国家标准计划《铁路用轮轨材料滚动接触疲劳磨损试验方法》由 TC183(全国钢标准化技术委员会)归口,TC183SC4(全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分会)执行 ,主管部门为中国钢铁工业协会。
主要起草单位 太原重工轨道交通设备有限公司 、西南交通大学 、冶金工业信息标准研究院 、中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所等 。
77 冶金 |
77.140 钢铁产品 |
77.140.60 钢棒和条钢 |
本项目符合《2020 年国家标准立项指南》(五)重点领域国家标准3. 装备材料与新兴领域中提出的“加快钢铁、有色金属、化工、建材等标准升级换代”的要求;本项目是中英文同时制定的项目。
国家《中长期铁路网规划》(2016-2030年),预计到2020年,全国高速铁路将由2015年底的1.9万公里增加到3万公里,对于包括钢轨和车轮在内的高速、重载列车关键材料及其部件的需求巨大。
而轮轨作为轨道交通最核心的关键部件之一,其服役行为直接关系到高速重载铁路的运营安全。
作为一个露天开放的系统,轮轨界面受服役环境、交变应力、接触状态等众多因素的综合影响,导致其服役表现为强非线性耦合特征,损伤形式与失效机制复杂多变。
车轮与钢轨作为相互影响的一对滚动摩擦副,其材料的合理匹配对复杂环境下轮轨服役具有十分关键的影响,这已成为亟需研究的一个关键基础科学问题。
轮轨作为一对摩擦副,主要在干态下服役,除了设计合理的几何型面外,轮轨材料的合理匹配对提高服役性能也具有十分关键的作用。
我国高速铁路一直铺设国产U17MnG钢轨,2017年高速车轮材料也已完成国产化并通过CRCC认证,并在复兴号动车组上考核运用。
虽然我国高速轮轨材料取得了较大发展,但当前高速铁路运营过程中存在两种硬度钢轨(U71MG、U75VG)匹配四种硬度车轮(ER8、ER8C、D2、SSWQ3R)的现象,材料匹配行为复杂;且目前针对我国高速轮轨材料的选配至今没有统一合理的设计规范及理论,尚未建立中国高速轮轨材料的标准体系。
因此,针对我国高速铁路复杂服役环境,如何实现轮轨材料的优化匹配,降低服役损伤与失效行为,保障高速轮轨服役可靠性成为亟需研究和解决的关键科学问题之一。
综上所述,复杂服役环境下轮轨材料的优化匹配已成为我国高速铁路安全运营的迫切需求,具有巨大的经济和社会价值。
然而,目前对于高速轮轨材料的匹配设计缺乏理论支撑,复杂环境下不同轮轨材质/硬度匹配的服役性能尚不清楚。
轮轨服役过程中,接触疲劳损伤总是伴随磨损而进行的,故疲劳磨损性能对轮轨服役性能具有重要的影响。
基于此,亟需制定轮轨材料滚动接触疲劳磨损试验方法及损伤评价技术规范以为推动尽快建立中国高速、重载轮轨材料的标准体系提供重要的理论依据,也为新型高速、重载轮轨材料的研发提供试验测试标准方法,支撑高速重载轮轨材料的安全可靠服役,为有效解决上述材料的国产化问题,为我国高铁发展提供科技标准支撑。
本试验方法规定了轮轨材料滚动疲劳磨损试验的试验原理、术语定义、试验系统、试样、试验方法、数据处理分析和试验报告,并对干态下轮轨材料滚动疲劳磨损进行试验评价,包括磨损性能、接触疲劳性能等。