机车车辆车轴的保护和修复

    车轴是列车运行的关键部件，其与车轮、轴承和制动盘等零件均采用过盈配合连接。车轴在列车运行过程中承受着交变载荷和轴颈后部的对称弯曲应力，因此，在车轴与轴承过盈配合的轴颈表面上，或在与轮毂过盈配合的轮座表面上，或在与机车传动齿轮过盈配合的齿轮嵌入部均可产生微动。该微动所造成的表面损伤包括：产生氧化磨屑；表面形貌变化；表面、亚表面塑性变形或出现微观裂纹。微动会降低过盈量和退轮力，还会在循环应力作用下引起裂纹的扩展，导致车轴疲劳强度降低或早期断裂。由此可见，车轴的微动损伤是危及行车安全的巨大隐患。

    从国内外经验来看，为防止车轴轮座处的微动损伤，在车轴的制造过程中，除采用合理的结构设计措施以外，在工艺上还采用了表面强化措施，其中包括在车轴轮座表面喷涂一种能与基体牢固结合的特殊覆盖层—钼和氧化钼。经过喷钼处理后的车轴，一方面可以防止压装车轮时拉伤车轴配合表面；另一方面，可消除配合表面的微动损伤，提高车轴的疲劳强度。德国e120机车及ice动力车车轴轮座处均采用了喷钼处理。实践证明喷钼层具有良好的抗擦伤性能，能防止轮轴装拆时拉伤车轴表面。

    俄罗斯在喷涂修复车轴轴颈方面进行了大量的研究，并进行了生产性试验。研究发现电弧喷涂0.15～0.2omm厚度钼喷涂层可提高预磨试样疲劳极限的4o％，而经滚压的试样提高11.5％。随着单面涂层厚度增大到1.5 mm，带涂层试样的疲劳极限也随着增加。对于只进行滚压而不喷涂的车轴而言，疲劳极限随试验次数增加而下降的情况非常明显；而对喷涂试样而言，在试验次数增加至1000次循环时疲劳极限并不降低。此技术已经在乌克兰斯塔勒斯克车辆修理工厂进行了修复车辆车轴轴颈工艺的生产性试验。部分货车经1o万km运行表明，涂层状态是令人满意的。

    利用金属喷涂的方法治理车轴轴颈可以获得很高的经济效益，据俄罗斯方面统计，车辆车轴2个轴颈的喷涂修复成本大约是新车轴成本的8％；机车车轴2个轴颈的喷涂修复成本大约是车轴制造成本的5％。卡纳什车辆修理工厂喷涂500根轴颈磨损的车轴，预计每根轴可获得6o万卢布(1995年价格)的收益。国内方面，北京交通大学、戚墅堰机车车辆研究所在应用热喷涂修复车轴方面也开展了研究工作他们将fe、ni、cr及a1合金粉末喷涂于模拟试验轴表面，然后进行模拟车轴工况的微动损伤试验。研究发现，涂层的层状结构有利于阻止微动作用下表面裂纹向纵深扩展形成疲劳裂纹，提高了车轴的抗微动疲劳能力和使用寿命。对比1.0mm和0.5mm厚度的涂层，在选定的试验条件下，0.5mm厚的修复涂层具有较高的耐微动疲劳和磨损能力，能延长车轴使用寿命。