Postopek toplotne obdelave tirne površine in izboljšanje odpornosti proti obrabi
Kateri so ključni parametri postopka kaljenja površine tirnic?
Glavni parametri kaljenja površine tirnice vključujejo temperaturo segrevanja, čas zadrževanja in hitrost ohlajanja, ki neposredno določajo metalografsko strukturo in mehanske lastnosti tekalne plasti glave tirnice. Temperatura segrevanja je običajno nadzorovana pri 850-900 stopinjah, ki se mora natančno ujemati z materialom tirnice, da se prepreči grobljenje zrn zaradi previsokih temperatur. Čas zadrževanja je na splošno 3-5 minut, da se enakomerno segreje površinski sloj glave tirnice in zagotovi dosledna porazdelitev trdote po kaljenju. Hitrost hlajenja je treba prilagoditi glede na vrsto proge: hitrejša hitrost hlajenja je sprejeta za proge za težke vleke, da se doseže večja trdota, medtem ko je hitrost hlajenja ustrezno upočasnjena za proge za visoke hitrosti, da se preprečijo kaljenje razpok. Usklajen nadzor teh parametrov je ključ do zagotavljanja, da zmogljivost tirnice po toplotni obdelavi ustreza standardu.
Kakšne so zahteve glede trdote površine za tirnice, ki se uporabljajo na progah za-težke vleke?
Površinska trdota tekalne plasti glave tirnice za težke-vlečne proge mora doseči 380-420HB. Ta razpon trdote se lahko učinkovito upre ponavljajočemu kotaljenju in obrabi kolesnih dvojic težkih{10}}vlakov. Ko je trdota nižja od 380HB, je tekalna plast tirnice nagnjena k plastičnim deformacijam in prekomerni obrabi, kar skrajša življenjsko dobo tirnice. Če trdota preseže 420HB, se bo žilavost tirnice zmanjšala in lahko pride do krhkih zlomov pod udarno obremenitvijo vlakov. Za ohranitev tega standarda trdote je treba prilagoditi postopek toplotne obdelave glede na material tirnice v proizvodnji in hkrati podpirati strog postopek testiranja trdote. Tirnice za težke vleke, ki izpolnjujejo zahteve glede trdote, lahko podaljšajo svojo življenjsko dobo za 2-3 krat in znatno zmanjšajo stroške vzdrževanja proge.
Zakaj mora-pri toplotni obdelavi železnice za visoke hitrosti uravnotežiti trdoto in žilavost?
Ko-hitri vlaki vozijo, ne prihaja le do kotalnega trenja med kolesom in tirnico, temveč tudi do visoko{1}}frekvenčnih udarnih obremenitev. To zahteva, da ima tirnica zadostno trdoto, da se upre obrabi, in dobro žilavost, da se upre udarcem. Če si prizadevamo le za visoko trdoto, medtem ko ne upoštevamo žilavosti, se lahko pojavijo mikro-razpoke na tekalni plasti tirnice, širjenje razpok pa bo povzročilo zlom tirnice, kar resno ogroža varnost vožnje. Če je žilavost previsoka, trdota pa nezadostna, se stopnja obrabe tekalne plasti tirnice pospeši, kar zahteva pogosto menjavo tirnice in poveča obratovalne stroške. Zato mora toplotna obdelava-tirnic za visoke hitrosti sprejeti kombinacijo postopka "kaljenje + popuščanje pri nizki-temperaturi". Medtem ko zagotavlja površinsko trdoto večjo ali enako 320HB, izboljša udarno žilavost glave tirnice, da se doseže optimalno ravnovesje med trdoto in žilavostjo.
Kateri so elementi za pregled kakovosti po toplotni obdelavi tirnic?
Prvi pregled kakovosti po toplotni obdelavi tirnice je testiranje trdote površine. Brinellov tester trdote se uporablja za izvajanje-točkovnega vzorčenja tekalne plasti glave tirnice, da se zagotovi, da vrednost trdote ustreza standardnim zahtevam. Drugi je metalografsko testiranje strukture. Metalografsko strukturo površinske plasti glave tirnice opazujemo skozi mikroskop, ki mora pokazati enoten kaljen martenzit ali bainit, pri čemer se izogibamo napakam, kot so mrežasti karbidi. Tretji je površinsko ne-destruktivno testiranje. Ultrazvočna ali magnetna oprema za odkrivanje napak se uporablja za preverjanje, ali obstajajo skrite nevarnosti, kot so razpoke zaradi gašenja na glavi tirnice. Poleg tega je treba zaznati dimenzijske spremembe glave tirnice, da se zagotovi, da profil glave tirnice po toplotni obdelavi ustreza konstrukcijskim tolerancam in ne vpliva na koordinacijo kolo-tirnice. Celotni inšpekcijski elementi lahko celovito zagotovijo kakovost toplotno{10}}obdelanih tirnic in preprečijo uporabo nekvalificiranih izdelkov.
Kakšne so razlike v prilagodljivosti toplotne obdelave tirnic iz različnih materialov?
Tirnice U71Mn imajo zmerno vsebnost ogljika in dobro kaljivost. Idealno trdoto in žilavost je mogoče doseči s konvencionalnimi postopki kaljenja in popuščanja, ki so primerni za običajne železnice in -proge za visoke hitrosti. Tirnice U75V so dodane z vanadijevimi elementi, oblikovani vanadijevi karbidi pa lahko izboljšajo zrna. Po toplotni obdelavi sta moč in odpornost proti obrabi boljši, zaradi česar so primerni za težke-vlečne vrvi. Tirnice iz visoko-ogljičnega jekla imajo razmeroma visoko vsebnost ogljika in trdota se po toplotni obdelavi znatno izboljša, vendar je žilavost razmeroma nizka. Hitrost hlajenja mora biti strogo nadzorovana, uporabljajo pa se predvsem pri scenarijih nizke-hitrosti in velike-obremenitve, kot so posebne linije za rudnike. Postopek toplotne obdelave tirnic iz nerjavečega jekla je razmeroma poseben in za izboljšanje odpornosti proti koroziji je potrebna obdelava z raztopino. Območje povečanja trdote je omejeno in se večinoma uporabljajo za lahke tire v korozivnih okoljih. Razlike v sestavi tirnic iz različnih materialov določajo njihovo prilagodljivost postopkom toplotne obdelave in končno zmogljivost.