Opredelitev in ozadje utrjene tirnice-
Tirnica, utrjena z glavo-se izdela s segrevanjem glave tirnice in njenim kaljenjem, tako da na tekalni površini-nastane plast, odporna na trdo obrabo, medtem ko mreža in podnožje ohranita prvotno žilavost. Globina tega kaljenega sloja je nadzorovan procesni parameter, ker uravnoteži odpornost proti obrabi in nevarnost notranjih razpok. V nacionalni -standardni proizvodnji tirnic je globina kaljenega sloja na glavi določena na 8–12 mm, odstopanje pa je manj kot ali enako ±1 mm s 100-odstotnim ultrazvočnim pregledom debeline. Ista družina parametrov, globina gašenja, gradient trdote-prehodne plasti in enakomernost trdote, določa, ali je tirnica odporna na lomljenje glave v svoji življenjski dobi.
Zakaj je globina kaljenega sloja nastavljena na 8–12 mm
Območje 8–12 mm je rezultat ujemanja porazdelitve kontaktne napetosti kolesa-tirnice s kaljivostjo jekla. Če je plast preplitka, pokriva samo površinsko kožo: pri dolgotrajnem valjanju se hitro obrabi, mehka osnovna kovina pod njo pa se nato plastično deformira in zlomi. Če je plast pregloboka, sega čez območje, ki dejansko nosi kontaktno napetost, in notranja preostala natezna napetost se poveča; v hladnih zimskih razmerah lahko to sproži vzdolžne gasilne razpoke v glavi in v hujših primerih povzroči zlom tirnice. Globina 8–12 mm pokriva kontaktni trak glavnega kolesa-tirnice, kar zagotavlja dovolj utrjenega materiala, da je odporen proti obrabi, medtem ko nadzorovana prehodna plast blaži notranje napetosti. Proizvodnja zato uporablja ultrazvočne merilnike debeline za popolno kontrolo, pri čemer zadržuje odstopanje globine manjše ali enako ±1 mm.
Gradient trdote in odpornost proti cepljenju
Prehodna plast je območje med kaljeno površino in osnovno kovino, kjer trdota pade od HRC38–42 na površini do HRC24–28 v jedru. Z neprekinjenim gradientom se izognete koncentraciji napetosti, ki bi jo povzročil nenaden korak trdote. Ko se kontaktna napetost širi od površine navznoter, jo gradient postopoma ublaži in prepreči nastajanje mikro-razpok na vmesniku. Če je gradient prestrm, postane stičišče med utrjeno plastjo in osnovno kovino šibka ravnina, zaradi vibracijskih obremenitev mimo vozečih vlakov pa se razvije razslojevanje in lomljenje. Nežen gradient izboljša tudi žilavost, zato je manj verjetno, da se bo glava zlomila zaradi krhkega loma ob udarcu. Za nadzorom globine je prehodni gradient drugi najpomembnejši procesni parameter pri proizvodnji tirnic.
Globinsko kaljenje za težke-vlečne vrvi
Težki-promet poveča kontaktno napetost koles-tirnice na približno 1,5–2-krat večjo kot pri običajnih progah, zato se stopnja obrabe glave in poškodba zaradi utrujenosti kontakta ustrezno povečata. Globlje kaljena plast zagotavlja debelejšo trdo plast, upočasnjuje obrabo, podaljšuje cikel obnove tirnic in zmanjšuje stroške vzdrževanja. Višji koeficient oprijema na vrvi za težke-vleke prav tako spodbuja obrabo lepila in toplotno lomljenje, ki se ji globlji sloj, običajno 10–12 mm, bolje upira. Tirnice za-težki prevoz kažejo tudi večjo nagnjenost k plastičnim deformacijam, globlje kaljenje pa preprečuje izbočenje glave in ohranja geometrijo tira stabilno. Posebna jekla za-tirnice za težka vleka, kot je U78CrV, so zato proizvedena s postopkom globokega{14}}kaljenja, ki ustreza tem delovnim pogojem.
Enakomernost trdote in kontrola proizvodnje
Enakomernost trdote pomeni ohranjanje odstopanja trdote v različnih položajih kaljene plasti znotraj HRC±2. Slaba enakomernost ustvarja trde točke, ki koncentrirajo kontaktne napetosti in povzročajo razpoke zaradi utrujenosti, ter mehke cone, ki se prednostno obrabijo in tvorijo vdolbine, ki poslabšajo kontaktno stanje kolo-tirnice. Ne-enakomerna obraba tudi naredi površino tirnice hrapavo, poveča udarec kolesa-tirnice in pospeši poškodbe tirnice in kolesa. Enakomerna trdota zagotavlja enakomerno obrabo glave in ohranja čisto kontaktno geometrijo. V proizvodnji je enotnost nadzorovana z upravljanjem hitrosti hlajenja pri kaljenju, tako da se vsi deli glave ohlajajo z enako hitrostjo, kar se preveri s preslikavo trdote odseka glave.
Vizualni-preverjanje kakovosti dušenja na mestu
Pred ultrazvočnim preverjanjem in preverjanjem trdote preprost vizualni pregled daje prvi pokazatelj kakovosti gašenja. Tri lastnosti so pomembne. Prvič, površina glave mora biti gladka, brez lokalnega beljenja, ki bi kazalo na območje prekomerne trdote zaradi pre-hitrega ohlajanja. Drugič, na straneh glave ne sme biti finih vzdolžnih razpok, kar je znak čezmerne preostale gasilne napetosti. Tretjič, tekalna površina ne sme pokazati zgodnjega lomljenja: drobno lomljenje kmalu po polaganju običajno kaže na nezadostno globino gašenja ali nerazumno prehajanje. Vsako nepravilnost, ugotovljeno vizualno, je treba potrditi z ultrazvočnim testiranjem in testiranjem trdote, preden se tirnica sprejme v servis.
Pogosto zastavljena vprašanja
Kakšna je standardna globina kaljenega sloja za glave tirnic?
Za nacionalne-standardne tirnice je nadzorovano na 8–12 mm, proizvodno odstopanje pa je manjše ali enako ±1 mm in preverjeno s 100-odstotnim ultrazvočnim pregledom.
Kaj se zgodi, če je kaljena plast preplitka?
Trda plast se hitro obrabi, mehka osnovna kovina spodaj pa razvije plastično deformacijo in lomljenje pod kotalnim kontaktom.
Kaj se zgodi, če je kaljena plast pregloboka?
Notranja preostala natezna napetost se poveča in zlasti pri nizkih zimskih temperaturah lahko nastanejo vzdolžne gasilne razpoke v glavi, s tveganjem zloma tirnice v hujših primerih.
Kako prehodna plast preprečuje lomljenje?
Postopen gradient trdote od HRC38–42 do HRC24–28 blaži kontaktne napetosti in preprečuje nastajanje mikro-razpok na vmesniku, medtem ko strm gradient ustvarja šibko ravnino, ki je nagnjena k razslojevanju.
Zakaj tračnice za-težki tovor potrebujejo globlje kaljeno plast?
Kontaktna napetost na težkih vrveh je 1,5–2-krat večja od običajnih vrvi, zato je potrebna 10–12 mm plast za odpornost proti obrabi, lomljenju lepila in plastični deformaciji.
Kako se kakovost kaljenja preverja na mestu?
Vizualni pregled zajema gladkost površine, lokalno beljenje, fine vzdolžne razpoke in zgodnje lomljenje; vsaka nepravilnost se nato potrdi z ultrazvočnim testiranjem in testiranjem trdote.