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车轮几种常见表面缺陷的成因、识别及检验处理

于景辉，叶斌，耿广金

(马鞍山钢铁股份有限公司)

摘 要：对车轮几种常见表面缺陷产生的原因、识别和处理进行了详细的阐述，为车轮产品表面质量检验提供了操作方法，便于检验人员在车轮检验中能够对车轮表面缺陷进行准确的识别、判定并进行相应处理。

关 键 词：火车车轮；表面缺陷；成因；识别；检验处理

0 前言

火车车轮是列车重要走行部件，其产品质量直接关系到铁路运行安全，关系到人民生命、财产的安全。车轮在生产制造过程中，由于受设备、工艺、技术、管理和操作等各个环节和诸多因素的影响，尚不能完全避免在车轮表面上产生影响质量的缺陷。只有通过最终的检查把有表面缺陷的产品剔除。因此正确对车轮的各种表面缺陷进行识别、判定和处理，将直接关系到交货产品的质量和企业的形象。笔者结合多年来的检验实际对车轮几种常见表面缺陷的成因、识别和处理进行详细介绍。

1 车轮几种常见表面缺陷的成因、识别及检验处理

1.1 折叠

折叠缺陷主要发生在车轮的内外辋面和踏面。表面折叠一般沿圆周方向，折叠的形状各异，长短、粗细不一，分布上呈单条和断续的数条不等。

折叠产生原因：成型坯辋面有台阶；轧辊老化严重；钢温低；压痕时产生飞边；辊系调整不当，车轮轧制姿态不正导致主辊辊环或导向辊参与轧制；机械手托板碰伤成型坯踏面；机械手上料时主辊碰伤轮缘及喉部等。

标准规定车轮表面不允许存在折叠缺陷，折叠缺陷只能通过返工去除或直接判废。对于加工后的车轮表面，明显的折叠较容易发现，但一些细小的折叠由于受加工刀纹和灯光照射的干扰，肉眼往往很难发现。此时可借助于白色反光板通过遮挡部分光线和反光来进行检查。

发现折叠缺陷后，一般采用打磨的方式，先从缺陷中间部位进行打磨，把折叠的缺陷打断，若在打断缺陷的过程中或将缺陷打断后测量发现加工余量无法满足返工要求，则直接进行判废处理；若将缺陷打断后测量发现余量仍够进行返工的，则判定为返工品，对缺陷进行返工。返工后再次进行检查，确保缺陷已消除，必要时辅以磁粉探伤来确认缺陷确已完全消除。折叠缺陷采用机加工的方式返工时，相关联部位的尺寸会发生变化，要保证各部位的加工尺寸满足标准规定。典型的车轮表面折叠缺陷见图1。

1.2 凹陷

凹陷主要存在于车轮的内外侧辐板、内外侧轮辋表面和轮缘等部位，是比较容易识别的表面缺陷之一，处于轮缘部位比较大的凹陷往往称为轮缘缺肉。

凹陷产生原因：压入氧化铁皮，成型模变形严重；辐板辊老化或粘钢表面凹凸不平；预成型或成型时模台上的氧化铁皮被压入内辋部位等。压紧辊位置过低、主辊位置调整不当；成型坯轮辋充满情况不好；异物压入后脱落等。

处理凹陷主要根据车轮的要求不同可以进行返工或判废处理。当凹陷的深度经测量未超过极限尺寸的下限时，可通过机加工消除缺陷，此时应对相关联尺寸进行确认；一些微小的凹陷可通过研磨的方法去除。典型的凹陷缺陷见图2和图3。

1.3 黑皮

黑皮主要存在于车轮的内、外侧辐板部位，踏面、毂面也有可能出现。黑皮有一次黑皮和二次黑皮，经过加工后的车轮主要是二次黑皮缺陷，比较小，深度也比较浅。一般情况下黑皮的识别比较容易，但经过表面抛丸处理后的车轮，由于缺陷的颜色与车轮表面区别不明显，其微小的黑皮则比较难于识别。

黑皮产生的原因：内板偏薄、偏心、压弯辋高偏高导致车轮形位关系不对、外板偏薄和内侧辋板距偏大。

精加工的车轮不允许存在黑皮缺陷，部分品种车轮允许存在黑皮缺陷，但其深度不应超过尺寸极限的下限。需要去除的黑皮，当黑皮的深度经测量未超过极限尺寸的下限时，可通过机加工消除缺陷，此时应对相关联尺寸进行确认；一些微小的黑皮可通过研磨的方法去除。典型的黑皮缺陷见图4和图5。

1.4 表面夹杂

暴露在车轮表面上的非金属夹杂物称为表面夹杂。车轮的夹杂一般呈点状、或条状，分布无规律性；其颜色有淡黄、灰白和白色等。大的夹杂脱落后出现一定深度的凹坑。车轮表面不允许存在夹杂缺陷。产生的原因：车轮钢坯原有非金属夹杂物所致。

发现夹杂缺陷后，可采用打磨的方式来观察其深浅，再决定如何处理。当夹杂呈点状、非常浅时，用砂轮机打磨的方法进行处理。当夹杂面积较大或较深时，则直接判废。对于条状或线状的夹杂，可通过机加工的方式去除。典型的表面夹杂缺陷见图6。

2 结语

车轮表面缺陷的存在不但影响车轮的质量，严重的缺陷甚至可能会危及行车的安全。只有加强对危害性缺陷的质量检验，方可杜绝有此类缺陷的车轮出厂流向市场，检验人员应不断地总结经验，准确识别车轮的各种表面缺陷并进行正确的处理。

车轮外观缺陷的检测通过人工目视识别，工作效率低，易出现视觉疲劳，检测质量不稳定，且一些细微的缺陷不易被发现。由于车轮产品的高风险性，因此有必要研发基于机器视觉技术的在线图像检测系统以取代人工检测，对车轮产品实现高速高精度检测及不合格品分拣，满足车轮缺陷和外形尺寸检测要求。