激光离散淬火对轮轨材料磨损与损伤性能的影响 被引量：14

1

作者 曹熙 王文健 +1 位作者 刘启跃 朱旻昊 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期72-79,共8页

在MJP-30A型滚动接触疲劳试验机上进行激光离散淬火处理前后的轮轨试样的摩擦磨损试验,研究了激光离散淬火处理对轮轨材料的磨损与损伤性能的影响。结果表明:经激光离散淬火后得到致密的马氏体,对轮轨材料的表面硬度具有明显的增强作用... 在MJP-30A型滚动接触疲劳试验机上进行激光离散淬火处理前后的轮轨试样的摩擦磨损试验,研究了激光离散淬火处理对轮轨材料的磨损与损伤性能的影响。结果表明:经激光离散淬火后得到致密的马氏体,对轮轨材料的表面硬度具有明显的增强作用,车轮和钢轨试样的表面硬度分别提高了约191.1%和214.5%;轮轨试样经激光离散淬火处理能显著提高轮轨材料的耐磨性,对均经处理的轮轨材料进行实验,发现车轮试样磨损率降低约20.5%,钢轨试样降低约21.9%;而单一处理轮轨试样能大幅降低处理试样的磨损,但其对摩副的磨损有小幅增加;未经处理轮轨试样表面损伤严重,主要表现为剥落损伤;激光离散淬火处理后轮轨试样表面损伤减轻,以小块剥落为主要的磨损形式;淬火区之间的基体表面以剥落损伤为主并伴随一定的疲劳磨损。激光离散淬火处理后轮轨材料组织的抗变形能力得到大幅提高,且淬火区能抑制基体材料的塑性变形。 展开更多

关键词 激光离散淬火 轮轨材料 磨损 损伤 塑性变形

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两种激光熔覆涂层对轮轨材料磨损与损伤性能的影响 被引量：11

2

作者 慕鑫鹏 王文健 +4 位作者 祝毅 沈明学 刘启跃 郭俊 丁昊昊 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期225-233,共9页

选用钴基合金粉末和铁基合金粉末,利用CO 2多模激光器对轮轨材料进行激光熔覆处理.分析了钴基合金涂层和铁基合金涂层的微观组织、成分、硬度与应力状态.未处理试样表面残余应力为拉应力,激光熔覆处理后,涂层表面残余应力为压应力.利用M... 选用钴基合金粉末和铁基合金粉末,利用CO 2多模激光器对轮轨材料进行激光熔覆处理.分析了钴基合金涂层和铁基合金涂层的微观组织、成分、硬度与应力状态.未处理试样表面残余应力为拉应力,激光熔覆处理后,涂层表面残余应力为压应力.利用MJP-30A滚动接触疲劳试验机对激光熔覆处理前后轮轨试样进行滚动摩擦磨损试验.结果表明:激光熔覆处理后轮轨试样磨损率明显降低,其中激光熔覆钴基合金后,轮轨试样磨损率分别降低96.7%和98.9%,激光熔覆铁基合金后,轮轨试样磨损率分别降低81.7%和93.5%.未处理轮轨试样表面损伤为疲劳损伤;钴基合金涂层表面损伤最轻微,磨痕表面光滑,出现轻微的小块剥落;铁基合金涂层表面出现细小裂纹和犁沟. 展开更多

关键词 激光熔覆 轮轨材料 磨损 损伤 残余应力

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模拟曲线滚滑接触的轮轨材料磨损试验研究 被引量：1

3

作者 周韶博 王泓豪 +4 位作者 杜涵秋 杨光 李英奇 丁昊昊 刘丰收 《高速铁路新材料》 2023年第5期5-10,共6页

基于实测曲线轮轨廓形计算得到轮轨接触应力和滑差率数据,采用双盘式摩擦磨损试验机,开展了U71Mn钢轨和ER8车轮材料模拟曲线滚滑接触状态下的滚动摩擦磨损试验,对轮轨试样的磨损量、摩擦系数变化、加工硬化、表面形貌等进行了对比分析... 基于实测曲线轮轨廓形计算得到轮轨接触应力和滑差率数据,采用双盘式摩擦磨损试验机,开展了U71Mn钢轨和ER8车轮材料模拟曲线滚滑接触状态下的滚动摩擦磨损试验,对轮轨试样的磨损量、摩擦系数变化、加工硬化、表面形貌等进行了对比分析。结果表明:滑差率对轮轨试样磨损速率的影响要显著大于接触应力;轮轨试样间的摩擦系数随着接触应力的增加而降低,随着滑差率的增加而增加,但都逐渐收敛于0.7~0.8区间;钢轨试样形成的加工硬化层既硬且薄,相比车轮试样表现出更高的耐磨性。滑差率对轮轨间磨损模式由氧化磨损—黏着磨损—疲劳磨损发展过程的影响更为直接;接触应力相同时,车轮试样的表面裂纹密度在滑差率4%时达到峰值。建议轮轨磨损标准试验方法的滑差率取4%~6%,接触应力取600~800 MPa。 展开更多

关键词 高速铁路 轮轨材料 曲线磨耗 磨损试验

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轮轨噪声发展机理的材料硬度试验 被引量：3

4

作者 苏朋 王安斌 +1 位作者 鞠龙华 高晓刚 《噪声与振动控制》 CSCD 2018年第6期209-212,共4页

基于MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机的双轮对滚实验,从时域和频域的角度分析摩擦磨损过程中轮轨噪声与轮轨状态(材料硬度、摩擦系数和磨损量)的关系。结果表明车轮材料的硬度对于轮轨噪声具有显著影响。虽然硬度匹配不同时轮轨噪声发... 基于MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机的双轮对滚实验,从时域和频域的角度分析摩擦磨损过程中轮轨噪声与轮轨状态(材料硬度、摩擦系数和磨损量)的关系。结果表明车轮材料的硬度对于轮轨噪声具有显著影响。虽然硬度匹配不同时轮轨噪声发展趋势基本一致,但在声压级上却存在明显差异。轮轨硬度比越大,其轮轨噪声声压级越大。因此,对轮轨材料硬度的研究除了能够在一定程度上降低轮轨磨损量、延长轮轨的使用寿命外,还对研究降低列车运行时的噪声具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 声学 轮轨材料 硬度匹配 轮轨噪声 摩擦磨损

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两种水基摩擦改性剂对轮轨黏着和损伤性能的影响 被引量：4

5

作者 程焯 师陆冰 +4 位作者 王文健 沈明学 丁昊昊 郭俊 刘启跃 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期176-186,共11页

利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究了两种水基摩擦改性剂(分别记为FM1和FM2)的最佳涂敷量,分析了FM1和FM2在最佳涂敷量下对轮轨磨损和损伤的影响.结果表明:FM1和FM2单次的最佳涂敷量分别为14和8μl. FM1介质下轮轨试样的磨损率... 利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究了两种水基摩擦改性剂(分别记为FM1和FM2)的最佳涂敷量,分析了FM1和FM2在最佳涂敷量下对轮轨磨损和损伤的影响.结果表明:FM1和FM2单次的最佳涂敷量分别为14和8μl. FM1介质下轮轨试样的磨损率明显降低,仅为干态下的23%和41%;FM2介质下车轮试样的磨损率略高于干态下,钢轨试样的磨损率为干态下的64%.干态和FM2介质下轮轨试样表面出现起皮、剥落及明显的疲劳裂纹,试样剖面出现多层裂纹、支裂纹和次表层裂纹;FM1介质下轮轨试样损伤轻微,试样表面出现轻微起皮和点蚀,试样剖面出现少量的单层微裂纹,FM1可有效减缓轮轨的磨损与损伤. 展开更多

关键词 水基摩擦改性剂 轮轨材料 黏着系数 磨损 损伤

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不同轮轨材料硬度匹配行为及其机制的初步研究 被引量：3

6

作者 刘吉华 赵铮 +3 位作者 林群煦 李永健 何成刚 刘启跃 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期135-143,共9页

合理的轮轨材料硬度匹配能够显著提高列车的运行安全,为探究不同轮轨材料的硬度匹配行为及机制,利用MMS-2A摩擦磨损试验机对不同轮轨材料进行相应的匹配试验。结果表明:低轴质量下随着轮轨材料硬度比的升高,轮轨间主要磨损机制由磨粒磨... 合理的轮轨材料硬度匹配能够显著提高列车的运行安全,为探究不同轮轨材料的硬度匹配行为及机制,利用MMS-2A摩擦磨损试验机对不同轮轨材料进行相应的匹配试验。结果表明:低轴质量下随着轮轨材料硬度比的升高,轮轨间主要磨损机制由磨粒磨损向疲劳磨损和氧化磨损过渡,轮轨材料整体的耐磨性显著提高;高轴质量下轮轨接触应力显著增大,轮轨硬度比的增大能够显著地减轻轮轨材料间的磨粒磨损,轮轨材料整体的耐磨性显著提高。因此,在现有轮轨接触条件下适当增大车轮硬度,使车轮硬度接近钢轨硬度能够显著改善轮轨材料磨损状态,而且对于重载工况效果更为明显。 展开更多

关键词 轮轨材料 硬度匹配 磨损机制 研究展望

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滑差对重载列车轮轨黏着特性与表层损伤的影响 被引量：2

7

作者 李春红 闵林峰 +1 位作者 沈明学 熊光耀 《华东交通大学学报》 2021年第1期100-105,共6页

在自行研制的小型轮轨滚动磨损实验机上,以CL60车轮钢和U71Mn钢轨钢配副为研究对象,通过控制轮轨的转速,研究滑差对重载列车轮轨黏着特性与表层损伤的影响。结果表明:滑差对轮轨黏着特性存在显著影响,在所测试的若干工况下,随滑差增大,... 在自行研制的小型轮轨滚动磨损实验机上,以CL60车轮钢和U71Mn钢轨钢配副为研究对象,通过控制轮轨的转速,研究滑差对重载列车轮轨黏着特性与表层损伤的影响。结果表明:滑差对轮轨黏着特性存在显著影响,在所测试的若干工况下,随滑差增大,轮轨黏着系数增大;滑差影响轮轨的磨损量,随滑差增大,轮轨磨损量增加;轮轨表面硬度随滑差增大提高;不同滑差下轮轨表面磨损机制不同,纯滚动摩擦时轮轨以疲劳损伤为主;随滑差的增加,轮轨表面磨损机制由轻微的疲劳磨损转变为黏着磨损。此外,在相同滑差下,车轮表面损伤程度较钢轨严重。 展开更多

关键词 轮轨材料 重载列车 黏着系数 滑差 磨损

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不同轴重下轮轨损伤行为研究 被引量：2

8

作者 刘吉华 翟玉江 +1 位作者 陈水友 刘启跃 《五邑大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第4期40-48,共9页

利用MMS-2A摩擦磨损试验机开展轮轨滚动接触模拟试验,探讨研究了轮轨试样在不同轴重下的损伤特性.结果表明:轴重的增加使得轮轨间摩擦系数变大,车轮和钢轨的磨损加剧,其主要磨损机制由轻微剥落向严重剥落发展.随着轴重的增加,轮轨试样... 利用MMS-2A摩擦磨损试验机开展轮轨滚动接触模拟试验,探讨研究了轮轨试样在不同轴重下的损伤特性.结果表明:轴重的增加使得轮轨间摩擦系数变大,车轮和钢轨的磨损加剧,其主要磨损机制由轻微剥落向严重剥落发展.随着轴重的增加,轮轨试样断面累积塑性变形厚度以及疲劳裂纹萌生的概率都显著增大.在相同轴重下,钢轨试样累积的塑性变形厚度较大,疲劳裂纹萌生的概率也大.随着轴重的增加,轮轨试样疲劳裂纹扩展速率变大,疲劳损伤明显加重. 展开更多

关键词 轴重 磨损 轮轨材料 塑性变形 疲劳

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高速轮轨材料匹配的滚动接触磨损性能 被引量：11

9

作者 曾东方 鲁连涛 +3 位作者 张远彬 张继旺 朱旻昊 金学松 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第13期183-189,共7页

为了研究高速铁路轮轨材料匹配对轮轨摩擦副滚动接触磨损性能的影响,将三种高速车轮材料分别与钢轨材料匹配,利用滚动接触摩擦磨损试验机测试各摩擦副磨损率,比较研究成分变化对车轮材料力学性能和轮轨摩擦副滚动接触磨损性能的影响。... 为了研究高速铁路轮轨材料匹配对轮轨摩擦副滚动接触磨损性能的影响,将三种高速车轮材料分别与钢轨材料匹配,利用滚动接触摩擦磨损试验机测试各摩擦副磨损率,比较研究成分变化对车轮材料力学性能和轮轨摩擦副滚动接触磨损性能的影响。结果表明,在常规的高速车轮材料中增加碳的质量分数能提高材料的强度和抗磨损性能,但材料塑韧性下降;在常规的高速车轮材料中适当地调整合金成分的质量分数能更大幅度地提高材料强度和抗磨损性能,同时保持材料塑韧性基本不变。滚滑条件下,车轮材料应变硬化程度的高低不影响车轮材料的抗磨损性能,试验前车轮材料初始硬度的高低是决定其抗磨损性能的主要因素。钢轨材料的磨损率随对应车轮硬度的增加而增加,且近似呈线性关系。 展开更多

关键词 轮轨材料匹配 碳的质量分数 合金成分质量分数 力学性能 滚动接触磨损

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载荷对D2车轮钢滑动磨损表层微观组织和性能影响

10

作者 刘春鹏 张关震 +3 位作者 李传维 顾剑锋 索忠源 任瑞铭 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期150-159,共10页

目的研究滑动磨损条件下,载荷变化对D2车轮钢表层微观组织和磨损性能的影响。方法利用MRH-30(环块)滑动摩擦磨损试验机进行滑动磨损试验。使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和场发射透射电镜(TEM)等设备,分析... 目的研究滑动磨损条件下,载荷变化对D2车轮钢表层微观组织和磨损性能的影响。方法利用MRH-30(环块)滑动摩擦磨损试验机进行滑动磨损试验。使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和场发射透射电镜(TEM)等设备,分析滑动磨损后表层微观组织、表面磨损形貌和硬度变化。结果不同载荷条件下,随着磨损时间的增加,轮轨试样磨损量逐渐增加。200 N载荷条件下,(环状)车轮试样的磨损量大于100 N车轮试样磨损量,但200 N钢轨(块状)试样的磨损量却低于100 N钢轨试样。滑动磨损后,在不同载荷条件下,车轮试样表面主要形成长条状白层和不连续的月牙状白层。在200 N载荷条件下,由于车轮试样的磨损量较高,其白层厚度和表面白层硬度都小于100 N载荷条件下的车轮试样。在200 N载荷条件下,车轮试样表面更易形成不连续的月牙状白层。由于轮轨试样表面存在微凸体,高载荷会加速车轮试样表面局部微凸体发生严重塑性变形,导致月牙状白层的形成。在白层内片状渗碳体发生明显溶解和铁素体晶粒显著细化。结论车轮表面白层对磨损性能有明显影响。滑动磨损过程中,高载荷条件下,月牙状白层和周边微观组织界面易形成裂纹,裂纹会逐渐沿着界面向内部扩展,导致不连续月牙状白层发生剥落,降低车轮试样表面的硬度,加速车轮试样磨损。另一方面,高载荷会加速无白层区域塑性变形,导致其形成棘轮失效,从而加速磨损。 展开更多

关键词 轮轨关系 D2/U71Mn轮轨材料 滑动磨损 白层 磨损机制

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轮轨硌伤诱发滚动接触疲劳机制的材料影响 被引量：1

11

作者 尹利钧 赵鑫 +3 位作者 张笃超 罗易飞 温泽峰 周韶博 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期41-49,共9页

利用GPM-30滚动接触疲劳磨损试验机,在油润滑条件下试验研究轮轨材料对丝锥硌伤诱发局部滚动接触疲劳(LRCF)的影响,涉及ER8高速车轮钢、U71MnG高速钢轨钢,以及1280 MPa和1380 MPa级的贝马复相、PG4、PG5等4种新开发的重载钢轨钢。发现... 利用GPM-30滚动接触疲劳磨损试验机,在油润滑条件下试验研究轮轨材料对丝锥硌伤诱发局部滚动接触疲劳(LRCF)的影响,涉及ER8高速车轮钢、U71MnG高速钢轨钢,以及1280 MPa和1380 MPa级的贝马复相、PG4、PG5等4种新开发的重载钢轨钢。发现硌伤诱发的剥离掉块仅发生在硬度低于300 HV的ER8和U71MnG高速轮轨材料,且只有在硌伤深度超过150~200μm的临界值时发生,对于硬度高于400 HV的重载钢轨材料,表面硌伤不太可能诱发局部滚动接触疲劳。试样表面和剖切观测显示,初始疲劳裂纹可萌生于硌伤内部和前、后沿,底部萌生的裂纹更容易导致包含深裂纹和大块剥离的局部滚动接触疲劳,后沿比前沿更容易萌生初始裂纹。与U71MnG高速钢轨相比,硬度更低的ER8高速车轮钢试样上硌伤引发剥离掉块的可能性更高,但U71MnG钢轨钢试样上萌生的初始裂纹可扩展得更宽、更深,更易引发大块剥离,局部滚动接触疲劳造成的后果更严重。 展开更多

关键词 轮轨材料 硌伤 局部滚动接触疲劳 双盘试验 油润滑 高速轮轨钢 重载钢轨钢

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打磨参数对钢轨打磨磨石磨损与材料去除影响研究 被引量：5

12

作者 张沭玥 周坤 +2 位作者 王文健 郭俊 刘启跃 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期327-333,共7页

为研究打磨参数对钢轨打磨磨石磨损的影响,利用SOLIDWORKS三维软件建立了钢轨打磨模型,在DEFORM-3D有限元软件中设置相应的仿真参数,仿真分析了打磨转速、进给速度及打磨深度对打磨磨石磨损的影响,研究了钢轨材料去除量随打磨参数的变... 为研究打磨参数对钢轨打磨磨石磨损的影响,利用SOLIDWORKS三维软件建立了钢轨打磨模型,在DEFORM-3D有限元软件中设置相应的仿真参数,仿真分析了打磨转速、进给速度及打磨深度对打磨磨石磨损的影响,研究了钢轨材料去除量随打磨参数的变化情况.结果表明:打磨磨石磨损量随打磨距离近似呈线性增长趋势;打磨磨石磨损量随打磨转速和打磨深度的增加而增加,随进给速度的增加而减小;钢轨材料打磨去除量变化趋势同打磨磨石的磨损量相一致,而且二者的变化原因也是相辅相成的.研究结果为现场钢轨打磨参数优化提供了重要的理论依据. 展开更多

关键词 钢轨打磨 DEFORM-3D 打磨磨石磨损 钢轨去除量

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单一金相组织下轮轨材料摩擦磨损实验研究 被引量：1

13

作者 巩友飞 周玉双 《山东农业大学学报（自然科学版）》 北大核心 2019年第3期520-523,共4页

运行中的高速列车,轮轨间横向与径向相对摩擦运动会对轮轨产生不可忽视的破坏作用。本文以车轮钢 CL60和钢轨钢 U71Mn 的单一金相组织试件为研究对象,使用销-盘式摩擦磨损试验机进行了不同滑动速度和不同接触应力下轮轨材料的滑动磨损... 运行中的高速列车,轮轨间横向与径向相对摩擦运动会对轮轨产生不可忽视的破坏作用。本文以车轮钢 CL60和钢轨钢 U71Mn 的单一金相组织试件为研究对象,使用销-盘式摩擦磨损试验机进行了不同滑动速度和不同接触应力下轮轨材料的滑动磨损试验研究。结果表明:在不同滑动速度和接触压力下,单一金相组织轮轨摩擦副的平均摩擦系数或磨损率随金相组织的变化趋势基本一致,相同组织摩擦副的平均摩擦系数或磨损率小于相异组织摩擦副的平均摩擦系数或磨损率;随着滑动速度或接触应力的增大,轮轨平均摩擦系数或磨损率逐渐减小并趋于稳定趋势。 展开更多

关键词 轮轨材料 滑动摩擦 金相组织 摩擦系数 磨损率

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车轮磨耗计算模型及其数值方法 被引量：38

14

作者 李霞 金学松 胡东 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期193-200,共8页

综述国内外车轮磨耗理论模型及其数值方法,提出基于车辆轨道垂、横向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和材料摩擦磨耗模型为一体的车轮磨损计算模型,并发展相应的数值方法。模型中车辆结构和钢轨下部结构被简化成等效质量、弹簧和阻尼系统... 综述国内外车轮磨耗理论模型及其数值方法,提出基于车辆轨道垂、横向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和材料摩擦磨耗模型为一体的车轮磨损计算模型,并发展相应的数值方法。模型中车辆结构和钢轨下部结构被简化成等效质量、弹簧和阻尼系统,而钢轨用Euler梁代替,并考虑它的垂向、横向弯曲变形和扭转变形。利用修改的KALKER三维弹性体非Hertz滚动接触理论和相应的数值方法计算轮轨蠕滑力和滑动量等参量;根据Archard材料磨损模型计算车轮的磨耗深度。利用该模型和相应的数值方法分析不同曲线半径情况下车轮的磨损情况,结果表明该模型可以较好地模拟车轮磨损的演化过程。给出列车通过曲线半径为350m时车轮的磨损情况。数值结果表明,每个转向架下前轮对比后轮对磨耗严重,外轨上的车轮比内轨上的车轮磨耗严重。 展开更多

关键词 车轮磨耗 车辆轨道动力学 轮轨接触 材料磨损 车轮型面

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