案例分(fen)享：某動(dong)車(che)組(zu)高(gao)度(du)閥支架裂紋分(fen)析
某動車組(zu)在檢(jian)修(xiu)時發現(xian)某車3軸側高(gao)(gao)度(du)閥支(zhi)架(jia)有開(kai)裂(lie)裂(lie)紋(wen)，當前運(yun)行公(gong)里數為3650504km，高(gao)(gao)級修(xiu)后運(yun)行公(gong)里數為697447km；此支(zhi)架(jia)的(de)材質為06Cr19Ni10，板材厚度(du)10mm，執行GB/T 4237標準。（1）現(xian)場(chang)取回高度閥支架的實(shi)物平面(mian)、側面(mian)形貌如圖(tu)1所(suo)示，實(shi)測支架兩端(duan)平行部分的高度尺寸比圖(tu)樣設計規定的尺寸小約5mm。
圖1 高(gao)度閥支架平面宏觀形貌(mao)
（2）支架上開裂(lie)的(de)(de)裂(lie)紋(wen)源是起始于其(qi)靠近(jin)雙螺栓孔側的(de)(de)內彎曲表面上，如(ru)圖2所示。
圖2 高度(du)閥支(zhi)架(jia)開裂裂紋的(de)表(biao)面形貌
（3）高度閥支架裂紋(wen)打開，斷口呈多源疲(pi)勞斷口特征，如圖(tu)3所示。
圖3 原始斷口表面形(xing)貌
（4）實測高度閥支架(jia)板(ban)厚(hou)度10mm，符(fu)合(he)設計圖樣要求(qiu)。高度閥支架(jia)的材質結果符合GB/T4237標(biao)準(zhun)中06Cr19Ni10牌號不銹(xiu)鋼的要(yao)求(qiu)，如附表所示(shi)。高(gao)度閥支架材(cai)質化學成分(fen)（質量分(fen)數）分(fen)析結(jie)果 （%）
其裂(lie)紋源均是起始(shi)于支架內彎(wan)曲表面(mian)上(shang)的表面(mian)凹(ao)坑處，測量其表面(mian)凹(ao)坑深度(du)約0.745mm，如圖4所(suo)示。
圖4 裂(lie)紋源起始于表(biao)面(mian)凹(ao)坑區的(de)斷口形貌
檢測材料內部(bu)其(qi)他區域的(de)冶金(jin)質量良好，其(qi)基體金(jin)相組織為正(zheng)常的(de)奧氏體組織，如圖5所示(shi)。
圖5 基體組織形貌
通(tong)過(guo)分析結果(guo)看，高(gao)(gao)度閥支架的(de)材質(zhi)化學成分符合GB/T4237標準中06Cr19Ni10牌號(hao)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)要求；金相檢測高(gao)(gao)度閥支架基體金相組(zu)織為(wei)正常(chang)的(de)奧(ao)氏體組(zu)織。由于(yu)高(gao)(gao)度(du)閥支(zhi)架在(zai)(zai)彎曲成形后的(de)內彎表面(mian)上(shang)承受(shou)(shou)(shou)的(de)是壓應力(li)，而實(shi)際上(shang)此高(gao)(gao)度(du)閥支(zhi)架的(de)裂(lie)紋源(yuan)是首先起始于(yu)其內彎表面(mian)上(shang)，這(zhe)(zhe)說明該高(gao)(gao)度(du)閥支(zhi)架的(de)內彎表面(mian)在(zai)(zai)工作狀(zhuang)態下(xia)承受(shou)(shou)(shou)有(you)(you)(you)(you)拉應力(li)，這(zhe)(zhe)是引起其形成裂(lie)紋的(de)應力(li)來(lai)(lai)源(yuan)。分(fen)析(xi)此拉應力(li)的(de)來(lai)(lai)源(yuan)有(you)(you)(you)(you)以下(xia)可能性(xing)：一是此高(gao)(gao)度(du)閥支(zhi)架彎曲成形后的(de)實(shi)物結構(gou)尺寸與設(she)計(ji)圖(tu)樣規(gui)(gui)定(ding)的(de)結構(gou)尺寸存在(zai)(zai)有(you)(you)(you)(you)一定(ding)的(de)制(zhi)造誤差，這(zhe)(zhe)從實(shi)測支(zhi)架兩端平(ping)行部分(fen)的(de)高(gao)(gao)度(du)尺寸比圖(tu)樣設(she)計(ji)規(gui)(gui)定(ding)的(de)尺寸小約5mm的(de)結果(guo)中(zhong)得到證(zheng)實(shi)，這(zhe)(zhe)將導致(zhi)高(gao)(gao)度(du)閥支(zhi)架在(zai)(zai)裝配過程中(zhong)產生(sheng)有(you)(you)(you)(you)拉應力(li)；二是在(zai)(zai)工作狀(zhuang)態下(xia)承受(shou)(shou)(shou)有(you)(you)(you)(you)振動(dong)應力(li)。該支(zhi)架(jia)選(xuan)用不銹(xiu)鋼(gang)板材(cai)的(de)厚(hou)度為(wei)10mm，可以確(que)定該支(zhi)架(jia)是(shi)選(xuan)用不銹(xiu)鋼(gang)熱軋鋼(gang)板制造的(de)。查GB/T4237不銹(xiu)鋼(gang)熱軋鋼(gang)板和鋼(gang)帶標(biao)準，對鋼(gang)板的(de)表(biao)面供貨狀(zhuang)態有兩(liang)種(zhong)：一是(shi)有軋制氧(yang)化皮(pi)，二是(shi)無氧(yang)化皮(pi)。根據宏觀檢查到板材(cai)表(biao)面較粗糙(cao)，可以確(que)定該支(zhi)架(jia)的(de)板材(cai)表(biao)面是(shi)帶有軋制氧(yang)化皮(pi)的(de)供貨狀(zhuang)態。該(gai)支架(jia)在彎曲(qu)成(cheng)(cheng)形制造(zao)過程(cheng)中，其板材的(de)內彎曲(qu)圓角表面(mian)上(shang)必然會發生部分(fen)軋制氧(yang)(yang)化皮被(bei)(bei)壓入表面(mian)內，這(zhe)將不可避(bi)免地形成(cheng)(cheng)不規則(ze)且深淺不一的(de)凹(ao)(ao)坑缺陷(xian)，而從支架(jia)斷口(kou)掃描電鏡(jing)觀察結(jie)果看，其裂(lie)(lie)紋(wen)源(yuan)正是起始于這(zhe)些(xie)表面(mian)上(shang)的(de)不規則(ze)凹(ao)(ao)坑缺陷(xian)處(chu)，所以高度(du)閥支架(jia)上(shang)的(de)軋制氧(yang)(yang)化皮在彎曲(qu)成(cheng)(cheng)形被(bei)(bei)壓入材料(liao)表面(mian)內是導致(zhi)該(gai)支架(jia)出(chu)現(xian)多(duo)源(yuan)疲勞斷裂(lie)(lie)的(de)內因。該(gai)高度閥支架(jia)上的(de)軋制(zhi)氧化皮在(zai)彎曲成形被(bei)壓入材料表面內，這是導(dao)致其(qi)產生多(duo)源疲勞斷裂的(de)主(zhu)要原因(yin)(yin)；其(qi)支架(jia)的(de)結(jie)構尺寸制(zhi)造誤差及(ji)產生的(de)裝配拉應(ying)力屬于次要影(ying)響因(yin)(yin)素(su)。作者：劉曉琴，王大臣，逯連文，馬琳娜
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