连接锻件卡口部位磁痕显示 3.4 卡环连接铸件卡口部位的磁痕显示 广州 5 号线地铁列车从 2013 年 5 月底开始进行架修，在对车钩架修过程中发现每

7、列车均有自动车钩的钩头颈部存在磁痕显示（如图 9） 。磁痕大部分均处于钩颈部两侧靠近卡环安装部位，每个显示部位均存在数个纵向缺陷磁痕，长度为 1-4mm，成黑色点、条状，部分此磁痕显示在卡口端部，磁痕显示长度为 12-16mm。 图 9 卡环连接铸件卡口部位的磁痕显示 4、磁痕显示原因及分析 关于缺陷磁痕显示，为了分辨其缺陷情况，采用打磨后在复探的方法，由于车钩各连接部位有尺寸接合间隙要求，所以不能过分打磨，打磨量不超 0.1mm。 4.1 裂纹磁痕 对于钩舌、钩舌板、卡环的线性磁痕显示复探后磁痕仍然存在，且磁痕显示有扩大的趋势，判断该磁痕为疲劳裂纹磁痕。这些部件由于长期受拉压力，车钩连接间隙

8、较大，线路轨道状态不佳，车钩长期服役，导致受力部件的疲劳缺陷的产生，此处疲劳缺陷产生后需要立即更换新备件，以免影响车钩整体安全性能。 4.2 缺陷磁痕 车钩钩头为铸件，对于钩头颈部的磁痕显示，受力部位磁痕长度为1-4mm，且多个磁痕聚集，复探后磁痕不消失，渗透探伤辅助无渗透显示，该处为铸造时的缺陷。卡口端部为非受力部位，其线性磁痕也为生产时本身的缺陷。此两种缺陷为生产时产生，在生产质量等级范围内，不影响车钩本身性能，且无裂纹扩张趋势可继续装车使用。 4.3 伪磁痕 卡口锻件的磁痕显示长度较长，渗透探伤有较浅的渗透显示，打磨后复探，部分磁痕消失，渗透探伤无渗透显示，判断此处为表面开口较浅的缺陷痕

9、迹，表面为非疲劳裂纹，打磨磁痕消失后的车钩部件可以继续正常使用。 5、解决探伤磁痕显示问题的方法 5.1 提高检修质量 日常检查作业注意连接部位的连接，减少连接部件间的间隙，对有磨损的部件及时进行更换。钩头内部钩舌与钩舌板之间检修时，特别要注意各衬套的磨损情况，定期进行钩头间隙测量，及时更换受损的衬套，减少钩头连接间的间隙，减少由于间隙产生的冲击力，减少钩舌及钩舌板裂纹的发生。 5.2 提高生产质量需求 铸造件的缺陷磁痕显示是生产是产生的，铸造铸铁件常见的缺陷有：气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、浇不足等。减少缺陷磁痕的方法首先需要提出更高的新备件的质量等级需求，厂家可通过改善铸造工艺，提高

10、铸造精度，提升探伤判断能力等来提高产品质量，减少缺陷备件装车使用。 5.3 避免探索表面划伤 组装作业时，注意卡环与各部位是否匹配，避免因不匹配产生蛮力安装，导致表面划伤，导致伪磁痕的产生。在探伤前脱漆作业时，避免采用硬质钢丝刷或不当使用脱漆铲，导致探伤部位表面划伤，增加探伤结果判断。 6、结语 车钩出现磁痕显示主要为生产缺陷、部件划伤、疲劳裂纹这三类，减少磁痕现象的产生需要提高车钩的在铸造质量、探伤判断能力、日常检修能力等，通过此次对地铁车钩磁粉探伤磁痕显示问题的研究，为相关行业车钩检修提供参考，提高车辆部件的使用质量。 参考文献 1贾敏. 车钩磁粉探伤方法研究 J. 机械工程与自动化, 2008, (2): 104-107. 2周珑. Scharfenberg 密接车钩系统 J. 城市轨道交通研究, 2008, (6): 58-62.