Tehnologia de consolidare a suprafeței șinei și schemele de control al uzurii-roților
Care sunt parametrii de bază și efectele de întărire ai procesului de întărire prin inducție de-frecvență medie pentru capete de șină?
Întărirea prin inducție de-frecvență medie a capetelor șinei este un proces obișnuit de întărire a suprafeței, cu parametri de bază inclusivfrecvența de inducție, temperatura de încălzire, timpul de menținere și viteza de răcire. Frecvența de inducție ar trebui să fie controlată la 2-5kHz. În acest interval de frecvență, curentul indus este concentrat în adâncimea de 0-10 mm a suprafeței capului șinei, permițând consolidarea suprafeței locale fără a afecta duritatea matricei șinei. Temperatura de încălzire este optimizată la 850-900 de grade, la care structura perlită de pe suprafața capului șinei poate fi complet austenită. Temperatura excesiv de ridicată va duce la boabe grosiere, în timp ce temperatura excesiv de scăzută va duce la austenitizare insuficientă. Timpul de reținere este reglat în funcție de modelul șinei, cu un timp de ținere de 30-40 secunde pentru șinele de 60kg/m pentru a asigura o austenitizare uniformă. Viteza de răcire adoptă răcirea prin pulverizare, controlată la 15-20 grade/s. Răcirea rapidă poate transforma austenita într-o structură fină de martensită, îmbunătățind duritatea suprafeței. Efectul de întărire este remarcabil: duritatea suprafeței capului șinei poate fi crescută de la originalul HB220-280 la HRC58-62, rezistența la uzură este îmbunătățită de 3-5 ori, rata de uzură roată-șină este redusă cu mai mult de 60%, iar rezistența la oboseala de contact a capului șinei este, de asemenea, mult îmbunătățită și poate reduce semnificativ apariția bolilor, precum și apariția unor boli.
Care sunt tehnologia de întărire a placajului cu laser și punctele de selecție a materialelor pentru șinele din liniile grele de transport-?
Șinele din liniile grele-de transport au o rată de uzură rapidă. Tehnologia de întărire a placajului cu laser poate forma o acoperire rezistentă la uzură-de înaltă performanță-pe suprafața capului șinei, care este o soluție eficientă la uzura-de transport greu. Procesul de bază al placajului cu laser este de a folosi un fascicul laser de-energie mare pentru a topi materialul de placare și un strat subțire al suprafeței șinei pentru a forma o acoperire întărită metalurgică. Grosimea stratului de placare este controlată la 0,5-1,5 mm; grosimea excesivă este predispusă la fisurarea acoperirii, în timp ce o grosime insuficientă are ca rezultat un efect slab rezistent la uzură. Punctele cheie ale selecției materialelor sunt: în primul rând,pulberi de aliaj{0}}pe bază de fierar trebui să fie preferate aliajele Fe-Cr-B{-Si. Compoziția lor este apropiată de matricea șinei, cu performanțe bune de lipire metalurgică, nu se desprinde ușor și duritate de până la HRC60 sau mai mult, cu rezistență excelentă la uzură. În al doilea rând, ajustați compoziția în funcție de mediul coroziv al liniei: adăugați elemente rezistente la coroziune-cum ar fi cuprul și nichelul pentru liniile de transport grele de coastă-și adăugați molibden pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune pentru zonele alcaline-saline. În același timp, controlați dimensiunea particulelor de pulbere la 50-150μm. Dimensiunea uniformă a particulelor poate asigura planeitatea stratului de placare și poate evita defecte precum porozitatea și includerea de zgură. Durata de viață a șinelor întărite prin placare cu laser este de peste 2 ori mai mare decât cea a șinelor întărite cu frecvență medie-, potrivite pentru liniile de transport de marfă grele cu sarcini pe osie peste 30 t.
Care sunt metodele de testare a calității și criteriile de acceptare pentru straturile de întărire a suprafeței șinei?
Testarea calității straturilor de întărire a suprafeței șinei ar trebui efectuată din patru dimensiuni:duritatea, puterea de lipire, microstructura și morfologia suprafeței. Testarea durității folosește un tester de duritate Rockwell pentru a eșantiona și a testa diferite adâncimi ale stratului de întărire. Duritatea suprafeței trebuie să îndeplinească cerințele de proiectare, de exemplu, duritatea suprafeței stratului de temperare cu frecvență medie-Mai mare sau egală cu HRC58, duritatea suprafeței stratului de placare Mai mare sau egală cu HRC60 și modificarea gradientului de duritate este uniformă, fără o schimbare bruscă a tranziției durității de la suprafață la matrice. Testarea rezistenței la tracțiune adoptă metoda de încercare la tracțiune: se fac eșantioane standard de tracțiune, iar rezistența la tracțiune ar trebui să fie mai mare sau egală cu 500MPa; sau se folosește metoda de testare a zgârieturii, iar stratul de acoperire este calificat dacă nu există decojire atunci când sarcina de zgârietură atinge mai mult de 80N. Testarea microstructurii folosește un microscop metalografic: structura calificată a stratului-de stingere cu frecvență medie este martensită fină + o cantitate mică de austenită reținută și nu sunt permise martensite grosiere sau carburi de rețea; structura calificată a stratului de placare cu laser este o structură de aliaj densă cu lipire metalurgică, lipsită de defecte precum porozitatea și includerea de zgură. Testarea morfologiei suprafeței utilizează un tester de rugozitate, iar rugozitatea suprafeței Ra a stratului de întărire ar trebui să fie mai mică sau egală cu 1,6 μm. În același timp, detectarea defectelor cu ultrasunete este necesară pentru a detecta defectele interne, cu o suprafață de defect mai mică sau egală cu 0,5 mm², după cum este calificat. Criteriile de acceptare trebuie să îndeplinească toți indicatorii de mai sus. 5 șinele sunt eșantionate pe kilometru de linie. Dacă 1 este necalificat, este necesară prelevarea dublă; dacă este încă necalificat, este nevoie de reluare.
Care sunt cerințele speciale și tehnologiile adaptative pentru consolidarea suprafeței feroviare în liniile feroviare de mare-viteză?
Liniile feroviare de mare-viteză au două cerințe ridicate pentru netezimea și rezistența la uzură. Tehnologiile de consolidare a suprafeței trebuie să se echilibrezeRată scăzută de uzură și netezime ridicatăpentru a evita ca stratul de întărire să afecteze potrivirea contactului-roată și șină. Cerințele speciale sunt: în primul rând, planeitatea suprafeței stratului de întărire. Rugozitatea suprafeței Ra a șinelor feroviare cu viteză mare-ar trebui să fie mai mică sau egală cu 0,8μm. Profilul original al șinei nu trebuie deteriorat după tratamentul de întărire, în caz contrar vibrațiile și zgomotul-șinei vor crește. În al doilea rând, duritatea stratului de întărire. Vibrația de-frecvență înaltă a trenurilor-de mare viteză este predispusă să provoace fisurarea straturilor de întărire fragile, așa că indicele de duritate al stratului de întărire trebuie să respecte standardul, cu o valoare a tenacității la impact mai mare sau egală cu 15J/cm². În ceea ce privește tehnologiile adaptive, liniile feroviare de mare-viteză preferă procesul combinat deîntărire prin inducție cu frecvență medie{0}+ lustruire. Întărirea prin inducție cu frecvență medie-realizează întărirea suprafeței, iar lustruirea de precizie ulterioară poate reduce rugozitatea suprafeței la Ra0,4-0,8μm, îndeplinind cerințele de netezime. Pentru tronsoane cu uzură severă, cum ar fi nodurile de cale ferată de mare viteză,placare cu laser + slefuire de precizietehnologia poate fi folosită. Grosimea stratului de placare este controlată la 0,5-0,8 mm, iar șlefuirea de precizie asigură precizia profilului șinei. În același timp, duritatea stratului de întărire ar trebui să fie controlată la HRC55-58 pentru a evita duritatea excesivă care accelerează uzura roților, realizând potrivirea uzurii șinei-roților. Aceste tehnologii adaptive pot asigura funcționarea pe termen lung a liniilor feroviare de mare viteză la o viteză de 350 km/h.
Care sunt analizele cost-beneficii și sugestiile de promovare pentru consolidarea suprafeței șinei?
Investiția inițială pentru consolidarea suprafeței șinei este mai mare decât cea a șinelor obișnuite, dar are avantaje semnificative în ceea ce privește costul ciclului de viață complet. În ceea ce privește costul, costul unui singur-kilometru al întăririi prin inducție de-frecvență medie este cu 20%-30% mai mare decât cel al șinelor obișnuite, iar costul unui singur-kilometru al placajului cu laser este cu 50%-80% mai mare. Cu toate acestea, durata de viață a șinelor întărite este mult extinsă: durata de viață a șinelor cu frecvență medie-stopită este de 3-5 ori mai mare decât a șinelor obișnuite, iar durata de viață a șinelor placate cu laser-este de 8-10 ori mai mare decât a șinelor obișnuite, ceea ce poate reduce semnificativ frecvența și costurile de întreținere a șinelor de înlocuire. În ceea ce privește beneficiile, șinele consolidate pot reduce bolile de linie cauzate de uzura roților și șinei, pot reduce timpul de oprire a trenurilor din cauza întreținerii șinelor și pot îmbunătăți eficiența transportului pe linie. Pentru liniile de transport greu și de mare viteză, beneficiile economice indirecte depășesc cu mult investiția inițială. Sugestiile de promovare și aplicare ar trebui să urmeze principiul „specific-liniei și-specifice secțiunii„. Tehnologia de întărire a placajului cu laser ar trebui să fie prioritară pentru liniile de transport de marfă de mare-transport, tehnologia de-călire cu frecvență medie + lustruire pentru liniile de-viteză mare și tehnologia de-frecvență medie pentru căile ferate de-viteză obișnuită. consolidarea, unificarea standardelor de testare și specificațiile de construcție și reducerea costurilor de promovare Pentru liniile cu volum de trafic în creștere rapidă, tratamentul de întărire a suprafeței șinei poate fi efectuat în avans pentru a evita înlocuirea frecventă din cauza uzurii excesive în perioada ulterioară.