Tehnologija za utrjevanje površine tirnic in sheme-za nadzor obrabe tirnic
Kateri so ključni parametri in učinki utrjevanja srednje{0}}frekvenčnega postopka indukcijskega kaljenja za glave tirnic?
Srednje{0}}frekvenčno indukcijsko kaljenje glav tirnic je glavni postopek površinskega utrjevanja, katerega glavni parametri vključujejofrekvenca indukcije, temperatura ogrevanja, čas zadrževanja in hitrost hlajenja. Frekvenco indukcije je treba nadzorovati pri 2-5kHz. V tem frekvenčnem območju je inducirani tok koncentriran v globini 0-10 mm površine glave tirnice, kar omogoča lokalno utrjevanje površine brez vpliva na žilavost matrice tirnice. Temperatura ogrevanja je optimizirana na 850-900 stopinj, pri kateri se lahko perlitna struktura na površini glave tirnice popolnoma avstenitizira. Previsoka temperatura bo povzročila groba zrna, prenizka temperatura pa bo povzročila nezadostno avstenitizacijo. Čas zadrževanja je prilagojen glede na model tirnice, s časom zadrževanja 30-40 sekund za tirnice 60 kg/m, da se zagotovi enakomerna avstenitizacija. Hitrost hlajenja sprejme hlajenje s pršenjem, nadzorovano na 15-20 stopinj / s. Hitro ohlajanje lahko spremeni avstenit v fino martenzitno strukturo, kar izboljša trdoto površine. Učinek ojačitve je izjemen: površinsko trdoto glave tirnice je mogoče povečati s prvotne HB220-280 na HRC58-62, odpornost proti obrabi se izboljša za 3-5-krat, stopnja obrabe kolesa in tirnice se zmanjša za več kot 60 %, odpornost na kontaktno utrujenost glave tirnice pa se prav tako močno poveča, kar lahko zmanjša pojav bolezni, kot sta luščenje in lomljenje.
Kakšne so laserske tehnologije za utrjevanje oblog in točke izbire materiala za tirnice na progah za-vleko težkih vozil?
Tirnice na progah za-težki prevoz se hitro obrabijo. Tehnologija za utrjevanje laserske obloge lahko na površini glave tirnice oblikuje-prevleko,-odporno na obrabo, kar je učinkovita rešitev za-obrabo pri težkih prevozih. Osnovni postopek laserske obloge je uporaba visoko{6}}energetskega laserskega žarka za taljenje materiala obloge in tanke plasti površine tirnice, da se oblikuje metalurško vezan okrepljen premaz. Debelina obloge je nadzorovana na 0,5-1,5 mm; prevelika debelina je nagnjena k pokanju prevleke, premajhna pa ima za posledico slab učinek odpornosti proti obrabi. Ključne točke pri izbiri materiala so:prah-zlitin na osnovi železakot so zlitine Fe-Cr-B-Si, je treba dati prednost. Njihova sestava je podobna matrici tirnic, z dobro metalurško zmogljivostjo lepljenja, ni enostavno odpasti in trdoto do HRC60 ali več, z odlično odpornostjo proti obrabi. Drugič, prilagodite sestavo glede na jedko okolje vrvi: dodajte elemente,-odporne proti koroziji, kot sta baker in nikelj, za obalne vrvi za-težki prevoz, in dodajte molibden za izboljšanje odpornosti proti koroziji za slana-alkalna območja. Hkrati nadzorujte velikost delcev prahu pri 50-150 μm. Enakomerna velikost delcev lahko zagotovi ravnost plasti obloge in prepreči napake, kot sta poroznost in vključevanje žlindre. Življenjska doba tirnic, ojačanih z laserskim oplaščenjem, je več kot 2-krat daljša kot pri srednje-frekvenčno kaljenih tirnicah, primernih za magistralne proge za težki tovor z osnimi obremenitvami nad 30 t.
Kakšne so metode preskušanja kakovosti in merila sprejemljivosti za sloje za ojačitev površine tirnic?
Preizkušanje kakovosti slojev za ojačitev površine tirnic je treba izvesti iz štirih dimenzij:trdota, moč lepljenja, mikrostruktura in morfologija površine. Pri testiranju trdote se uporablja merilnik trdote Rockwell za vzorčenje in testiranje različnih globin ojačitvenega sloja. Površinska trdota mora izpolnjevati konstrukcijske zahteve, npr. površinska trdota srednje{4}}frekvenčnega kalilnega sloja večja ali enaka HRC58, površinska trdota plasti obloge večja ali enaka HRC60, sprememba gradienta trdote pa je enakomerna, brez nenadnih sprememb pri prehodu trdote s površine na matriko. Preskušanje trdnosti lepljenja sprejme metodo nateznega preskusa: izdelani so standardni natezni vzorci, natezna trdnost pa mora biti večja ali enaka 500MPa; ali se uporabi metoda preskusa s praskami in premaz je kvalificiran, če ni luščenja, ko obremenitev s praskami doseže več kot 80 N. Pri testiranju mikrostrukture se uporablja metalografski mikroskop: kvalificirana struktura srednje{11}}frekvenčne gasilne plasti je fin martenzit + majhna količina zadržanega avstenita, grobi martenzit ali mrežasti karbidi pa niso dovoljeni; kvalificirana struktura plasti laserskega oplaščenja je gosta zlitina z metalurško vezjo, brez napak, kot sta poroznost in vključek žlindre. Preizkušanje morfologije površine uporablja tester hrapavosti, površinska hrapavost Ra ojačitvene plasti pa mora biti manjša ali enaka 1,6 μm. Hkrati je ultrazvočno odkrivanje napak potrebno za odkrivanje notranjih napak, pri čemer je površina napake manjša ali enaka 0,5 mm², kot je kvalificirano. Merila sprejemljivosti morajo izpolnjevati vse zgornje kazalnike. 5 tirnice se vzorčijo na kilometer proge. Če je 1 nekvalificiran, je potrebno dvojno vzorčenje; če je še vedno nekvalificiran, je potrebna predelava.
Kakšne so posebne zahteve in prilagodljive tehnologije za ojačitev tirne površine na-železniških progah za visoke hitrosti?
-Železniške proge za visoke hitrosti imajo dvojno visoke zahteve glede gladkosti tirnic in odpornosti proti obrabi. Tehnologije površinskega utrjevanja morajo biti uravnoteženenizka stopnja obrabe in visoka gladkostda preprečite, da bi ojačevalna plast vplivala na ujemanje kontakta kolesa-tirnice. Posebne zahteve so: prvič, ravnost površine ojačitvenega sloja. Površinska hrapavost Ra -železniških tirnic za visoke hitrosti mora biti manjša ali enaka 0,8 μm. Prvotni profil tirnice se po ojačevalni obdelavi ne sme poškodovati, sicer se povečajo vibracije in hrup koles-tirnice. Drugič, žilavost ojačitvene plasti. Visoko{9}}frekvenčne vibracije vlakov za visoke{10}}hitrosti lahko povzročijo pokanje krhkih ojačitvenih plasti, zato mora indeks žilavosti ojačitvene plasti ustrezati standardu z vrednostjo udarne žilavosti, ki je večja ali enaka 15J/cm². Kar zadeva prilagodljive tehnologije, imajo-železniške proge za visoke hitrosti raje kombinirani postopeksrednje{0}}frekvenčno indukcijsko kaljenje + poliranje. Srednje{1}}frekvenčno indukcijsko kaljenje doseže površinsko ojačitev, naknadno natančno poliranje pa lahko zmanjša površinsko hrapavost na Ra0,4-0,8 μm, kar ustreza zahtevam glede gladkosti. Za odseke z veliko obrabo, kot so železniška vozlišča za visoke hitrosti,lasersko oblaganje + natančno brušenjetehnologijo je mogoče uporabiti. Debelina obloge je nadzorovana na 0,5-0,8 mm, natančno brušenje pa zagotavlja natančnost profila tirnice. Hkrati je treba trdoto ojačitvenega sloja nadzorovati pri HRC55-58, da se izognemo prekomerni trdoti, ki pospešuje obrabo kolesa, in dosežemo ujemanje obrabe koles-tirnic. Te prilagodljive tehnologije lahko zagotovijo dolgoročno nemoteno delovanje železniških prog za visoke hitrosti pri hitrosti 350 km/h.
Kakšni so-analiza stroškov in koristi in predlogi za promocijo utrditve površine tirnic?
Začetna naložba v ojačitev površine tirnice je višja od naložbe v navadne tirnice, vendar ima pomembne prednosti v smislu stroškov celotnega življenjskega cikla. Kar zadeva stroške, je strošek enega-kilometra srednje{2}}frekvenčnega indukcijskega utrjevanja 20 %-30 % višji kot pri običajnih tirnicah, strošek enega-kilometra laserske obloge pa je 50 %-80 % višji. Vendar pa je življenjska doba ojačanih tirnic močno podaljšana: življenjska doba srednje{14}}frekvenčno kaljenih tirnic je 3-5-krat večja od običajnih tirnic, življenjska doba lasersko-platiranih tirnic pa je 8–10-krat daljša od navadnih tirnic, kar lahko znatno zmanjša pogostost zamenjave tirnic in stroške vzdrževanja. Kar zadeva prednosti, lahko okrepljene tirnice zmanjšajo progovne bolezni, ki jih povzroči obraba kolesnih tirnic, skrajšajo izpade vlaka zaradi vzdrževanja tirnic in izboljšajo učinkovitost progovnega prevoza. Za glavne proge za težke razdalje in visoke hitrosti posredne gospodarske koristi daleč presegajo začetno naložbo. Predlogi za napredovanje in prijavo morajo upoštevati načelo "vrstica-in-oddelek". Tehnologija utrjevanja laserskih oblog bi morala imeti prednost za-glavne proge za tovorni promet, srednje-tehnologija kaljenja + poliranje za-hitrostne glavne proge in srednje-tehnologija kaljenja za-hitrostne železnice glede na obseg prometa. Hkrati je priporočljivo vzpostaviti standardiziran procesni sistem za železnice ojačitev, poenotenje standardov testiranja in gradbenih specifikacij ter zmanjšanje stroškov promocije. Za proge s hitro rastočim obsegom prometa se lahko obdelava ojačitve površine izvede vnaprej, da se prepreči pogosta zamenjava zaradi čezmerne obrabe v kasnejšem obdobju.