王鹏举 陈亮培 廖传杰
株洲时代电子技术有限公司 湖南株洲 412000
摘要：城市轨道交通系统中，车辆转向架用紧固件质量、加工技术与应用状况直接影响着城市轨道交通运输效果，本文针对车辆转向架用紧固件现状与问题展开讨论与分析，探究城市轨道交通系统中车辆转向架用紧固件制造及加工技术工艺，以期为相关内容研究人员提供参考。
关键词：轨道交通；车辆转向架；紧固件；热处理
引言：现代城市轨道交通系统中，车辆类型一般选用低地板轻轨车，在经济发展水平高、人流量大的城市轨道交通中应用较为广泛，技术人员采用交流传动技术，提升轨道交通车辆运行的经济性能，同时选用轻量化、低噪声的无摇枕转向架，提高城市轨道交通车辆运输能力，进一步提升城市综合发展实力。
一、车辆转向架用紧固件现状及问题分析
（一）紧固件使用状况
当前，城市轨道交通车辆中，转向架需要利用紧固件对其进行固定，一般情况下，车辆紧固件普遍选用8.8级以上的高强度紧固件，以合金结构钢或碳素结构钢连接的连接的螺栓最为常见，其螺栓用量大约在95%，10.9级以上的螺栓用量在27%左右，其余零部件选用12.9级螺栓进行连接。该紧固件具有承载能力强、受力性能好、耐疲劳等使用优势，在轨道交通车辆转向架中应用效果较好，但在极少数情况下，车辆经过长时间行驶，重力和压力作用下，高强度紧固件仍存在断裂失效情况，对轨道交通车辆的安全、稳定运行产生影响，不同类型、不同强度螺栓失效原因不同，详细数据信息见表1内容。
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（二）紧固件技术研发背景
轨道交通车辆机组安装期间，需要一定数量的紧固件，紧固件技术研发重点在于提高紧固件质量，增强紧固件螺栓受力性能，有效减少和防止高强度紧固件出现延迟断裂现象。
（三）紧固件类别及材料
城市轨道交通车辆紧固件类型及实际选材工作，要在车辆运行风险等级规范下，选择合适的紧固件型号，强化紧固件螺栓连接尺寸、安装流程，避免螺栓断裂失效，从而导致严重的车辆运行故障。一般情况下，城市轨道交通车辆紧固件选用标准螺栓为8.8级标准，以碳素钢、碳硼钢、低合金结构钢为主要生产和制作材料，实现对高性能紧固件抗拉伸性能的强化与提升，采用规定延伸应力，提高紧固件螺栓的强度与韧性，减少车厢整体重量，减少动力能源消耗[1]。
二、市域轨道交通车辆转向架用紧固件制造加工技术工艺
（一）技术应用类型
城市轨道交通车辆转向架中紧固件螺栓生产与加工过程中，综合运用多种加工技术，提高螺栓的整体性能，确保螺栓质量符合车辆紧固件配套使用标准。
1.高强度加工技术
为提高紧固件螺栓整体质量，采用高强度加工技术，缩小螺栓直径，减轻螺栓重量，在紧固件抗拉强度为1000MPa时，解决螺栓屈强比达到90%后紧固件发生的延迟断裂问题，充分挖掘与开发高强度螺栓钢材料，减少螺栓疲劳断裂现象。
2.小型轻量加工技术
技术人员在不改变紧固件螺栓部件使用性能及形状的前提下，采用小型轻量加工技术，加快开发体小、质轻的螺栓零件，对新型紧固件材料进行深入研究，提高螺栓整体使用质量。
3.防松弛紧固技术
车辆紧固件螺栓部件的防松弛工作极为重要，采用螺栓防松弛紧固技术，将紧固件中的螺栓与紧固件之间牢固连接，有效减少和防止出现的螺栓松弛现象，同时对紧固件螺栓进行正确安装作业，强化紧固件应用效果，避免发生安全事故。
4.热加工技术
新型钢材料的应用，有效提高了车辆紧固件螺栓整体质量，通过对重要连接部位采取热加工处理，在普通大气环境下，使用马氏体不锈钢或奥氏体铁素体双相不锈钢，提升紧固件螺栓的耐腐蚀性与耐热性。
（二）科学选择材料
高强度紧固件螺栓的科学选材对车辆连接结构的稳定性与安全性起到重要作用，为此，车辆转向架紧固件安装过程中，要选择高强度螺栓对车辆各部分结构进行连接，要求螺栓材料洁净度、晶粒度、强度、塑性值等方面符合紧固件螺栓生产与制造标准。选用高强度螺栓材料，洁净度是影响螺栓整体结构的关键性因素，通过选取洁净度、晶粒度高的螺栓材料，提升螺栓的疲劳强度，同时要降低材料中的S含量，防止螺栓出现晶界偏聚、晶界脆化等情况，提高钢材料的抗变形能力，减少钢结构中的非金属物质，降低非金属夹杂物质对高强度螺栓疲劳性能造成不良影响。结合车辆紧固件螺栓生产与制造实际情况，一般选择电渣重熔材料为高强度螺栓制造的主材料，该钢材料中非金属物质含量较少，内部组织结构无明显疏松情况，具有强度高、韧性好的使用特点，同时具备较好的淬透性，适用于高强度螺栓生产与制造具体作业环节[2]。
（三）优化结构设计
城市轨道交通车辆运输过程中，如对车辆组成部分连接螺栓性能有明确要求，则需要对紧固件中高强度螺栓结构进行优化设计，提高车辆内部结构连接处螺栓使用性能，提高螺栓抗冲击、抗震动、抗荷载能力，在实际使用过程中，保证螺栓具备较强的抗疲劳性能。为强化紧固件螺栓的疲劳性能，要对螺栓整体结构进行改善与优化，主要从螺栓连接结构中的螺纹牙处入手，根据螺纹荷载分布情况，在连接应力状态下，降低螺栓所承受的应力幅，最大限度地降低螺纹牙底部集中受力程度，改善螺纹牙的载荷分布情况，完成螺栓连接结构的优化设计。为实现螺栓整体结构的优化目标，通过缩小螺栓光杆部分直径或采用空心螺杆等方式，缩小螺栓杆身截面面积，确保螺栓具备较好的静态强度，降低螺栓的刚度，增强螺栓的抗变形能力。
（四）强化工艺水平
高强度螺栓主要生产工艺选用螺纹滚压成型的方式，在进行螺栓调质作业后，利用螺栓滚压后残余的压应力，将螺栓杆身与头部相结合，对螺栓过渡圆角进行加工，减少过渡部位疲劳断裂问题。螺栓在进行滚压强化加工后，表层存在应力，需要利用金属设备对其表面进行碾平处理，使得螺栓表面具有较好的光洁度，极大降低螺栓疲劳强度，减少断裂情况。
结束语：综上所述，城市轨道交通车辆的平稳运行，需要转向架中紧固件螺栓发挥作用，技术人员通过科学选材、优化螺栓结构、强化螺栓制造工艺水平等方式，生产和制造高强度螺栓，确保车辆内部连接结构的稳定性与安全性。
参考文献：
[1]张九高,史兴原,谢家成,等.市域轨道交通车辆转向架用紧固件现状及问题[J].热处理技术与装备,2019,040(006):12-16.
[2]王艳秋,郑宇飞,王雷,等.轨道交通车辆转向架模块化配置设计方法[J].城市轨道交通研究,2020,023(004):9-14.