CRH2型动车研磨子产生缺陷及其对策研究

凌 春 上海铁路局上海经济开发公司

研磨子是CRH2型动车组踏面清扫装置上的一个重要部件，在车辆运行过程中能够清除附着在车轮踏面上的锈迹、油脂以及各种对车轮踏面有所损伤的杂质，在制动时贴在踏面上进行清扫，保证车轮踏面具有很好的表面状态，也是保证动车组缩短制动距离、预防车辆滑行的重要零件。由于研磨子在生产中产生裂纹、气泡等缺陷，不但影响产品质量，严重时还会影响行车安全。为此，通过调整产品配方和工艺，从生产和试验中不断吸取经验，提高研磨子产品质量，保证动车行车安全。

1 内部裂纹和气泡

1.1 动车研磨子生产中产生内部裂纹和气泡的原因

动车研磨子生产中产生内部裂纹如图1所示。

图1 研磨子内部裂纹图

研磨子内部裂纹和气泡的产生是由于气体在内部积压无法排除所致。研磨子生产中产生气体主要由以下两个方面：一是研磨子原材料中部分材料易吸水，在压机操作中，由于用的是热压，致使材料自身中产生水蒸气；二是研磨子生产本身就是一个缩合反应，在压制过程中，材料在受热后分解，产生化学反应，生成水蒸气。由于水蒸汽在压机操作时积聚在研磨子内而未排出，导致产生裂纹和气泡。

研磨子由于压机温度低，使研磨子未完全固化，在热处理时，研磨子重新固化，生成气体，也会导致研磨子产生裂纹和气泡。

研磨子在混料时不均匀，导致后工序压制或热处理时研磨子固化程度和速度不均匀。

1.2 研磨子内部裂纹和气泡解决办法

（1）缩短原材料存放时间。采购部门应密切关注现场原材料使用情况，并且与供应商取得联系，把握好原材料取用和供应的衔接，确保原材料能在最短时间内使用。

（2）对研磨子原材料进行烘干。由于研磨子原材料有吸水性，常常能看到材料结成小块，为确保使用的干燥性，需对研磨子原材料进行烘干，现规定烘干时间为大于4 h，烘干温度在70℃左右。

（3）减少改性树脂的用量。由于树脂在升到一定温度后会进行缩合反应，同时放出气体，树脂多虽然能增加产品的强度，但同时也会放出大量的气体，增加了排气的难度，故应在制定配方时控制树脂的用量。

（4）增加放气次数。由于压制过程也是一个放气过程，现公司规定每隔90 s进行放气，使内部气体能及时排除，不至于由于气体内部积压而使研磨子内部产生裂纹。

（5）增加压机温度。要避免研磨子在热处理时放出气体，必须使研磨子在压制时把改性树脂全部固化，所以必须在压制时把温度提高到能使树脂全部固化的程度。但不能把温度调得太高，因为压制温度一高，研磨子表面会迅速固化，内部气体就不利于排出，压机出瓦后容易产生气泡和裂纹。

（6）合理设计工装模具。首先设计排气槽时，必须考虑排气的可靠性和可操作性。其次设计脱模工装时，脱模装置在研磨子上的力需均匀，避免研磨子弧面应受力不均出现裂纹。最后模具应设计加热管，确保压机内4个研磨子模腔温度均匀，避免由于各个研磨子固化速度和程度不均，导致应力分布不均而产生裂纹。

（7）混料需均匀。研磨子在混料时首先选择好混料机，由于研磨子材料中有金属粉末、非金属粉末，选择左右混料的混料机时，金属粉末由于自身比重大而沉入底部。所以应选择上下混料的混料机。而且在混料时，必须延长混料时间，确保研磨子原材料均匀。

2 表面裂纹

2.1 研磨子生产中产生表面裂纹的原因

研磨子在生产过程中，树脂有着增强粘结和强度的作用，当树脂过少时，粘结力不够，容易在压制后产生表面裂纹（如图2所示）。

在热处理时由于温度过高会使研磨子中改性树脂进一步产生化学反应，体积收缩，总成材料产生应力，形成表面裂纹。

产品在压制时，压机保温时间不够也将引起研磨子表面疏松和裂纹。

图2 研磨子表面裂纹图

2.2 研磨子表面裂纹解决办法

（1）控制原材料改性树脂用量。调整产品配方，对改性树脂进行微调，调整后，既能使产品产生足够的粘结力，也能控制受热后产品放出的气体。

（2）适当降低热处理温度。热处理温度过高会形成研磨子材料产生应力收缩，导致裂纹，为达到研磨子内外固化均匀，最好降低热处理温度，但不能过低，防止热处理过程不能增强研磨子的强度。

（3）延长压制保温保压时间。保温保压时间短，研磨子表面虽已固化，但内部还未完全固化，卸压后气体膨胀，由于材料强度不够，使研磨子产生上下脱节。

3 研磨子瓦背孔不饱满

3.1 研磨子瓦背孔不饱满的原因

（1）压力过低，研磨子无法被压严实。

（2）研磨子原材料流动性差，原材料干燥时间过长或温度过高，使树脂开始固化，导致流动性急剧降低。

3.2 研磨子瓦背孔不饱满解决办法

（1）增加压机压力。不仅能增加研磨子的严实度，同时能增加研磨子的强度，不至于产品出现压不实的情况。

（2）严格控制原材料的干燥温度和时间。适当降低干燥温度，使原材料保持原来属性，同时减少干燥时间，以控制原材料水分0.35%为准。

4 外角缺陷

4.1 外角缺陷的原因

外角缺陷是由于压机模腔内模具由于受到长期磨损而产生了变形。

4.2 外角缺陷的解决办法

定期对模具进行保养，并要求操作人员和检查人员对每块压制出的研磨子进行测量，一旦发现研磨子由于模具损坏而出现缺陷的，立刻更换新模具，并对旧模具进行修整。

对脱模装置进行整修。脱模装置设置不合理，使各部面受力不均匀，导致脱模装置面受理也不均匀，长期受力，导致模具薄壁处出现变形。通过整修脱模装置，使各部面受力均匀，确保模具正常运作。

5 焊接缺陷

5.1 焊接缺陷的原因

焊接缺陷是由于瓦背上背板和下背板焊接时，没有紧密贴合，以至于在搬运中磕磕碰碰导致虚焊或脱焊的情况。

5.2 焊接缺陷的解决办法

焊接操作时，保证上背板和下背板紧密贴合。要求瓦背焊接工严格按照工艺作业指导书操作，合理摆放研磨子上、下背板，焊接时，检查焊接情况，确保焊缝无杂质、气孔。

上下工序严格交接。焊接后，交给下道工序，下道工序需严格检查瓦背情况，全数检查合格后，才能交接，确保不合格品不流入下道工序。

6 结束语

实践表明，这些措施符合生产实际，对降低生产中产品的不合格率非常有效。经过对生产研磨子产品的各理化性能、机械性能和摩擦性能的试验，各项指标均能符合要求，而且也经过了铁科院1：1型式摩擦试验，未在试验中出现裂纹、掉块、镶嵌等质量问题。