Nacionalna standardna tehnologija za nadzor čistosti tirnega materiala in rešitev za izboljšanje odpornosti proti obrabi glave tirnice
Kakšne so nevarnosti in standardi nadzora žveplovih in fosforjevih nečistoč v staljenem jeklu tirnic po nacionalnih standardih?
Nečistoče žvepla in fosforja v staljenem jeklu tirnic po nacionalnih standardih so glavni škodljivi elementi, ki vplivajo na delovanje tirnic. Žveplo se združuje z železom in tvori vključke železovega sulfida, ki povzročajo vročo krhkost med valjanjem tirnice in povzročijo mikrorazpoke znotraj tirnice. Fosfor močno zmanjša nizko{2}}temperaturno žilavost tirnice, kar zlahka povzroči krhko zlom glave tirnice v alpskih regijah. Po standarduŽeleznica za-hitro železnico(TB/T 3276) mora biti vsebnost žvepla v nacionalnih standardnih železniških tirnicah za-visoke hitrosti pod 0,005 %, vsebnost fosforja pa pod 0,010 %. Pri navadnih-hitrih tirnicah mora biti vsebnost žvepla in fosforja nižja od 0,015 % oziroma 0,025 %. Prekomerna vsebnost nečistoč bo zmanjšala natezno trdnost tirnice za več kot 10 % in skrajšala življenjsko dobo proti utrujenosti za približno 30 %, kar resno ogroža varnost vožnje. Med proizvodnjo je potreben spektrometer za spremljanje sestave staljenega jekla v realnem času. Ko vsebnost nečistoč preseže prag, se parametri postopka rafiniranja takoj prilagodijo, da se zagotovi, da material tirnic ustreza standardom. Strogi standardi za nadzor nečistoč so ključ do razlikovanja nacionalnih standardnih tirnic od navadnega jekla in temelj za zagotavljanje dolgoročnega{14}}stabilnega delovanja tira.
Kateri so ključni koraki in funkcije postopka zunanjega rafiniranja za nacionalne standardne tirnice?
Osrednji koraki postopka zunanjega rafiniranja za nacionalne standardne tirnice vključujejo tri povezave: rafiniranje LF, vakuumsko razplinjevanje VD in obdelavo s podajanjem žice. LF rafiniranje zviša temperaturo staljenega jekla s segrevanjem z električnim oblokom in doda tvornike žlindre, kot je apno, da absorbirajo nečistoče žvepla in fosforja v staljenem jeklu, s čimer se doseže predhodno čiščenje. Povezava za vakuumsko razplinjevanje VD postavi staljeno jeklo v vakuumsko okolje, da se zmanjša vsebnost plinov vodika in dušika v staljenem jeklu. Vsebnost vodika mora biti nadzorovana pod 2 ppm, da se izognemo razpokam v tirnici,-ki jih povzroča vodik, kar je še posebej pomembno za tirnice-za železnice za visoke hitrosti. Obdelava z dovajanjem žice vključuje dovajanje žice iz kalcijevega-železa v staljeno jeklo. Kalcij reagira z vključki aluminijevega oksida v staljenem jeklu in tvori spojine z nizkim-tališčem-točke, ki jih je enostavno splavati in odstraniti, kar dodatno izboljša čistost staljenega jekla. Postopek zunanjega rafiniranja lahko poveča čistost staljenega jekla na več kot 99,95 %, kar močno zmanjša število krhkih vključkov in zagotovi visoko{13}}kakovosten osnovni material za kasnejše valjanje in toplotno obdelavo. Uporaba tega postopka lahko tudi optimizira metalografsko strukturo tirnice, tako da tvori enotno perlitno strukturo v območju glave tirnice in izboljša odpornost proti obrabi.
Kakšni so procesni parametri in načela utrjevanja površinskega kaljenja glave tirnice nacionalnih standardnih tirnic?
Pri površinskem kaljenju glave tirnice po nacionalnem standardu je uporabljen srednje{0}}frekvenčni postopek kaljenja z indukcijo. Glavni parametri procesa vključujejo temperaturo ogrevanja, čas zadrževanja in hitrost ohlajanja. Temperaturo ogrevanja je treba nadzorovati na 880-920 stopinj. To temperaturno območje lahko avstenizira površinsko plast glave tirnice, ne da bi povzročilo grobljenje zrn. Čas zadrževanja je nastavljen na 30-60 sekund, da se zagotovi popolna avstenitizacija znotraj 5-8 mm globine površinskega sloja glave tirnice. Hitrost hlajenja je nadzorovana pri 15-20 stopinjah/s z uporabo visoko{20}}metode hlajenja z vodno meglo za hitro pretvorbo avstenita v strukturo kaljenega martenzita. Njegovo načelo ojačitve je oblikovanje utrjenega sloja s trdoto do HRC58-62 na površini glave tirnice s hitrim segrevanjem in ohlajanjem, medtem ko notranjost tirnice ohranja perlitno strukturo z dobro žilavostjo, kar zagotavlja ujemanje zmogljivosti "trdo zunaj in žilavo znotraj". Po površinskem kaljenju glave tirnice je potrebno kaljenje pri nizki temperaturi pri 200-220 stopinjah, da se odpravijo kalilne napetosti in preprečijo kaljenje razpok. Po površinskem kaljenju se odpornost proti obrabi glave tirnice nacionalnega standarda poveča za več kot 2-krat, kar lahko prenese visokofrekvenčni vpliv medsebojnega delovanja kolesa in tirnice vlaka za visoke hitrosti.
Kakšne so metode odkrivanja in kazalniki vrednotenja življenjske dobe za obrabo glave tirnice nacionalnih standardnih tirnic?
Metode zaznavanja obrabe glave tirnic nacionalnih standardnih tirnic so razdeljene na ročno zaznavanje in samodejno zaznavanje. Ročno zaznavanje uporablja ravnilo obrabe glave tirnice za merjenje navpične in stranske obrabe glave tirnice. Meja navpične obrabe-železniških tirnic za visoke hitrosti je 6 mm. Pri prekoračitvi meje je potrebno pravočasno brušenje ali zamenjava. Samodejno zaznavanje uporablja vozilo za pregled tira za zbiranje podatkov o profilu glave tirnice v realnem času s tehnologijo laserskega skeniranja in izračuna količino obrabe s primerjavo s standardnim profilom, z natančnostjo zaznavanja do 0,1 mm, kar je primerno za-zaznavanje črt v velikem obsegu. Glavni kazalniki za oceno življenjske dobe glave tirnice vključujejo stopnjo obrabe, čas nastanka razpok zaradi utrujenosti in porazdelitev trdote. Letno stopnjo obrabe-železniških tirnic za visoke hitrosti je treba nadzorovati v okviru 0,5 mm/leto, kar je mogoče zmanjšati na 1,0 mm/leto za navadne{13}}hitrostne tirnice. Čas nastanka razpok zaradi utrujenosti je ključ do ocenjevanja življenjske dobe tirnic. Visokokakovostne-državne standardne tirnice bodo mikrorazpoke povzročile šele po 5 letih uporabe, medtem ko bodo tirnice iz slabega materiala povzročile razpoke v 1-2 letih. Indeks porazdelitve trdote zahteva enakomerno trdoto utrjenega sloja glave tirnice z odstopanjem trdote manj kot ali enako HRC2, s čimer se prepreči lokalna prekomerna obraba zaradi neenakomerne trdote.
Kakšna je metoda preverjanja korelacije med čistostjo materiala in odpornostjo proti obrabi nacionalnih standardnih tirnic?
Preverjanje korelacije med čistostjo materiala in odpornostjo proti obrabi nacionalnih standardnih tirnic vključuje kombinacijo laboratorijskih testov in preskusov na terenu. Pri laboratorijskih preskusih se izberejo vzorci tirnic z različnimi čistostmi, pogoji delovanja vlaka pa se simulirajo na napravi-za preskušanje obrabe tirnic. Enaka obremenitev in število ciklov se uporabita za primerjavo stopnje obrabe vzorcev. Rezultati kažejo, da se za vsakih 0,01 % povečanja čistosti staljenega jekla odpornost proti obrabi tirnice poveča za 5 %-8 %, kar kaže na pomembno pozitivno korelacijo med obema. Terenski servisni testi izberejo tirnice različnih čistosti iz iste serije, jih položijo v isti odsek proge, redno zaznavajo obrabo glave tirnice in razpoke, z obdobjem sledenja 3 leta. Podatki o preskusih kažejo, da je stopnja obrabe tirnic visoke -čistosti 30 % manjša kot pri tirnicah navadne čistosti, čas nastanka razpok pa je zakasnjen za več kot 2 leti. Preverjanje korelacije mora združiti tudi metalografsko analizo za opazovanje števila in porazdelitve vključkov v tirnicah različnih čistosti. Manj in manjši kot so vključki, boljša je odpornost proti obrabi. S preverjanjem je mogoče razjasniti vplivni zakon čistosti materiala na odpornost proti obrabi, kar zagotavlja podatkovno podporo za optimizacijo proizvodnih procesov tirnic.