一种高铁用聚氨酯弹性体防护挡板失效的综合分析方法技术

本发明专利技术为一种高铁用聚氨酯弹性体防护挡板失效的综合分析方法。具体为：了解挡板的工艺参数、运行工况；对失效的挡板进行外观检查；采用三维体视显微镜等方法对失效的挡板进行更为细致的观察；采用表征方法对清洗挡板用到的清洗剂的成分进行分析；采用表征方法对失效挡板的成分、性能进行分析；采用将全新挡板简单浸泡在清洗剂中的方式对全新挡板进行实验，对浸泡结果进行收集和总结以模拟失效过程，验证实验结论；综合以上步骤，从现象到本质，从实验事实到最终结论，确定挡板失效的主要原因。本发明专利技术可以准确、快速地判断出挡板失效的原因，进而采取针对性的预防。本方法对轨道车辆领域聚氨酯防护挡板的安全使用也具有实用参考价值。考价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高铁用聚氨酯弹性体防护挡板失效的综合分析方法


[0001]本专利技术属于高铁装置检测
，具体涉及一种高铁装置防护挡板失效的综合分析方法，特别是涉及一种过分相感应器聚氨酯弹性体防护挡板失效的综合分析方法。

技术介绍

[0002]动车组长距离行驶过程中，接触网供电会来自不同的变电所，两变电所接触网供电交接处会有一段无电区。自动过分相装置能使机车在过分相时，不再需要机车主断路器断电,而靠电源的切换使列车以正常运行速度通过分相区段，由于不产生常规状态下列车过分相的减速，从而缩短了列车占用区间的时间，提高了线路的通过能力。自动过分相感应器是自动过分相系统的重要组成部分，为了保证其在列车高速运行过程中不被损伤，常采用前后各加一块挡板的方式对感应器进行防护。这也意味着一旦挡板出现失效的情况，自动过分相感应器就失去了保护屏障，感应器就极易被破坏，轻者导致动车电力供应出现问题影响列车正常运行，重者可能造成严重的生命和财产损失。
[0003]高铁过分相感应器挡板发生过若干起过早失效的案例，如某CRH型高铁上的感应器挡板在仅使用了12.5万公里后就发生了严重的开裂，而其预期使用寿命为480万公里，发生这一情况后，相关工作人员对所有该类车辆的挡板进行了检查，又发现多个挡板开裂的情况，这些失效的挡板不得不被手动拆除换新，但由于挡板失效的根本原因未找到，这给整个高铁的安全运行带来了巨大的安全隐患。目前国内外尚缺乏系统有效的聚氨酯挡板的失效分析方法，难以对其失效原因进行准确分析。因此研究聚氨酯挡板失效原因的分析方法，采用一系列的表征方式对聚氨酯挡板的失效开展系统的分析，正确确定聚氨酯挡板失效的起因，可以为快速、正确、有效地解决复杂的聚氨酯挡板失效问题提供重要的依据。研究成果不但对确保我国在用的高铁上聚氨酯挡板的安全使用有重要意义，对轨道车辆的稳定运行也具有实用参考价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对
技术介绍
中存在的问题，提出了一种可以快速、正确、有效地判断自动过分相感应器挡板失效原因的方法。
[0005]本专利技术提出的高铁用聚氨酯弹性体防护挡板的失效原因判定方法，具体步骤如下：（1）：询问并了解聚氨酯弹性体防护挡板的工艺参数、使用工况，所述工艺参数包括材料、尺寸、所在位置，所述使用工况包括具体作用、装配方式以及运行维护检修历史方面；（2）：对失效的聚氨酯弹性体防护挡板进行外观检查，所述外观检查包括失效的聚氨酯弹性体防护挡板是否完好、颜色是否有变化、是否发粘或变脆、是否发生溶胀或收缩、是否发生开裂或断裂、是否发生扭曲或异常变形、是否表面有磨损、气泡缺陷等类似缺陷等；
（3）：采用三维体视显微镜（3D
‑
SM）、扫描电镜（SEM）等方法对全新聚氨酯弹性体防护挡板表面、失效聚氨酯弹性体防护挡板的裂纹和断面进行更为细致的观察，包括失效聚氨酯弹性体防护挡板裂纹与断口的形貌特征、失效聚氨酯弹性体防护挡板的起裂点及裂纹扩展方式、失效聚氨酯弹性体防护挡板有无明显表面缺陷等；（4）：采用气相色谱质谱联用仪（GC
‑
MS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）或拉曼光谱（Raman）中的一种或多种对高铁维护时使用到的可能接触到聚氨酯弹性体防护挡板的清洗剂进行成分分析，确定这些清洗剂是否会对挡板造成影响；（5）：采用傅里叶变换红外光谱、邵氏硬度计、核磁共振（NMR）、热失重分析仪（TGA）或差示扫描量热仪（DSC）等检测手段对失效聚氨酯弹性体防护挡板的成分、性能进行测试，并与未使用库存和全新件的测试数据进行对比分析，确定失效聚氨酯弹性体防护挡板的材质是否符合聚氨酯弹性体防护挡板的使用条件及技术要求；（6）：采用将全新聚氨酯弹性体防护挡板浸泡在清洗剂中不同时长、测量全新聚氨酯弹性体防护挡板的硬度、长度、重量的方式，来归纳和总结清洗剂对挡板的影响，通过实验复现的方式验证前期所得的结论；（7）：聚氨酯弹性体防护挡板的失效往往是多种因素交互作用的结果，综合以上的分析步骤，从现象到本质，从实验事实到最终结论，确定挡板失效的主要原因，失效原因包括4种：环境应力开裂（ESC）、交联不足、成型加工时存在气泡、表面缺陷。
[0006]本专利技术中，步骤（1）中，手触摸时可明显感觉到挡板表面发粘，可以判定挡板性能下降。
[0007]本专利技术中，步骤（3）中，挡板截面处存在明显的起裂点和疲劳裂纹，全新挡板外表面存在气泡，可以判定挡板的加工工艺存在问题并受到了疲劳载荷。
[0008]本专利技术中，步骤（5）中，根据挡板的邵氏硬度计、核磁共振（NMR）、热失重分析仪（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）等实验方式可以分别得到硬度变化情况、交联密度变化情况、耐热性变化情况和玻璃化转变温度（Tg）的变化情况，可以判度挡板的交联、耐热性、硬度的下降程度。
[0009]本专利技术中，步骤（6）中，根据各类全新挡板在不同清洗剂中的浸泡情况，可以判定哪种清洗剂对样品性能的影响最大并进一步验证实验结论。
[0010]本专利技术中，步骤（7）中， 失效原因为接触到了腐蚀性较强的清洗剂，发生了环境应力开裂，具体为：失效的挡板表面发粘，硬度、耐热性和交联密度明显下降，浸泡结果表明602清洗剂会使得全新挡板硬度下降、表面发粘。
[0011]本专利技术中，步骤（7）中，失效原因为挡板在制造时交联不足，交联密度过低，具体为：核磁共振检测结果表明仅使用一天的失效挡板交联密度仅为全新件交联密度的2/5。
[0012]本专利技术中，步骤（7）中，失效原因为挡板成型时内部存在一些气泡，具体为：在3D
‑
SM观察时发现全新件表面均存在大量气泡。
[0013]本专利技术中，步骤（7）中，失效原因为感应器挡板裂纹起裂点处存在缺陷，具体为：在微观观察时发现起裂点处均存在凹坑。
[0014]本专利技术的有益效果在于：1、本方法综合运用了多种仪器分析技术，可以系统、完整、准确地判断出聚氨酯弹性体挡板的失效原因。
[0015]2、本方法可以快速、有效地找到聚氨酯弹性体挡板的失效原因，从而采取针对性的预防和改进措施。
[0016]3、本方法采用实验验证的方式再次证明所得结论，不仅证据确凿有效还可为以后同类失效分析提供别样的研究思路。
[0017]4、本方法对轨道车辆领域的聚氨酯失效的原因分析和有效预防也具有实用参考价值。
附图说明
[0018]图1为5种挡板的外观形貌。其中，（a）1#开裂的挡板，（b）2#缺失的挡板，（c）3#库存件，（d）4#全新件，（e）5#国外全新件。
[0019]图2为1#样品断口形貌。其中，（a）疲劳辉纹，（b）整体形貌，（c）起裂点处缺陷。
[0020]图3为2#样品断口形貌。其中，（a）整体形貌，（b）第一处疲劳辉纹，（c）第二处疲劳辉纹，（d）第三处疲劳辉纹。
[0021]图4为3#样品表面气泡。
[0022]图5为1#样品断口的显微形貌。其中，(a) 龟裂，(b) 整体性毛，（c）起裂点处缺陷。
[0023]图6为602清洗剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高铁用聚氨酯弹性体防护挡板失效的综合分析，其特征在于具体步骤如下：（1）：询问并了解聚氨酯弹性体防护挡板的工艺参数、使用工况，所述工艺参数包括材料、尺寸、所在位置，所述使用工况包括具体作用、装配方式以及运行维护检修历史；（2）：对失效的聚氨酯弹性体防护挡板进行外观检查，所述外观检查包括失效的聚氨酯弹性体防护挡板是否完好、颜色是否有变化、是否发粘或变脆、是否发生溶胀或收缩、是否发生开裂或断裂、是否发生扭曲或异常变形、是否表面有磨损、气泡缺陷；（3）：采用三维体视显微镜或扫描电镜方法对全新聚氨酯弹性体防护挡板表面、失效聚氨酯弹性体防护挡板的裂纹和断面进行更为细致的观察，包括失效聚氨酯弹性体防护挡板裂纹与断口的形貌特征、失效聚氨酯弹性体防护挡板的起裂点及裂纹扩展方式、失效聚氨酯弹性体防护挡板有无明显表面缺陷；（4）：采用气相色谱质谱联用仪、傅里叶变换红外光谱或拉曼光谱中的一种或多种对高铁维护时使用到的可能接触到弹性体防护挡板的清洗剂进行成分分析，确定这些清洗剂是否会对挡板造成影响；（5）：采用傅里叶变换红外光谱、邵氏硬度计、核磁共振、热失重分析仪或差示扫描量热仪中一种或几种检测仪器对失效聚氨酯弹性体防护挡板的成分、性能进行测试，并与未使用库存和全新件的测试数据进行对比分析，确定失效聚氨酯弹性体防护挡板的材质是否符合聚氨酯弹性体防护挡板的使用条件及技术要求；（6）：采用将全新聚氨酯弹性体防护挡板浸泡在清洗剂中不同时长、测量全新聚氨酯弹性体防护挡板的硬度、长度、重量的方式，来归纳和总结清洗剂对聚氨酯弹性体防护挡板的影响，通过实验复现的方式验证前期所得的结论；（7）：聚氨酯弹性体防护挡板的失效是多种因素交互作用的结果，综合以上的分析步骤，从现象到本质，从实验事实到最终结论，确定挡板失效的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振国，苏畅，毕彤彤，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：