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关于轴箱前盖裂纹产生的原因分析及处理方式

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唐苏星

摘要：CRH2A-4008三级试修时，发现5个轴箱前盖裂纹。本文从轴箱前盖检修现状、前盖作用、裂纹产生的原因和裂纹打磨处理、渗透探伤和尺寸测量验证，提出了轴箱前盖的检修工艺优化，裂纹处理方式建议。

关键词：前盖裂纹;热裂纹;表面裂纹;打磨;渗透探伤;工艺优化

一、故障情况

2019 年 10 月 30 日，轮轴组轴箱体检修工位作业人员在进行轴箱体、轴箱前盖检修时，发现多个 CRH2A-4008 车组下车轴箱前盖裂纹，且前盖无击打痕迹，质检认为是贯穿裂纹，按照三级修检修规程所述“前盖表面目视检查无裂纹”，所有存在裂纹前盖均换新。

二、三级修检修现状

（1）三级检修规程中规定：轴箱前盖与轴箱体装配面不许有电蚀，前盖表面目视检查无裂纹，表面伤痕深度不大于 5mm 时消除锐棱，超限时更换。

（2）三级修轴箱组成检修作业指导书中规定：检查前盖不得存在裂纹，表面磕碰伤深度不超过 5mm 时，打磨处理消除锐棱后使用。

（3）三级修轴箱前盖检修现状是：前盖在三级修检修过程中未要求进行脱漆检查处理。

三、轴箱前盖作用情况分析

轴箱前盖在车组运行过程中主要作用：

（1）保护轴端装置免受外来物击打;

（2）保证轴端装置不掉落;

（3）提供检查轴端装置安装情况观察口;

（4）盖上轴箱前盖橡胶盖后能有效避免雨水、泥沙等杂质进入轴端;

（5）在动车组运行过程中轴箱前盖是非主受力部位。因此，在正常运行情况下轴箱前盖未受击打不易产生裂纹。

四、裂纹产生原因分析

前盖裂纹主要分为前盖橡胶盖安装面圆弧过渡处裂纹（4 个）和前盖观察口内圈裂纹（1 个）两类。

热裂纹外形弯弯曲曲，断口很不规则呈藕断丝连状，而且表面较宽，越到里面越窄，是铸件在凝固末期或凝固后不久尚处于强度和塑性很低状态下，因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。热裂纹是铸钢件、可锻铸铁件和某些轻合金件生产中常见的铸造缺陷之一。热裂纹在晶界萌生并沿晶界扩展，其形状粗细不均，曲折而不规则。裂纹的表面呈氧化色，无金属光泽。

热裂纹又可分为外裂纹和内裂纹。在铸件表面可以看到的热裂纹称为外裂纹。外裂纹常产生在铸件的拐角处、截面厚度急剧变化处或局部疑固缓慢处、容易产生应力集中的地方。其特征是表面宽内部窄，呈撕裂状。有时断口会贯穿整个铸件断面。热裂纹的另一特征是裂纹沿晶粒边界分布。内裂纹一般发生在铸件内部最后凝固的部位裂纹形状很不规则，断面常伴有树枝晶，通常情况下，内裂纹不会延伸到铸件表面。

五、裂纹处理验证

为验证该批次前盖裂纹具体情况，车间技术专职进行了专项实验验证。具体验证步骤如下：

5.1 前盖脱漆

为具体观察裂纹情况及后续工作验证，组织广州艾麦公司对产生裂纹前盖圆弧过渡处全部脱漆，并使用清洗剂清洗干净，露出金属本色。

5.2 打磨圆滑过渡

因裂纹无法测量其深度，所以使用外径千分尺测量圆弧过渡处外径后，再使用圆锉对裂纹进行打磨。打磨完成后，使用 320#砂纸对打磨处进行圆滑过渡，降低粗糙度。

5.3 渗透探伤

使用 ZPT-5 清洗剂、ZPT-5 渗透剂、 ZPT-5 显像剂对打磨处进行渗透探伤。渗透探伤完毕后，发现前盖均无裂纹。

5.4 尺寸测量

CRH2A 统型动车组三级修检修规程中虽未要求对前盖尺寸进行测量，且裂纹深度无法直接测量，因此本文裂纹深度采用测量与计算相结合的方式来计算得出裂纹深度。

设前盖圆弧过渡处打磨前外径为 R，打磨后外徑为 1 R ;前盖观察口打磨前内径为r，打磨后内径为 1 r 。

因此，前盖圆弧过渡处裂纹深度 1RRH

前盖观察口裂纹深度

1rrh? 。根据测量后结果，五个轴箱前盖裂纹深度如下表所示：

结论：根据对前盖脱漆、打磨、渗透探伤和测量等处理，发现前盖裂纹深度较浅，经过打磨处理后，渗透探伤未发现裂纹，由此判断 CRH2A-4008 前盖裂纹属于表面裂纹。该批次轴箱前盖裂纹应属于铸造缺陷，是源头质量问题。

六、总结及建议

根据验证分析结果可知：

（1）车组运行过程中，轴箱前盖是非主受力部件，不遭受击打情况下极难产生裂纹;

（2）CRH2A-4008 轴箱前盖裂纹是表面裂纹，属于铸造缺陷;

前盖检修优化建议：

（1）加强对轴箱前盖裂纹的检查，避免带裂纹前盖装车运行;

（2）若发现轴箱前盖裂纹可按照如下方式进行处理： a.使用细圆锉打磨处理，并使用 320#砂纸圆弧过渡; b.观察裂纹消失后，测量、计算裂纹深度; c.裂纹深度 h≤2mm 时，渗透探伤无裂纹可装车使用; d.裂纹深度 h>2mm 时，报废。注：裂纹深度限度来源：结合轴箱前盖三级修规程磕碰伤限度，且在此基础上更加严格。

参考文献：

[1] 铁总运〔2017〕144 号总公司关于印发《和谐 2A2B2C 一阶段 2E2G 型动车组三级检修规程》，2017.

[2] CRH2A 统、CRH380A 统型动车组三级修轴箱组成检修作业指导书 V1.1，2019.

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