CSTM-軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件技術(shù)規(guī)范編制說(shuō)明

-1-《軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明（征求意見(jiàn)稿）一、工作簡(jiǎn)況1任務(wù)來(lái)源本項(xiàng)目是根據(jù)中國(guó)材料與試驗(yàn)聯(lián)盟2021年團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃﹝CSTM(8)0257﹞號(hào)文進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，項(xiàng)目編號(hào)：CSTMLX990000833-2021，項(xiàng)目名稱“軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件技術(shù)規(guī)范”。主要起草單位：鄭州機(jī)械研究所有限公司、韶關(guān)市中機(jī)重工股份有限公司、東北特鋼集團(tuán)、寶武杰富意特殊鋼有限公司、中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司、國(guó)家齒輪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、中車株洲電力機(jī)車有限公司、株洲慶云電力機(jī)車配件工廠有限公司、中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司、鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司。2主要工作過(guò)程起草（草案、調(diào)研）階段：2021年5月25日，工作組在韶關(guān)市中機(jī)重工股份有限公司召開(kāi)一次會(huì)議，完成了標(biāo)準(zhǔn)工作組討論稿和項(xiàng)目建議書。2021年6月項(xiàng)目組向CSTM（中國(guó)材料與試驗(yàn)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）提交了立項(xiàng)申請(qǐng)資料。2021年9月12日，因疫情原因，項(xiàng)目組參加了由CSTM（中國(guó)材料與試驗(yàn)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）組織的立項(xiàng)答辯視頻會(huì)議，該項(xiàng)目于2021年10月21日通過(guò)了審查。2021年4月8日，由鄭州機(jī)械研究所有限公司組織的關(guān)于《軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)制定的工作組會(huì)議在鄭州召開(kāi)，正式成立了標(biāo)準(zhǔn)的起草小組，并就標(biāo)準(zhǔn)起草過(guò)程中的組織分工、進(jìn)度安排和各部分的工作要求進(jìn)行確認(rèn)和通過(guò)，討論了標(biāo)準(zhǔn)編制的主要內(nèi)容、范圍及工作計(jì)劃。隨后，工作組開(kāi)展了搜集信息、對(duì)國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)現(xiàn)狀、技術(shù)水平、使用要求的調(diào)研，分析對(duì)比研究以及與相關(guān)單位溝通協(xié)調(diào)等前期準(zhǔn)備工作。2021年11月15日，項(xiàng)目組在韶關(guān)市中機(jī)重工股份有限公司召開(kāi)二次會(huì)議，針對(duì)立項(xiàng)答辯會(huì)議上專家提出的修改意見(jiàn)，逐條分析和討論，最后達(dá)成共識(shí)，形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿和編制說(shuō)明。3主要參加單位和工作組成員及其所做的工作等本標(biāo)準(zhǔn)由鄭州機(jī)械研究所有限公司為主起草單位、韶關(guān)市中機(jī)重工股份有限公司、東北特鋼集團(tuán)、寶武杰富意特殊鋼有限公司、中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司、國(guó)家齒輪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、中車株洲電力機(jī)車有限公司、株洲慶云電力機(jī)車配件工廠有限公司、中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司、鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司共同起草。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容1標(biāo)準(zhǔn)編制原則根據(jù)軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件技術(shù)規(guī)范的使用要求，制定以下編制原則：——先進(jìn)原則：充分考慮國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，體現(xiàn)行業(yè)發(fā)展方向和國(guó)內(nèi)軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件產(chǎn)品質(zhì)量水平；——合理原則：綜合考慮生產(chǎn)成本及原料資源的供應(yīng)情況，應(yīng)既符合生產(chǎn)實(shí)際情況又能最大限度滿足使用要求，提高標(biāo)準(zhǔn)的市場(chǎng)適應(yīng)能力；——貿(mào)易原則：標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為促進(jìn)軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外貿(mào)易創(chuàng)造條件；——本標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)編寫和內(nèi)容編排等方面依據(jù)GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則進(jìn)行編寫?！c國(guó)家法規(guī)、法律和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相一致。2標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)主要包括：范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語(yǔ)和定義、分類、冶煉、鍛造、產(chǎn)品性能及取樣要求、判定以及力學(xué)性能式樣的制備等。（1）范圍標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件的分類、冶煉、鍛造、產(chǎn)品及其檢驗(yàn)規(guī)范，給出了不同外形齒輪鍛件對(duì)應(yīng)的本體取樣圖，適用于以軌道導(dǎo)向的交通運(yùn)輸設(shè)備（高速動(dòng)車組、機(jī)車和城軌列車等）上用于牽引驅(qū)動(dòng)的齒輪鍛件的制造和檢驗(yàn)。其他可靠性要求較高、外形尺寸相近的齒輪鍛件亦可參考使用。（2）材料冶煉和鍛造本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)軌道交通齒輪鍛件的使用場(chǎng)合和工況，將鍛件分為四類（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組），不同組別的鍛件在冶煉及鍛造過(guò)程中提出不同的技術(shù)要求。不同類型（形狀）的零件，在鍛造過(guò)程中也給出了推薦的工藝流程。（3）鍛件產(chǎn)品性能檢測(cè)及取樣取樣及材料檢測(cè)是為了驗(yàn)證工藝過(guò)程的正確性。標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)零件的鍛造工藝流程及工件外形，將其劃分為四大類，即軸、盤、環(huán)、筒四種基本外形。針對(duì)不同類型的零件，標(biāo)準(zhǔn)給出了取樣位置、取樣方向及數(shù)量的規(guī)定，并繪制了取樣示意圖。同時(shí)。標(biāo)準(zhǔn)附錄也給出了拉伸試樣及沖擊試樣的詳細(xì)圖紙，方便使用者快速獲得所需試樣。（4）鍛件工藝要求包含交貨狀態(tài)、力學(xué)性能、低倍組織、高倍組織、斷口、淬透性、超聲探傷、形狀、外觀、標(biāo)識(shí)等。（5）鍛件檢驗(yàn)方法針對(duì)不同的檢驗(yàn)項(xiàng)目，標(biāo)準(zhǔn)給出了對(duì)應(yīng)檢驗(yàn)方法及要求。3、主要指標(biāo)確定的依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T39430—2020《高可靠性毛坯技術(shù)要求》、GB/T37683—2019《大型齒輪、齒圈鍛件技術(shù)條件》、YB/T4741—2019《軌道交通用齒輪鋼》、TB/T2989—2015《機(jī)車車輛牽引齒輪》等提出框架，并根據(jù)生產(chǎn)和主機(jī)廠家提供的數(shù)據(jù)及使用數(shù)據(jù)進(jìn)行作為編制的重要指導(dǎo)技術(shù)資料。（1）技術(shù)參數(shù)范圍根據(jù)工況、運(yùn)行特點(diǎn)及冶煉工藝要求，將鍛件產(chǎn)品分為四類。不同類別，對(duì)應(yīng)不同的冶煉及鍛造技術(shù)要求。Ⅰ組：應(yīng)用于時(shí)速≥200km/h的動(dòng)力分散動(dòng)車組的動(dòng)力車。其特點(diǎn)為運(yùn)行速度很高，要求材料的接觸疲勞性能較好，或啟動(dòng)頻繁；Ⅱ組：應(yīng)用于時(shí)速160～200km/h的動(dòng)力集中動(dòng)車組的動(dòng)力車、客運(yùn)機(jī)車、重載貨運(yùn)機(jī)車。其特點(diǎn)為牽引力較大，要求材料的彎曲疲勞性能較好。Ⅲ組：應(yīng)用于時(shí)速≤160km/h地鐵、輕軌等城際鐵路。其特點(diǎn)為頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)，要求材料的抗沖擊性能較好。Ⅳ組：應(yīng)用于軌道搶修、救援等工程車輛。（2）主要材料牌號(hào)本標(biāo)準(zhǔn)從YB/T4741—2019《軌道交通用齒輪鋼》中列出的8種材料中選出4種低碳鋼鋼，這4中牌號(hào)在軌道交通齒輪箱齒輪中批量生產(chǎn)規(guī)模較大、且采用滲碳淬火工藝。（3）冶煉及鍛造要求目前高性能鋼材一般采用雙真空冶煉方法，以控制硫磷等有害元素的含量。要求更高的可以再次電渣重熔精煉。GB/T37683—2019要求氫含量小于2ppm，氧含量小于25ppm，氮含量小于100ppm，而對(duì)滲碳淬火鋼，鋁氮比的大小對(duì)后期鍛件滲碳淬火工藝有顯著的影響，鋁氮比會(huì)影響晶粒生長(zhǎng)速度，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)在控制在2.5～4.0范圍之內(nèi)。（3）鍛件取樣要求GB/T2975—1998《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》給出了取樣的規(guī)定。ISO377及ASTMA370給出了試樣制備方法及試驗(yàn)方法。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于熱軋或澆鑄過(guò)的鋼材存在明顯的流線，需要后期進(jìn)行鍛造，改善晶粒之間的結(jié)合力，使其趨于各向同性。鍛造過(guò)程不可能完全達(dá)到各項(xiàng)同性的要求，因此，需要進(jìn)一步通過(guò)取樣進(jìn)行拉伸和沖擊試驗(yàn)，以檢驗(yàn)之前工藝的合理性和材料性能。取樣位置和取樣方向十分關(guān)鍵。由于軌道交通驅(qū)動(dòng)齒輪箱已經(jīng)批量化生產(chǎn)，項(xiàng)目組成員根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，繪制了具體的產(chǎn)品取樣圖，方便使用。試樣用途分為兩類，一類為機(jī)械性能試驗(yàn)，取一個(gè)拉伸試樣和三個(gè)沖擊試樣，主要驗(yàn)證材料力學(xué)性能；另一類為型式試驗(yàn)，取至少兩個(gè)方向的拉伸試樣和三個(gè)方向的三個(gè)位置的沖擊試樣，主要驗(yàn)證鍛造工藝的穩(wěn)定性和合理性。試樣距端部的距離主要考慮了滲碳淬火后表面硬化層深度帶來(lái)的加工不利因素，以及端部組織的不均勻性因素，這主要從實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)中獲得。（3）產(chǎn)品檢驗(yàn)項(xiàng)目、要求及檢驗(yàn)方法根據(jù)GB/T39430—2020及TB/T2989—2015給出的項(xiàng)目及方法進(jìn)行檢測(cè)，包括交貨狀態(tài)、力學(xué)性能、低倍組織、高倍組織、斷口、淬透性、超聲探傷、形狀、外觀、標(biāo)識(shí)等。表1主要檢驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)依據(jù)檢驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)要求參考依據(jù)力學(xué)性能表4GB/T39430—2020YB/T4741—2019生產(chǎn)試驗(yàn)低倍組織表6生產(chǎn)試驗(yàn)晶粒度5.0級(jí)GB/T37683—2019斷口不允許有萘狀斷口、石狀斷口GB/T39430—2020非金屬夾雜表7生產(chǎn)試驗(yàn)淬透性圖10～圖13，表8～表14YB/T4741—2019超聲探傷表16JB/T5000.15ASTMA388探傷檢驗(yàn)根據(jù)JB/T5000.15的要求，將鍛件分成三個(gè)（齒部、表層及中心）區(qū)域，不同區(qū)及用途的鍛件產(chǎn)品域執(zhí)行不同的驗(yàn)收要求。4解決的主要問(wèn)題截至2020年12月31日，全國(guó)鐵路旅客發(fā)送量完成22.03億人，全國(guó)鐵路貨運(yùn)總發(fā)送量完成45.52億t，增長(zhǎng)3.2%。2020年全國(guó)鐵路固定資產(chǎn)投資完成7819億元。全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到14.63萬(wàn)km，其中高速鐵路達(dá)到3.8萬(wàn)km。我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)總里程約7655km，通車城市43個(gè)，通車線路共245條。2020年新增天水、三亞、太原3個(gè)城市開(kāi)通軌道交通。各城市共新增開(kāi)通55條（段）線路，新增運(yùn)營(yíng)線路里程約1226km（包括有軌電車約48km）。隨著運(yùn)輸里程及速度的提升，軌道交通裝備的需求也在不斷增加。中國(guó)齒輪行業(yè)年產(chǎn)值超2600億，其中工業(yè)齒輪占比超過(guò)四成。隨著近些年軌道交通的大力發(fā)展，軌道交通齒輪用鋼的規(guī)模也在擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量要求也在提高。目前，針對(duì)要求較高的齒輪毛坯（鍛件）的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一直缺失，齒輪工作者一般只能以普通結(jié)構(gòu)鋼鍛件標(biāo)準(zhǔn)并加嚴(yán)來(lái)提出自身產(chǎn)品的材料技術(shù)要求。由于軌道交通齒輪產(chǎn)品涉及人民生活和生產(chǎn)的需要，對(duì)可靠性要求很高，所以齒輪坯的技術(shù)要求有明顯區(qū)別于普通工業(yè)齒輪。本標(biāo)準(zhǔn)旨在規(guī)范產(chǎn)品的訂貨和檢驗(yàn)，對(duì)齒輪毛坯的冶煉和鍛造進(jìn)行前出的、規(guī)范化的要求，并根據(jù)不同用途產(chǎn)品采用不同的檢驗(yàn)指標(biāo)，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性，并控制成本。本標(biāo)準(zhǔn)的亮點(diǎn)在于：從冶煉及鍛造過(guò)程出發(fā)，約定了一些重要的過(guò)程要素，有利于產(chǎn)品的一致性；對(duì)于取樣給出了詳細(xì)的零件取樣圖，方便規(guī)范取樣過(guò)程，由此便于產(chǎn)品質(zhì)量的控制。三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析本標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合我國(guó)齒輪基礎(chǔ)零部件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用等方面的經(jīng)驗(yàn)及累計(jì)數(shù)據(jù)，從原材料冶煉、鍛造環(huán)節(jié)開(kāi)始，對(duì)常用的軌道交通領(lǐng)域的齒輪材料進(jìn)行研究對(duì)比，結(jié)果表明，按照本標(biāo)準(zhǔn)提出的性能指標(biāo)及加工流程和控制方法，所列材料機(jī)械性能指標(biāo)均能達(dá)到預(yù)定指標(biāo)和良好的可靠度要求。本標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)和數(shù)據(jù)皆源自項(xiàng)目組各單位長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，所提數(shù)據(jù)皆被很好的驗(yàn)證。四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利問(wèn)題。五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了產(chǎn)品的訂貨和檢驗(yàn)，對(duì)齒輪毛坯的冶煉和鍛造進(jìn)行前出的、規(guī)范化的要求，并根據(jù)不同用途產(chǎn)品采用不同的檢驗(yàn)指標(biāo)，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性，并控制成本。通過(guò)本標(biāo)準(zhǔn)的制定、實(shí)施，使軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件的設(shè)計(jì)制造更加統(tǒng)一和科學(xué)合理，產(chǎn)品的質(zhì)量能得到充分保證，有助于國(guó)產(chǎn)品牌在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，為軌道交通驅(qū)動(dòng)用裝置的升級(jí)換代起到了很好的支撐作用。本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，必將引導(dǎo)國(guó)內(nèi)企業(yè)向符合市場(chǎng)統(tǒng)一要求的方向組織研發(fā)并實(shí)施生產(chǎn)，從而逐漸替代國(guó)外高價(jià)產(chǎn)品和國(guó)內(nèi)老舊結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，使軌道交通驅(qū)動(dòng)用齒輪鍛件進(jìn)一步批量化、模塊化，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，有利于中國(guó)軌道交通產(chǎn)品走向國(guó)際市場(chǎng)。六、與國(guó)際、國(guó)外對(duì)比情況目前國(guó)內(nèi)針對(duì)齒輪鍛件或材料的研究已有一些，如GB/T37683—2019《大型齒輪、齒圈鍛件技術(shù)條件》、GB/T39430—2020《高可靠性毛坯技術(shù)要求》、YB/T4741—2019《軌道交通用齒輪鋼》、TB/T2989—2015《機(jī)車車輛牽引齒輪》等。但是，專門針對(duì)軌道交通車輛（含高鐵、城軌和工程車）驅(qū)動(dòng)齒輪鍛件的標(biāo)準(zhǔn)，目前尚未提出。國(guó)外關(guān)于軌道交通齒輪鍛件質(zhì)量要求的標(biāo)準(zhǔn)未查詢到。該標(biāo)準(zhǔn)的總體技術(shù)水平屬于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。七、在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性本標(biāo)準(zhǔn)屬于齒輪材料標(biāo)準(zhǔn)體系中產(chǎn)品類，與現(xiàn)行相關(guān)法律法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。八、重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)無(wú)。九、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說(shuō)明本標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)屬于推薦性標(biāo)準(zhǔn)。十、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過(guò)渡辦法、實(shí)施日期等）為