Primerjava materialne sestave in odpornosti proti obrabi med nacionalnimi standardnimi in tujimi standardnimi tirnicami
Zakaj razlika v vsebnosti ogljika med tirnico GB 60 kg/m in tirnico UIC60 vpliva na-življenjsko dobo, odporno proti obrabi?
Vsebnost ogljika v tiru GB 60 kg/m je približno 0,70 %-0,80 %, medtem ko je v tiru UIC60 0,85 %-0,95 %. Višja vsebnost ogljika povzroči večjo trdoto matrice tirnice in boljšo odpornost proti obrabi. Tirnica UIC ima višjo vsebnost ogljika, z večjim deležem martenzita v glavi tirnice, ki se lahko učinkovito upre abrazivni obrabi, ki jo povzroča trenje kolo-tirnica. Tirnica GB ima nižjo vsebnost ogljika in nekoliko nižjo trdoto; pod velikimi obremenitvami in visokofrekvenčnim trenjem je glava tirnice nagnjena k obrabi in lomljenju. Poleg tega bo povečana vsebnost ogljika povečala krhkost tirnice. Tirnica UIC mora uravnotežiti žilavost s kaljenjem in popuščanjem, kar je ključni razlog za njeno daljšo življenjsko dobo. Zato je razlika v vsebnosti ogljika glavni dejavnik, ki vpliva na odpornost proti obrabi obeh vrst tirnic.
Zunanje standardne tirnice pogosto dodajajo elemente iz zlitine kroma in vanadija. Kakšne prednosti imajo v primerjavi z GB tirnicami?
Dodatek kroma in vanadija zunanjim standardnim tirnicam lahko bistveno izboljša zrna, izboljša natezno trdnost in odpornost proti utrujenosti. Krom lahko izboljša kaljivost tirnice, s čimer naredi porazdelitev trdote glave tirnice bolj enakomerno in prepreči lokalne mehke točke; vanadij lahko tvori karbide, kar poveča odpornost tirnice proti obrabi in udarcem. Tirnice GB so večinoma nizko-legirani ali ne-nelegirani materiali, ki nimajo takšne ojačitve zlitine. Pri visoki-hitrosti in velikih-obremenitvah so nagnjeni k plastični deformaciji glave tirnice. Zunanje standardne tirnice z dodanimi zlitinami lahko podaljšajo življenjsko dobo za 20 %-30 % v primerjavi s tirnicami GB, zaradi česar so bolj primerne za visoko kakovostno polaganje linij.
Zakaj morajo proge v hladnih in-visokih območjih izbrati zunanje standardne tirnice z nizko vsebnostjo fosforja in žvepla namesto tirnic GB?
Zgornja meja vsebnosti fosforja in žvepla v tirnicah GB je 0,04 %, medtem ko je vsebnost zunanjih standardnih tirnic, odpornih na mraz, pod 0,025 %. Nizka vsebnost nečistoč lahko zmanjša prehodno temperaturo hladne krhkosti. V mrzlih in-visokih območjih je pozimi temperatura nizka, tirnica pa je nagnjena k krhkemu lomu. Fosfor in žveplo kot škodljiva elementa povečata krhkost tirnice in pospešita širjenje razpok. Zunanje standardne tirnice zmanjšujejo nečistoče s tehnologijo rafiniranja, ki lahko izboljša nizko-temperaturno žilavost in zagotovi dobro plastičnost tudi v okoljih pod -40 stopinjami. Tirnice GB imajo visoko vsebnost nečistoč in visoko tveganje krhkega loma pri nizkih temperaturah, zaradi česar niso primerne za polaganje v hladnih in visokogorskih območjih. To je pomembna utelešenje materialne prilagodljivosti.
Kako bo razlika v utrjevanju tirnih materialov vplivala na gradient trdote glave tirnice?
Tirnice z dobro kaljivostjo imajo blažji gradient trdote od površine do jedra glave tirnice, porazdelitev napetosti pa je bolj enakomerna pod vplivom sile. Kaljivost zunanjih standardnih tirnic je boljša kot pri tirnicah GB. Površinska trdota glave tirnice lahko doseže HB360-400, trdota jedra pa lahko še vedno ostane nad HB300, kar lahko učinkovito razprši kontaktno napetost kolesa-tirnice. Tirnice GB imajo slabo kaljivost, s previsoko površinsko trdoto glave tirnice in nizko trdoto jedra, kar tvori strukturo "trde lupine in mehkega jedra". Pod silo lahko na vmesniku zlahka nastanejo mikro-razpoke. Pod dolgotrajnimi{10}}izmeničnimi obremenitvami se mikrorazpoke hitro širijo, kar vodi do lomljenja glave tirnice in vpliva na varnost vožnje.
Kako hitro razlikovati odpornost proti obrabi GB in zunanjih standardnih tirnic s testiranjem materiala?
Spektrometer se lahko uporablja za odkrivanje vsebnosti ogljika, mangana in kroma v tirnih materialih. Tirnice z vsebnostjo ogljika večjo ali enako 0,85 % in vsebnostjo mangana 1,0 %-1,5 % imajo boljšo odpornost proti obrabi. Nato se uporabi merilnik trdote po Brinellu za ugotavljanje površinske trdote glave tirnice. Tirnice s trdoto večjo ali enako HB360 izpolnjujejo zahteve glede odpornosti proti obrabi. Hkrati je mogoče izvesti udarni preskus padca, da se zazna udarna žilavost pri nizkih temperaturah. Udarna žilavost zunanjih standardnih tirnic je običajno 15-20 % višja kot pri tirnicah GB. S kombinacijo teh treh rezultatov preskusov je mogoče hitro oceniti odpornost proti obrabi in odpornost proti utrujenosti tirnice, kar je podlaga za izbiro proge.