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[摘 要]本文通过对车辆车轮故障分析，主要对踏面剥离损伤进行踏面宏观相貌特征及金相组织相貌特征分析得出失效机理，并根据故障原因制定了预防措施。
[关键词]车轮；故障；失效；措施
中圖分类号： U266 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0073-01
车轮是铁路客车、货车及机车车辆不可缺少的重要走行部件，它们在机车车辆主要体现是安全可靠地承担载荷和在钢轨上快速行驶等功能，当它丧失其应有的的功能时，即称其为失效。从车辆运用方面来看，其失效反映在磨耗、疲劳裂纹、剥离、掉块、崩轮等。从丧失功能的程度来看，车轮失效可归纳为危及行车安全、失去安全工作能力、超过规定的失效判据等三种情况。从统计分析角度来看，其失效可分为早期失效、随机失效、疲劳失效。
车轮踏面剥离是客车车辆车轮运用中行车的重要损伤类型之一。以下我们将以车轮剥离损伤进行进一步研讨。
1 剥离故障分类
剥离：是车轮在运用中由于热机械作用和接触疲劳作用而在踏面局部或圆周上表现的裂纹萌生和金属剥离损伤的现象。
剥离的主要失效类型为：接触疲劳剥离、局部接触疲劳剥离、制动剥离、局部擦伤剥离。
2 接触疲劳剥离
1）踏面宏观相貌特征：位于踏面轮轨接触的圆周部位，呈不规则的网状或鱼鳞状裂纹，沿裂纹处层装剥离掉块。
2）金相组织形貌特征：表层金属塑性变形，裂纹从踏面萌生和沿塑性变形方向倾斜向下发展。剥离层深度和塑性层深度和塑性变形深度相对应。
3）形成机理：外因为轮轨摩擦、轮轨接触应力。内因：钢的强度、钢中夹杂物的含量和大小。另外的解释：由于轮轨之间存在复杂且较大的动载荷作用，接触表面和体内的应力已超出轮轨材料的弹性极限，材料发生塑性变形，在反复载荷的作用下塑性变形将会累积增加，材料达到韧性极限，以至材料丧失承载能力发生开裂 。
3 局部接触疲劳剥离
1）踏面宏观相貌特征：踏面局部有不规则的网状裂纹，沿裂纹处层状剥离掉块，掉块处有时会观察到贝纹装疲劳弧线特征。
2）金相组织形貌特征：剥离处存在非金属夹杂物，裂纹是从夹杂物处萌生和发展。
3）形成机理：钢种低倍夹杂物随机存在，分布没有规律。当夹杂物出现在车轮的踏面或次表层某个位置时，即在轮轨最大接触剪应力区附近存有条状氧化物夹杂时，在轮轨接触应力的作用下，轮轨间最大接触剪应力区产生的塑性变形，则塑性变形将在这种坚硬而不易变形的氧化物夹杂前受阻，而产生的应力集中。
4 制动剥离
1）踏面宏观相貌特征：位于踏面制动的圆周部位，呈刻度状或龟纹装裂纹，或麻坑装剥离，沿裂纹处层装剥离掉块。
2）金相组织形貌特征：表层的金相组织主要为热影响层和马氏体白层，热裂纹垂直于热影响层或起源于马氏体白层处。剥离层深度和热影响层或塑性变形层深度相对应。
3）形成机理：滑动或滚动摩擦、马氏体相应和轮轨接触力。表现于踏面闸瓦制动的车轮上，综合因素较为复杂。
5 局部擦伤剥离
1）踏面宏观相貌特征：局部龟纹装裂纹，裂纹周围可见浅色椭圆形或圆形边界，沿裂纹处踏面局部层状剥离掉块。
2）金相组织形貌特征：表层的金相组织主要为马氏体白层和热影响层。裂纹垂直于马氏体白层。剥离层深度和马氏体层深度相对应。
3）形成机理：滑动摩擦、马氏体相应。与运用有关。
6 原因分析
现有车轮产品和运用条件之间的适应性问题；车轮剥离与车轮本身冶金制造缺陷关系不大，而是在具备一定外因（速度、线路、环境、制动、载重等）条件作用下与车轮本身的综合材质性能有关，研究和解决车轮剥离问题必须以机车车辆、轮、轨三方面的系统化研究为基础。经对客车车轮运行的跟踪、调研并对近几年车轮的典型故障进行分析得出：
1）南北差异较大，客货混运线路为主，网运密度大
2）车轮材料、线路运用条件、机车车辆结构、制动因素、环境因素等
3）质量异议矛盾 、技术标准理解矛盾
7 对策和解决方案
1）接触疲劳剥离是由于钢的强度较低，而在轮轨接触应力作用下产生的一种损伤。所以要防止接触疲劳剥离的产生提高钢的屈服强度。
2）在局部接触疲劳剥离伤损中，踏面表层和次表层存在脆性夹杂物是萌生裂纹的主要原因，加强钢的冶金质量的控制和检验。
3）推广磨耗型踏面，减少轮轨接触应力。
4）选用散热性能较好的闸瓦，导致制动剥离的马氏体白层是由踏面制动时轮瓦接触部位摩擦生热而形成，所以应选用导热性较好的铸铁闸瓦，以防止马氏体白层的形成。
5）采用盘型制动的方法，以防止踏面制动时产生的热损伤。
6）加装电子防滑器以减少擦伤的出现。
参考文献：
[1]《轮轴装修工》郭泽兵主编中国铁道出版社 2009年
[2]《铁路客车轮轴组装及检修管理规则》中国铁道出版社 2014年
[3]《车辆制造与修理工艺学》陈世和，吴绍忠主编 中国铁道出版社 1988年
[4]《铁路客车运用维修规程》中国铁道出版社 2015年
[关键词]车轮；故障；失效；措施
中圖分类号： U266 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）41-0073-01
车轮是铁路客车、货车及机车车辆不可缺少的重要走行部件，它们在机车车辆主要体现是安全可靠地承担载荷和在钢轨上快速行驶等功能，当它丧失其应有的的功能时，即称其为失效。从车辆运用方面来看，其失效反映在磨耗、疲劳裂纹、剥离、掉块、崩轮等。从丧失功能的程度来看，车轮失效可归纳为危及行车安全、失去安全工作能力、超过规定的失效判据等三种情况。从统计分析角度来看，其失效可分为早期失效、随机失效、疲劳失效。
车轮踏面剥离是客车车辆车轮运用中行车的重要损伤类型之一。以下我们将以车轮剥离损伤进行进一步研讨。
1 剥离故障分类
剥离：是车轮在运用中由于热机械作用和接触疲劳作用而在踏面局部或圆周上表现的裂纹萌生和金属剥离损伤的现象。
剥离的主要失效类型为：接触疲劳剥离、局部接触疲劳剥离、制动剥离、局部擦伤剥离。
2 接触疲劳剥离
1）踏面宏观相貌特征：位于踏面轮轨接触的圆周部位，呈不规则的网状或鱼鳞状裂纹，沿裂纹处层装剥离掉块。
2）金相组织形貌特征：表层金属塑性变形，裂纹从踏面萌生和沿塑性变形方向倾斜向下发展。剥离层深度和塑性层深度和塑性变形深度相对应。
3）形成机理：外因为轮轨摩擦、轮轨接触应力。内因：钢的强度、钢中夹杂物的含量和大小。另外的解释：由于轮轨之间存在复杂且较大的动载荷作用，接触表面和体内的应力已超出轮轨材料的弹性极限，材料发生塑性变形，在反复载荷的作用下塑性变形将会累积增加，材料达到韧性极限，以至材料丧失承载能力发生开裂 。
3 局部接触疲劳剥离
1）踏面宏观相貌特征：踏面局部有不规则的网状裂纹，沿裂纹处层状剥离掉块，掉块处有时会观察到贝纹装疲劳弧线特征。
2）金相组织形貌特征：剥离处存在非金属夹杂物，裂纹是从夹杂物处萌生和发展。
3）形成机理：钢种低倍夹杂物随机存在，分布没有规律。当夹杂物出现在车轮的踏面或次表层某个位置时，即在轮轨最大接触剪应力区附近存有条状氧化物夹杂时，在轮轨接触应力的作用下，轮轨间最大接触剪应力区产生的塑性变形，则塑性变形将在这种坚硬而不易变形的氧化物夹杂前受阻，而产生的应力集中。
4 制动剥离
1）踏面宏观相貌特征：位于踏面制动的圆周部位，呈刻度状或龟纹装裂纹，或麻坑装剥离，沿裂纹处层装剥离掉块。
2）金相组织形貌特征：表层的金相组织主要为热影响层和马氏体白层，热裂纹垂直于热影响层或起源于马氏体白层处。剥离层深度和热影响层或塑性变形层深度相对应。
3）形成机理：滑动或滚动摩擦、马氏体相应和轮轨接触力。表现于踏面闸瓦制动的车轮上，综合因素较为复杂。
5 局部擦伤剥离
1）踏面宏观相貌特征：局部龟纹装裂纹，裂纹周围可见浅色椭圆形或圆形边界，沿裂纹处踏面局部层状剥离掉块。
2）金相组织形貌特征：表层的金相组织主要为马氏体白层和热影响层。裂纹垂直于马氏体白层。剥离层深度和马氏体层深度相对应。
3）形成机理：滑动摩擦、马氏体相应。与运用有关。
6 原因分析
现有车轮产品和运用条件之间的适应性问题；车轮剥离与车轮本身冶金制造缺陷关系不大，而是在具备一定外因（速度、线路、环境、制动、载重等）条件作用下与车轮本身的综合材质性能有关，研究和解决车轮剥离问题必须以机车车辆、轮、轨三方面的系统化研究为基础。经对客车车轮运行的跟踪、调研并对近几年车轮的典型故障进行分析得出：
1）南北差异较大，客货混运线路为主，网运密度大
2）车轮材料、线路运用条件、机车车辆结构、制动因素、环境因素等
3）质量异议矛盾 、技术标准理解矛盾
7 对策和解决方案
1）接触疲劳剥离是由于钢的强度较低，而在轮轨接触应力作用下产生的一种损伤。所以要防止接触疲劳剥离的产生提高钢的屈服强度。
2）在局部接触疲劳剥离伤损中，踏面表层和次表层存在脆性夹杂物是萌生裂纹的主要原因，加强钢的冶金质量的控制和检验。
3）推广磨耗型踏面，减少轮轨接触应力。
4）选用散热性能较好的闸瓦，导致制动剥离的马氏体白层是由踏面制动时轮瓦接触部位摩擦生热而形成，所以应选用导热性较好的铸铁闸瓦，以防止马氏体白层的形成。
5）采用盘型制动的方法，以防止踏面制动时产生的热损伤。
6）加装电子防滑器以减少擦伤的出现。
参考文献：
[1]《轮轴装修工》郭泽兵主编中国铁道出版社 2009年
[2]《铁路客车轮轴组装及检修管理规则》中国铁道出版社 2014年
[3]《车辆制造与修理工艺学》陈世和，吴绍忠主编 中国铁道出版社 1988年
[4]《铁路客车运用维修规程》中国铁道出版社 2015年