Optimizarea procesului de tratare termică a plăcilor și schema de îmbunătățire a rezistenței la oboseală a articulațiilor șinei
Care sunt mecanismul de eșec prin oboseală și principalii factori de influență ai articulației plăcii?
Mecanismul de eșec la oboseală al articulației plăcii esteiniţierea şi propagarea fisurilor sub solicitări alternante. În timpul funcționării trenului, există o anumită mutație a rigidității la îmbinarea șinei. Sarcina pe roată-șină este transmisă plăcuței prin șină, determinând ca placa să suporte tensiuni alternative de tracțiune și compresiune repetate în jurul orificiilor pentru șuruburi și la capete. Microfisurile inițiază mai întâi în zonele de concentrare a tensiunilor, iar microfisurile continuă să se propagă sub stres alternativ. Când lungimea fisurii atinge valoarea critică, placa se fracturează. Principalii factori de influență includ trei aspecte: în primul rând,factori de performanță ai materialelor. Dacă oțelul 45# utilizat în mod obișnuit pentru plăcile de pește nu este supus unui tratament termic rezonabil, rezistența la tracțiune și duritatea sa sunt insuficiente, iar fisurile sunt predispuse să apară în zonele de concentrare a tensiunilor; doilea,factori structurali. Periferia găurilor pentru șuruburi și capetele plăcuței sunt zone de concentrare a tensiunilor. Dacă periferia găurilor nu este teșită, factorul de concentrare a tensiunii va fi mult crescut, accelerând inițierea fisurii; treilea,factori de proces. Parametrii nerezonabili ai procesului de tratare termică, cum ar fi temperatura prea scăzută de călire și timpul de revenire insuficient, vor duce la o structură metalografică neuniformă a plăcii, stres rezidual și rezistență redusă la oboseală. În plus, starea de întreținere a liniei va afecta și eșecul la oboseală. Diferența excesivă de înălțime la îmbinarea șinei va crește solicitarea suplimentară a plăcii și va scurta durata de viață.
Care sunt parametrii de bază ai procesului și metodele de optimizare a tratamentului termic de călire și revenire a plăcilor?
Procesul de bază al tratamentului termic de călire și revenire pentru plăci estecălire + temperatură-înaltă. Parametrii de bază ale procesului includ cinci aspecte: temperatura de stingere, timpul de menținere, viteza de răcire, temperatura de revenire și timpul de revenire. Pentru plăcile de oțel 45#, intervalul optimizat de temperatură de stingere este de 830-850 de grade. Temperatura prea scăzută va duce la austenitizare insuficientă și va exista ferită nedizolvată în structura metalografică, reducând rezistența plăcii; temperatura prea ridicată va duce la boabe grosiere și la o duritate redusă. Timpul de menținere este reglat în funcție de grosimea plăcuței. Pentru placile cu grosimea de 20mm, timpul de mentinere este optimizat la 60-90 minute pentru a asigura austenitizarea completa in interiorul materialului. Viteza de răcire adoptă metoda destingerea apei și răcirea uleiului. Placa de pește stinsă este mai întâi răcită la 300 de grade în apă, apoi transferată în ulei pentru răcire. Această metodă poate reduce stresul de stingere și poate evita crăparea plăcii. Temperatura de revenire este optimizată la 550-580 de grade, iar timpul de revenire este optimizat la 120-150 de minute. Călirea la temperatură înaltă poate transforma structura metalografică în sorbit temperat, care are atât rezistență ridicată, cât și duritate ridicată și poate îmbunătăți semnificativ rezistența la oboseală. Metoda de optimizare adoptă metoda de testare ortogonală, cu rezistența la tracțiune și tenacitatea la impact ca indicatori de evaluare și optimizează combinația de cinci parametri de proces pentru a determina în cele din urmă combinația optimă de parametri, astfel încât rezistența la tracțiune a plăcii mai mare sau egală cu 650MPa și rezistența la impact mai mare sau egală cu 30J/cm².
Care sunt procesul de tratare a întăririi suprafeței și funcția periferiei găurii pentru șuruburi ale plăcii?
Tratamentul de întărire a suprafeței periferiei găurii pentru șuruburi adoptă un proces compozit deîntărire laminare + tratament de cementare. Întărirea prin rulare este primul proces. Un instrument special de rulare este utilizat pentru a aplica presiune pe suprafața din jurul orificiului șurubului, provocând deformare plastică pe suprafața din jurul orificiului, formând un strat-întărit de lucru cu o grosime de 0,2-0,3 mm. Duritatea stratului-întărit de lucru poate atinge HV350 sau mai mult, ceea ce este cu 30% mai mare decât duritatea matricei. Întărirea prin rulare poate reduce, de asemenea, rugozitatea suprafeței din jurul găurii sub Ra0,8 și poate reduce sursele de concentrare a tensiunii. Tratamentul de carburare este al doilea proces. Placa laminată este plasată într-un cuptor de cementare și menținută la o temperatură de 920-940 de grade timp de 4-6 ore pentru a permite atomilor de carbon să pătrundă în suprafața din jurul găurii. Grosimea stratului carburat este controlată la 0,8-1,0 mm, iar conținutul de carbon al stratului carburat este de 0,8%-1,0%. După tratamentul de cementare, este necesară revenirea la temperatură joasă la o temperatură de 180-200 de grade timp de 60 de minute pentru a elimina stresul rezidual generat în timpul procesului de cementare. Procesul de întărire compozit are două funcții principale: în primul rând, îmbunătățește duritatea și rezistența la uzură a suprafeței din jurul găurii, prevenind frecarea și uzura între șurub și periferia găurii; în al doilea rând, formează stres de compresiune reziduală pe suprafața din jurul găurii, care poate compensa o parte a tensiunii de tracțiune alternativă, poate reduce probabilitatea inițierii fisurii și poate crește rezistența la oboseală a plăcii cu peste 40%.
Care sunt punctele de proiectare diferențiate ale proceselor de tratament termic între plăcile standard naționale și standard străine?
Proiectarea diferențiată a proceselor de tratare termică între plăcile standard naționale și standard străine rezultă din diferențele dintre materialele și cerințele de serviciu. Placile standard naționale folosesc în principal oțel 45#, adaptat la șine standard naționale de 60 kg/m și 75 kg/m, în timp ce plăcile standard străine folosesc în principal oțel C45E standard european, adaptat șinelor UIC60 și UIC54.Diferențierea procesului de stingere: Temperatura de stingere a plăcilor de oțel standard național 45 # este de 830-850 de grade, folosind stingerea cu apă și răcirea cu ulei; temperatura de stingere a plăcilor standard străine din oțel C45E este de 820-840 de grade, folosind răcirea cu aer. Deoarece oțelul C45E are o călibilitate mai bună, se poate obține o structură uniformă a martensitei prin răcirea cu aer, evitând riscul de fisurare cauzat de răcirea cu apă.Diferențierea procesului de călire: Temperatura de călire a plăcilor standard naționale este de 550-580 de grade, iar timpul de călire este de 120 de minute, având ca scop obținerea unei structuri de sorbită călită; temperatura de călire a plăcilor standard străine este de 520-550 de grade, iar timpul de călire este de 150 de minute, cu scopul de a obține o structură de troostită călită, care are o rezistență mai mare și este potrivită pentru nevoile liniilor europene de transport greu.Diferențierea întăririi suprafeței: Placile standard naționale adoptă procesul de întărire compozit de laminare + cementare; Plăcile standard străine adoptă un proces de întărire prin shot peening, care poate forma stres de compresiune reziduală pe suprafața totală a plăcii, mai potrivite pentru modul de întreținere al liniilor europene.
Care sunt elementele de testare și standardele de acceptare pentru calitatea tratamentului termic al plăcilor de pește?
Elementele de testare pentru calitatea tratamentului termic al plăcilor de pește includ patru articole de bază:testarea structurii metalografice, testarea proprietăților mecanice, testarea durității suprafeței și testarea efortului rezidual. Testarea structurii metalografice folosește un microscop metalografic pentru a observa microstructura plăcii. Structura calificată a plăcilor standard naționale este sorbitul temperat, gradul de granulație mai mare sau egal cu 8 și nu sunt permise ferită de rețea sau boabe grosiere; Structura calificată a plăcilor standard străine este troostita temperată, gradul de dimensiune a granulelor mai mare sau egal cu 7. Testarea proprietăților mecanice include rezistența la tracțiune, rezistența la curgere, alungirea și rezistența la impact. Pentru plăcile standard naționale, rezistență la tracțiune mai mare sau egală cu 650 MPa, rezistență la curgere mai mare sau egală cu 355 MPa, alungire mai mare sau egală cu 16 %, rezistență la impact mai mare sau egală cu 30 J/cm²; pentru plăci standard străine, rezistență la tracțiune mai mare sau egală cu 700 MPa, rezistență la curgere mai mare sau egală cu 400 MPa, alungire mai mare sau egală cu 14%, rezistență la impact mai mare sau egală cu 25 J/cm². Testarea durității suprafeței folosește un tester de duritate Rockwell pentru a detecta duritatea în jurul găurilor pentru șuruburi. Duritatea suprafeței plăcilor standard naționale este HRC28-32, iar cea a plăcilor standard străine este HRC30-35. Testarea tensiunii reziduale folosește un instrument de măsurare a tensiunii cu raze X pentru a detecta tensiunea reziduală în jurul găurilor pentru șuruburi. Valoarea tensiunii reziduale la compresiune trebuie să fie mai mare sau egală cu 100 MPa și nu este permisă efortul rezidual de tracțiune. Standardul de acceptare este că toate cele patru articole de testare sunt calificate. Raportul de eșantionare al fiecărui lot de plăci de pește nu este mai mic de 5%. Dacă există articole necalificate, este necesară prelevarea dublă. Dacă sunt încă necalificați, întregul lot va fi casat.