مواد لوحة الضغط، المعالجة الحرارية، التعب

ما تحمله لوحة الضغط

توجد لوحة الضغط بين قاعدة السكة واللوحة النائمة أو القاعدة، وتوزع قوة التثبيت لنظام التثبيت على قاعدة السكة، وتساعد على تثبيت السكة بشكل جانبي. إنه يرى طيف حمل متقلب: كل تمريرة للعجلة تضيف نبضة ضغط، ويضيف التقويس انحناءًا جانبيًا. اللوحة التي تفقد قوتها أو تظهر عليها صدع تغير توزيع الحمل لمجموعة التثبيت بأكملها، وتبدأ السكة في التحرك تحتها. وبالتالي فإن مقاومة التعب، والقدرة على البقاء على قيد الحياة لملايين دورات التحميل دون التشقق، هي خاصية التصميم الأساسية لمواد اللوحة، ويتم إنشاؤها في فرن المعالجة الحرارية، وليس في مكتب الرسم. تم اختيار عائلتي الفولاذ المستخدمتين، الفولاذ الكربوني المتوسط ​​C45 والفولاذ الزنبركي 60Si2Mn، لهذا السبب بالضبط: كلاهما يستجيب جيدًا للمعالجة الحرارية، ويقرر مسار العملية ما إذا كانت اللوحة ستستخدم لسنوات أو ستفشل خلال أشهر.

الإخماد والتهدئة مقابل التطبيع لـ C45

يشكل التبريد والتلطيف مادة السوربيت المقسى، وهو هيكل يجمع بين القوة العالية والمتانة، وبالتالي فإن اللوحة تقاوم كلا من الضغط المتناوب لأحمال القطار وتأثير العجلات المسطحة. يتمتع الهيكل الطبيعي، البرليت بالإضافة إلى الفريت، بصلابة أقل، وتبدأ شقوق الكلال مبكرًا عند نقاط تركيز الإجهاد مثل حواف الثقب وزوايا الأقسام. الفرق في حد الكلال، 250 ميجا باسكال مقابل 180 ميجا باسكال، يترجم مباشرة إلى الحياة: تحت نفس طيف الحمل، تدوم اللوحة الطبيعية حوالي 60 بالمائة فقط. بالنسبة للمكون الذي يبقى في المسار الصحيح لسنوات، يتم استرداد التكلفة الإضافية لمسار الإخماد والتلطيف عدة مرات في تكلفة الفحص والاستبدال.

تصلب سطح لوحات 60Si2Mn

حيث يجب أن تقاوم اللوحة أيضًا التآكل الناتج عن قاعدة السكة، فإن درجة الفولاذ الزنبركي 60Si2Mn يتم تقوية سطحها عن طريق التسخين التعريفي والتبريد السريع. يصل السطح إلى HRC 45 إلى 50 مع طبقة مارتنسيتية كثيفة، مما يزيد من مقاومة التآكل أكثر من مرتين. والأهم من ذلك بالنسبة للتعب، أن الطبقة السطحية المتصلبة تحمل إجهادًا ضاغطًا متبقيًا يلغي جزءًا من إجهاد الانحناء الشدي الناتج عن أحمال القطارات، مما يزيد من حد الكلال بنسبة 25 إلى 30 بالمائة. يتكون الهيكل من طبقتين-عمدًا: غلاف صلب{10}}مقاوم للتآكل من الخارج وقلب صلب من الداخل، ولهذا السبب يُطلق على التصميم اسم "صلب من الخارج" و"قوي من الداخل". يجعل هذا المزيج من ألواح 60Si2Mn السطحية-المصلدة الخيار المفضل لخطوط النقل الثقيلة-، حيث يعمل التآكل والإجهاد معًا. يجب تحديد عمق التصلب وصلابة القلب، لأن الهيكل الرقيق للغاية يتآكل والقلب الصلب للغاية يفقد صلابته.

إخماد الشقوق والوقاية منها

الشقوق المروية هي عيب المعالجة الحرارية الكلاسيكي وهي تأتي من ثلاثة أسباب. أولاً، يؤدي التسخين السريع جدًا إلى حدوث فرق كبير في درجة الحرارة بين السطح والقلب والضغط الحراري العالي. ثانيًا، التبريد السريع جدًا في عملية التبريد يسمح لضغط التحول من الأوستينيت إلى مارتنسيت بتجاوز القوة المحلية للفولاذ. ثالثًا، تعمل الزوايا الحادة وحواف الفتحات بدون حواف كمركزات إجهاد حيث يتم تفريغ إجهاد التحويل. تعتبر إجراءات الوقاية قياسية: التسخين على مراحل بحيث يظل الفرق في درجة الحرارة صغيرًا، والتبريد في وسط متدرج مثل حمام النترات لإبطاء التبريد، وشطب كل زاوية حادة وحافة ثقب بنصف قطر 0.5 مم أو أكثر قبل التصلب. تعتبر اللوحة التي بها صدع إخماد عبارة عن خردة، لأن الشق ينفتح تحت الحمل وينمو إلى فشل الكلال، وبالتالي فإن تكلفة الوقاية أقل بكثير من تكلفة الخلل.

قبول الصلابة وخطر القيم الخاطئة

الصلابة هي-بوابة المتجر لجودة المعالجة الحرارية. يجب أن تقيس لوحة C45 المسقية والمقساة نسبة HRC من 22 إلى 28، والسطح - المتصلب 60Si2Mn لوحة HRC من 45 إلى 50 على السطح. إذا كانت الصلابة عالية جدًا، أعلى من HRC 55، تصبح اللوحة هشة: تنخفض صلابة الصدمات بأكثر من 40 بالمائة ويمكن أن تنكسر اللوحة تحت تأثير حمل الصدمات، مع وجود خطر أعلى عند درجات حرارة الشتاء المنخفضة. إذا كانت الصلابة منخفضة للغاية، أقل من HRC 35، فإن القوة ومقاومة التآكل غير كافية، وتتشوه اللوحة بشكل بلاستيكي تحت حمل السكة الجانبية، وتتشكل خطوة على وجه التلامس، وتبدأ السكة في الزحف جانبيًا وتوسيع المقياس. يؤدي كلا وضعي الفشل إلى تقصير عمر اللوحة وزعزعة استقرار نظام التثبيت، ولهذا السبب يتضمن اختبار القبول قياس الصلابة على عدد محدد من الأجزاء لكل دفعة.

الفحوصات الميدانية على اللوحات المثبتة

يتم فحص حالة المعالجة الحرارية في الموقع بدون معدات مخبرية. يقوم جهاز اختبار الصلابة المحمول Rockwell بقياس صلابة السطح والتأكد من النطاق، HRC 22 إلى 28 لـ C45 المروي والمقسى وHRC 45 إلى 50 للسطح -المصلب 60Si2Mn. يتم فحص السطح بحثًا عن الشقوق وإزالة الكربنة والتشوه؛ كل هؤلاء يرفضون اللوحة. يستخدم المفتشون ذوو الخبرة أيضًا اختبار الصوت: اللوح المسقي والمقسى يرن بنبرة عميقة، واللوح المتصلب السطحي{11}}ذو النغمة الواضحة، والنغمة الخشنة تشير إلى وجود شرخ داخلي. عند الاشتباه في وجود دفعة ما، يتم أخذ عينات لاختبار صلابة الصدمات للتأكد من المعالجة الحرارية قبل إطلاق اللوحات للتتبع. تنطبق نفس الفحوصات على البضائع الواردة، ويجب على المشتري تحديد نافذة الصلابة ومعدل أخذ العينات وطريقة الاختبار في الاتفاقية الفنية.

لماذا يعتبر التبريد والتلطيف أفضل من التطبيع لألواح الضغط؟

لأنه يشكل السوربيت المقسى الذي يجمع بين القوة والصلابة. يرتفع حد الكلال من حوالي 180 ميجا باسكال إلى 250 ميجا باسكال ويتضاعف عمر الخدمة تقريبًا مقارنة بلوحة عادية من نفس الفولاذ.

ما هي الصلابة التي يجب أن تتمتع بها لوحة الضغط؟

يجب أن تكون لوحة C45 المسقية والمقساة بـ HRC 22 إلى 28، والسطح -المصلب بـ 60Si2Mn HRC 45 إلى 50 على السطح. القيم الأعلى من HRC 55 تخاطر بكسر هش وأقل من HRC 35 تخاطر بتشوه البلاستيك.

كيف يتم تجنب الشقوق المروية؟

عن طريق التسخين المتدرج، والتبريد المتدرج في حمام النترات، وشطب كل زاوية حادة وحافة ثقب بنصف قطر 0.5 مم أو أكثر. تقوم الشطب بإزالة نقاط تركيز الإجهاد حيث يؤدي إجهاد التحويل إلى تشقق الفولاذ.

ماذا يحدث إذا كانت اللوحة قاسية جدًا؟

تصبح اللوحة هشة، مع تقليل متانة التأثير بأكثر من 40 بالمائة. يمكن أن ينكسر تحت تأثير حمل تأثير القطار، ويكون الخطر أعلى في ظروف الشتاء الباردة، لذلك يتم رفض الصلابة التي تزيد عن HRC 55 عند القبول.

كيف يتم فحص جودة المعالجة الحرارية في الموقع؟

باستخدام جهاز اختبار صلابة Rockwell المحمول مقابل النافذة المحددة، والفحص البصري للشقوق وإزالة الكربنة، واختبار الصوت بمطرقة. تشير النغمة الخشنة إلى وجود صدع داخلي، ويتم إجراء اختبار صلابة الصدمات على الدفعات المشبوهة.

C45 أو 60Si2Mn، ما هي المادة المخصصة لألواح النقل الثقيلة-؟

60Si2Mn مع تصلب السطح هو خيار النقل الثقيل-: السطح HRC 45 إلى 50 يقاوم تآكل قاعدة السكة، كما أن إجهاد الضغط المتبقي يرفع حد الكلال بنسبة 25 إلى 30 بالمئة بينما يمنع القلب الصلب الكسر.