1理化檢驗
1.1宏觀分析
車輪直徑為600mm、寬度為100mm、輪緣高度為20mm.該起重機車輪在使用不到1a時間出現(xiàn)較嚴重的啃軌現(xiàn)象，并且所有車輪均為內(nèi)側(cè)啃軌，發(fā)生斷裂部位均在內(nèi)側(cè)輪緣根部?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，斷裂的內(nèi)側(cè)輪緣向里發(fā)生了較大彎曲，說明在斷裂前輪緣經(jīng)歷了較大的塑性變形。經(jīng)檢查，車輪其他部位未出現(xiàn)裂紋、疤痕和氣泡等明顯的缺陷。
1.2化學成分分析
依據(jù)YB/T036.3―1992《冶金設(shè)備制造通用技術(shù)條件鑄鋼件》中對ZG50SiMn化學成分規(guī)定，采用美國LCP電感耦合等離子光譜發(fā)生儀，在斷裂脫落的輪緣基體上取樣進行化學成分分析，結(jié)果見1.可知車輪基體的化學成分中C含量滿足標準要求，但S含量偏高，Si、Mn含量明顯偏低。
1.3顯微組織分析
在輪緣斷口附近切取試樣進行顯微組織分析。
經(jīng)含有洗滌劑的超聲波清洗機中清洗，干燥、磨光、拋光后利用4硝酸酒精溶液進行腐蝕。金相組織依據(jù)GB/T13298―1991《金屬顯微組織評定方法》，采用DMM-440C倒置金相顯微鏡進行觀察，顯微組織觀察依據(jù)GB/T17359―1998《掃描電子顯微鏡分析方法通則》，采用日立S-3400N電子顯微鏡進行觀察，組織由白色鐵素體 黑色珠光體組成，鐵素體沿原奧氏體晶界分布，數(shù)量相對較少，未發(fā)現(xiàn)粗大的魏氏組織，基體上分布較多的氣孔和黑色夾雜物，氣孔約為10μm，黑色夾雜物約為2μm，且在氣孔四周有1層白色區(qū)域，見2，厚度約為2μm，對氣孔進行能譜分析，表明氣孔周圍S含量較多，且四周的白亮層是脫碳層，可見在車輪鑄造工藝過程中產(chǎn)生了大量的氣孔和夾雜。
1.4硬度檢驗
對輪緣斷裂部分取樣進行硬度檢驗，結(jié)果表明最高硬度為23.6HRC，最低硬度為20.6HRC.
根據(jù)JB/T6392.2―1992《起重機車輪技術(shù)條件》，起重機輪緣內(nèi)側(cè)表面的硬度要求為(300～380)HB，為(31.5～40.8)HRC，可見其硬度值遠未達到標準要求值，初步認定該車輪未采用合理的熱處理工藝。
2分析與討論
理化檢驗的結(jié)果表明，車輪的化學成分、顯微組織和硬度等理化指標均未達到相關(guān)標準的規(guī)定，表明該車輪的質(zhì)量不合格。根據(jù)硬度測試結(jié)果可知，斷裂輪緣處的硬度遠小于其技術(shù)要求的硬度范圍(31.5～40.8)HRC，說明該車輪未按工藝要求進行淬火。該車輪輪緣硬度低，導致其疲勞強度降低，因而在運行過程中就很容易在外力作用下發(fā)生疲勞開裂。
該堆場7臺起重機均存在不同程度的啃軌現(xiàn)象，嚴重的啃軌會使車輪和軌道快速磨損，并在短時間內(nèi)報廢。起重機(http://www.qizhongji.org/ypnew_view.asp?id=824)在使用過程中，車輪內(nèi)側(cè)主要受到外加載荷和起重機自重產(chǎn)生的靜載荷PG，工作時產(chǎn)生的水平動載荷PH，小車在沿軌道運行產(chǎn)生的沖擊載荷以及與軌道側(cè)面的摩擦力PS，車輪斷裂部位的受力狀態(tài)主要為由于縱向沖擊載荷與軌道產(chǎn)生的壓應力。在設(shè)計時，起重機的大車車輪輪緣應與軌道保持一定的間隙，一般規(guī)定車輪踏面比軌道頂面寬30～40mm.橋機在正常運行時，車輪輪緣貼著軌道側(cè)面，輪緣與軌道的側(cè)面有輕微的摩擦，也屬于正常的導向作用，不會承受太大的側(cè)向水平動載荷和摩擦力，通常是裝載和卸載過程中的振動造成，并不影響起重機的使用。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，該批起重機安裝地點為填海形成的陸地，起重機在運行一段時間后，地基發(fā)生了不均勻的下沉，致使軌道間距側(cè)軌減小，而車輪跨度不變，從而導致軌道間距與車輪跨度不匹配，后者小于前者，車輪與軌道嚴重抵觸，內(nèi)輪緣緊貼著軌道側(cè)面運行，產(chǎn)生較大的摩擦阻力和側(cè)向力，車輪快速磨損，強度下降，輪緣內(nèi)側(cè)在高應力作用下發(fā)生塑性變形，并最終斷裂失效。
3結(jié)論與建議
(1)未按要求對車輪進行淬火處理，致使材料的力學性能未達到設(shè)計要求，疲勞強度降低。
(2)起重機車輪啃軌導致車輪內(nèi)緣受較大的摩擦力與側(cè)向力作用，嚴重地磨損和塑性變形，強度降低。
文章來源：中國起重機網(wǎng)(http://www.qizhongji.org/ypnew_view.asp?id=824)
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