تكنولوجيا تقوية سطح السكك الحديدية ومواءمتها مع الخطوط ذات السعات المرورية المختلفة
ما هي معلمات العملية الأساسية لتقوية التبريد السطحي للقضبان القياسية الوطنية؟
إن جوهر تقوية تبريد السطح للقضبان القياسية الوطنية هو التحكم الدقيق في معلمات التسخين والتبريد. أولاً، تم استخدام التسخين الحثي بالتردد المتوسط لتسخين سطح تشغيل السكة إلى 850-900 درجة، وهو نطاق درجة الحرارة الذي يضمن تحسين سطح السكة بدون احتراق زائد. يجب التحكم في وقت التسخين خلال 30-40 ثانية لضمان وصول عمق التسخين لسطح التشغيل إلى 2-3 مم، مما يلبي متطلبات تقوية صلابة السطح. يتم استخدام تبريد رذاذ الماء عالي الضغط في مرحلة التبريد، مع التحكم في ضغط الماء عند 0.8-1.2MPa ومعدل التبريد يصل إلى أكبر من أو يساوي 15 درجة / ثانية، مما يعزز تحويل هيكل السطح إلى مارتنسيت ناعم. بعد التبريد، يتم تنفيذ معالجة درجات الحرارة المنخفضة عند 180-200 درجة لمدة ساعة واحدة للتخلص من إجهاد التبريد المتبقي وتجنب الشقوق السطحية على السكة. يمكن أن تصل صلابة سطح السكك الحديدية المعالج بهذه العملية إلى HRC58-62، ومقاومة التآكل أكثر من 3 أضعاف القضبان غير المعالجة.
ما هي المتطلبات الفنية الخاصة لتقوية الكسوة بالليزر للقضبان القياسية الأجنبية؟
لتقوية الكسوة بالليزر للقضبان القياسية الأجنبية مثل UIC60 وAREMA115RE، فإن الشرط الأول هو التوافق الجيد بين مادة الكسوة والمعدن الأساسي للسكك الحديدية. عادةً ما يتم اختيار مسحوق السبائك التي أساسها الحديد-، ويجب أن تكون تركيبته قريبة من نسبة السبائك لمعدن قاعدة السكة لتجنب التقشير عند التقاطع بين طبقة الكسوة والمعدن الأساسي. يجب تعديل طاقة الليزر وفقًا لنموذج السكة: يتم التحكم في طاقة الليزر لقضبان UIC60 عند 2000-2500 وات، وبالنسبة لقضبان AREMA115RE، يجب زيادتها إلى 2500-3000 وات لضمان وصول سماكة طبقة الكسوة بشكل موحد إلى 0.5-0.8 مم. مطلوب حماية الغاز الخامل أثناء عملية الكسوة، مع التحكم في معدل تدفق الأرجون عند 10-15 لتر / دقيقة لمنع أكسدة طبقة الكسوة. بعد الكسوة، يجب أن يتم طحن سطح السكة إلى خشونة Ra أقل من أو تساوي 1.6 ميكرومتر لضمان اتصال سلس بسكة العجلة. بالإضافة إلى ذلك، يلزم إجراء اختبار صلابة طبقة الكسوة، حيث تكون الصلابة أكبر من أو تساوي HV800 وقوة الترابط بين طبقة الكسوة والمعدن الأساسي أكبر من أو تساوي 300MPa.
ما هو نظام تقوية السطح المفضل للقضبان في خطوط النقل-الشديدة الحركة-المزدحمة؟
تتحمل القضبان في خطوط النقل-الشديدة الحركة-ضغطًا عاليًا عند تلامس السكك الحديدية-وتتمتع بمعدل تآكل سريع، لذا فإن المخطط المفضل هو طريقة التقوية المركبة "التبريد + الكسوة بالليزر". أولاً، يتم تطبيق التبريد بالتردد المتوسط على سطح تشغيل السكة لتحسين الصلابة الأساسية ومقاومة التآكل للطبقة السطحية، ومن ثم يتم إجراء الكسوة بالليزر على الطبقة المخمد لزيادة تعزيز مقاومة التعب والتشظي. يشكل سطح السكة بعد التقوية المركبة بنية طبقة مزدوجة من "طبقة تقوية مسقية + طبقة مقاومة للتآكل-". توفر الطبقة المسقية دعمًا قويًا كافيًا، بينما تتمتع طبقة الكسوة بمقاومة ممتازة للتآكل ومقاومة الصدمات. يمكن لهذا المخطط إطالة عمر الخدمة للسكك الحديدية بأكثر من 50% مقارنة بتقنية التبريد الفردي، والتكيف مع احتياجات -خطوط النقل الثقيلة التي يتجاوز حجم حركة مرورها السنوي 300 مليون طن- كيلومتر. أثناء البناء، يجب الانتباه إلى تطابق السماكة بين الطبقة المسقية وطبقة الكسوة: يتم التحكم في سماكة الطبقة المسقية عند 2-3 مم، وسمك طبقة الكسوة عند 0.5-0.8 مم لتجنب تركيز الإجهاد الناتج عن نسبة السمك غير المتوازنة. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي إجراء اختبارات محاكاة الاتصال بقضبان العجلات على القضبان بعد تقوية المركب لضمان التوزيع الموحد لإجهاد التلامس.
ما هي تقنية تقوية الأسطح الاقتصادية للقضبان في خطوط السرعة-العادية- ذات حركة المرور المنخفضة؟
تتطلب خطوط السرعة العادية-المرورية المنخفضة-متطلبات عالية للتحكم في التكلفة، لذا يفضل استخدام التقنية الاقتصادية لتقوية سطح السكك الحديدية. تستخدم تقوية التسديد طلقات من الحديد الزهر أو طلقات فولاذية كمقذوفات، مع قطر مقذوف يتم التحكم فيه عند 0.8-1.2 مم وضغط الحقن عند 0.4-0.6MPa، مما يجعل المقذوفات تؤثر على سطح تشغيل السكة بسرعة عالية. يمكن أن تشكل هذه العملية طبقة إجهاد ضاغطة متبقية بسمك 0.1-0.2 مم على سطح السكة، مما يمنع بشكل فعال بدء وانتشار شقوق الكلال، وفي نفس الوقت زيادة صلابة السطح إلى HRC45-50. تكلفة التقوية بالخردق هي فقط 1/5 من تقوية التسقية و1/20 من الكسوة بالليزر، وهي مناسبة جدًا لخطوط السرعة العادية مع حجم مرور سنوي أقل من 50 مليون طن كيلومتر. يمكن استخدام معدات التقطيع بالخردق المتنقلة في البناء، والتي يمكن أن تعمل عبر الإنترنت مباشرة دون تفكيك القضبان، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف البناء. بالإضافة إلى ذلك، بعد تقوية الصقل، يمكن تطبيق برايمر مضاد للصدأ للسكك الحديدية لزيادة دورة مقاومة الصدأ للقضبان وتقليل تكرار الصيانة.
ما هي مؤشرات الكشف ومعايير القبول لتأثيرات تقوية سطح السكك الحديدية؟
تشتمل مؤشرات الكشف عن تأثيرات تقوية سطح السكك الحديدية بشكل أساسي على صلابة السطح وضغط الضغط المتبقي ومقاومة التآكل وعمر الكلال. يتم الكشف عن صلابة السطح بواسطة جهاز اختبار صلابة Rockwell: يجب أن تكون صلابة السطح الجاري للقضبان المسقية أكبر من أو تساوي HRC58، وصلابة طبقة الكسوة بالليزر أكبر من أو تساوي HV800، وصلابة القضبان المقواة بالطلقات أكبر من أو تساوي HRC45؛ يتم اكتشاف إجهاد الضغط المتبقي بواسطة محلل إجهاد الأشعة السينية: يجب أن يكون إجهاد الضغط المتبقي للطبقة المقواة بالطلقات أكبر من أو يساوي -300 ميجا باسكال، وأن يكون ضغط الطبقة المرقية أكبر من أو يساوي -200 ميجا باسكال؛ يتم الكشف عن مقاومة التآكل بواسطة آلة اختبار التآكل: يجب تقليل فقدان التآكل للقضبان المعززة بأكثر من 50% مقارنة بالقضبان غير المقوية؛ يتم الكشف عن عمر الكلال بواسطة آلة اختبار كلال الانحناء: يجب زيادة عمر الكلال للقضبان المقواة بأكثر من مرة واحدة. معيار القبول هو: يتم أخذ عينات من 10 نقاط قياس لكل كيلومتر من الخط، ويجب أن تتوافق جميع مؤشرات كل نقطة قياس مع المعايير. إذا كانت نقطة قياس واحدة غير مؤهلة، يلزم أخذ عينات مزدوجة؛ إذا كانت لا تزال هناك نقاط غير مؤهلة في العينة المزدوجة، فسيتم الحكم على التأثير المعزز لهذا القسم من الخط على أنه غير مؤهل. بعد اجتياز القبول، يجب إنشاء ملف التقوية لتسجيل وقت التقوية ومعلمات العملية ونتائج الاختبار، وتوفير دعم البيانات للصيانة اللاحقة.