Tehnologia de întărire a gradientului materialului de pește și soluție de îmbunătățire a performanței la oboseala articulațiilor
Care sunt principalele forme și cauze de deteriorare prin oboseală a articulațiilor plăcilor?
Principalele forme de deteriorare prin oboseală a articulațiilor plăcilor includ trei tipuri: fisuri în jurul găurilor pentru șuruburi, uzura suprafeței de contact și fractura corpului. Fisurile din jurul găurilor pentru șuruburi sunt cea mai comună formă de deteriorare. Cauza este că factorul de concentrare a tensiunii la orificiile șuruburilor este de până la 3,0 și, sub acțiunea sarcinilor alternante pe roată-șină, se vor iniția mai întâi fisuri de oboseală în jurul orificiilor. Cauza uzurii suprafeței de contact este că deplasarea șinei la îmbinare provoacă alunecare relativă între plăcuță și șină. Frecarea de alunecare va cauza decojirea metalului pe suprafața de contact. Când adâncimea de uzură depășește 0,5 mm, aceasta va afecta gradul de potrivire al îmbinării. Cauza fracturii corpului este rezistența insuficientă la oboseală a materialului plăcuței. Când fisura se propagă la lungimea critică, placa va suferi o fractură bruscă. Acest tip de daune apare în principal la părțile articulate ale liniilor de transport grele-. Deteriorarea prin oboseală a îmbinărilor plăcilor este, de asemenea, strâns legată de procesul de instalare. Un cuplu insuficient al șuruburilor va duce la creșterea golurilor articulațiilor și la o concentrare intensă a tensiunilor; cuplul excesiv va duce la deformarea plastică a plăcii și va reduce rezistența la oboseală. În plus, factorii de mediu sunt, de asemenea, stimulente importante pentru daune. Coroziunea în liniile de coastă va accelera propagarea fisurilor, iar temperatura scăzută în liniile alpine va reduce duritatea plăcilor și va crește riscul de fractură.
Care este principiul tehnic de bază al întăririi gradientului materialului de pește?
Principiul tehnic de bază al întăririi gradientului materialului plăcilor este de a realiza îmbunătățirea coordonată a durității matricei și a rezistenței suprafeței. Prin procesul compozit de „tratament de călire și revenire a matricei + tratament de întărire a suprafeței” pe placa de pescuit, placa de pescuit formează o distribuție a performanței în gradient. Tratamentul de călire și călire cu matrice adoptă procesul de „călire + temperatură înaltă-”. Placa de pește este încălzită la 860-880 de grade pentru stingere și apoi temperată la 580-600 de grade pentru temperatură ridicată, astfel încât matricea să obțină o structură de sorbită temperată, care are o duritate și rezistență la impact excelente. Energia de impact cu indicele de duritate este mai mare sau egală cu 50J (-20 grade). Tratamentul de întărire a suprafeței adoptă un proces de întărire prin inducție, care încălzește local părțile de concentrare a tensiunii, cum ar fi suprafața de contact și periferia găurii pentru șuruburi a plăcii. Temperatura de încălzire este controlată la 900-920 grade și apoi răcită rapid, astfel încât suprafața să formeze o structură de martensită temperată cu o grosime de 2-3 mm, duritatea suprafeței poate ajunge la HRC55-60, ceea ce îmbunătățește foarte mult rezistența la uzură și rezistența la oboseală a suprafeței. Cheia întăririi gradientului este controlul performanței stratului de tranziție. Grosimea stratului de tranziție este controlată la 1-2 mm pentru a realiza tranziția lină de performanță între matrice și suprafață, evitând noua concentrare a tensiunilor cauzate de schimbări bruște de performanță. Prin tratamentul de întărire cu gradient, placa poate îndeplini cerințele duble de performanță de „rezistență la impactul matricei și rezistența la uzura suprafeței” în același timp, adaptându-se la mediul de stres complex al îmbinării.
Care sunt măsurile de proces pentru întărirea rezistenței la uzură a suprafețelor de contact ale plăcilor?
Măsurile de proces pentru întărirea rezistenței la uzură a suprafețelor de contact ale plăcilor includ în principal trei tipuri: întărirea prin inducție, sudarea prin pulverizare cu plasmă și nitrurarea suprafeței. Călirea prin inducție este cel mai des folosit proces. Încălzește suprafața de contact prin inducție electromagnetică, crește duritatea suprafeței peste HRC55, iar rezistența la uzură este de peste 3 ori mai mare decât cea a plăcilor netratate, care pot rezista în mod eficient la uzura alunecării suprafeței de contact. Procesul de sudare prin pulverizare cu plasmă pulverizează pulbere de aliaj pe bază de fier pe suprafața de contact, grosimea stratului de sudare prin pulverizare este controlată la 3-4 mm, duritatea poate ajunge la HRC60-65, iar rezistența la uzură este de 2 ori mai mare decât cea a procesului de întărire prin inducție, care este potrivit pentru întărirea plăcilor grele. Procesul de nitrurare de suprafață adoptă metoda de nitrurare cu gaz. La o temperatură de 520-540 grade, atomii de azot sunt infiltrați în suprafața plăcuței pentru a forma un strat nitrurat cu o grosime de 0,3-0,5 mm, duritatea suprafeței poate ajunge la HV900-1000. Stratul nitrurat are o rezistență excelentă la uzură și rezistență la coroziune, ceea ce este potrivit pentru plăcile de pește în medii corozive de coastă. Indiferent de procedeul adoptat, suprafața de contact trebuie pretratată. Scara de oxid de suprafață și defectele sunt îndepărtate prin șlefuire, iar rugozitatea suprafeței este controlată sub Ra1.6μm pentru a asigura efectul procesului de întărire. După tratamentul de întărire, precizia suprafeței de contact trebuie testată pentru a se asigura că planeitatea și acuratețea dimensională a suprafeței de contact îndeplinesc cerințele de proiectare și pentru a evita afectarea gradului de potrivire al îmbinării.
Care este proiectarea și schema de proces pentru întărirea rezistenței la oboseală a găurilor pentru șuruburi pentru plăci?
Schema de proiectare și proces pentru întărirea rezistenței la oboseală a găurilor pentru șuruburi pentru plăcuțe adoptă o strategie combinată de „optimizare a formei găurii + consolidarea periferiei găurii”. Optimizarea formei găurii schimbă gaura circulară tradițională într-o gaură eliptică, iar direcția axei lungi a elipsei este în concordanță cu direcția tensiunii, ceea ce poate reduce factorul de concentrare a tensiunii în jurul găurii de la 3,0 la sub 1,5, reducând foarte mult probabilitatea inițierii fisurii. Pentru plăcile standard a căror formă de găuri nu poate fi schimbată, se adoptă procesul de întărire a rulării periferiei găurii. Peretele interior al găurii pentru șuruburi este rulat-la rece cu o unealtă de rulare pentru a forma un strat de presiune reziduală de compresiune cu o grosime de 0,2-0,3 mm în jurul găurii. Valoarea tensiunii reziduale la compresiune poate ajunge la -300MPa la -400MPa, ceea ce poate compensa eficient efectul tensiunii de tracțiune alternante și poate întârzia propagarea fisurilor în jurul găurii. Întărirea periferiei găurii poate adopta și un proces de stingere cu laser pentru a stinge local periferia găurii șuruburilor pentru a forma un inel întărit cu o lățime de 5-8 mm. Duritatea inelului întărit poate ajunge peste HRC55, ceea ce îmbunătățește rezistența la uzură și rezistența la oboseală a periferiei găurii. Schema de proiectare trebuie să ia în considerare, de asemenea, precizia de potrivire între orificiul șurubului și șurub, adoptând potrivirea de tranziție, iar distanța de potrivire este controlată la 0,05-0,1 mm pentru a evita concentrarea tensiunilor cauzate de golul excesiv. După implementarea schemei de proces, sunt necesare teste de oboseală pentru a verifica rezistența la oboseală a găurilor pentru șuruburi pentru a se asigura că nu există fisuri în jurul găurilor sub 1 milion de sarcini alternative.
Care sunt indicatorii de bază și standardele de evaluare pentru detectarea performanței la oboseală a articulațiilor plăcilor?
Indicatorii de bază pentru detectarea performanței la oboseală a îmbinărilor plăcilor cuprind trei categorii: durata de viață la oboseală, tensiunea în jurul orificiilor pentru șuruburi și uzura suprafeței de contact. Detectarea duratei de viață la oboseală folosește un banc de testare a oboselii articulațiilor pentru a simula sarcinile de impact pe roți-șină. Îmbinările cu plăci pentru liniile feroviare cu viteză mare-trebuie să treacă 5 milioane de cicluri de încărcare fără deteriorare, cele pentru liniile de transport grele-trebuie să treacă 3 milioane de cicluri de încărcare fără deteriorare, iar cele pentru liniile de-viteză obișnuită trebuie să treacă 2 milioane de cicluri de încărcare fără deteriorare. Detectarea tensiunii în jurul găurilor pentru șuruburi adoptă metoda de testare a tensiometrului. Extensometrele sunt lipite în jurul găurilor pentru a măsura valoarea tensiunii la sarcini alternative. Valoarea tensiunii trebuie să fie mai mică decât limita de oboseală a materialului plăcuței, iar factorul de concentrare a tensiunii este mai mic sau egal cu 1,5. Detectarea uzurii suprafeței de contact este măsurată de un profiler. După simularea ciclurilor de sarcină, adâncimea de uzură a suprafeței de contact Mai mică sau egală cu 0,2 mm este calificată pentru a se asigura că gradul de potrivire al îmbinării nu este afectat. Standardul de evaluare este că toți indicatorii de detectare îndeplinesc standardele, durata de viață la oboseală a îmbinării plăcii de pește îndeplinește cerințele de proiectare, iar rata de calificare a aceluiași lot de plăci de pește este mai mare sau egală cu 98%. În plus, este, de asemenea, necesar să se detecteze indicatori precum acuratețea dimensională și distribuția durității plăcii pentru a asigura efectul procesului de întărire a gradientului. Produsele necalificate trebuie reprelucrate sau casate pentru a asigura siguranța aplicațiilor de inginerie.