Định nghĩa và bối cảnh của phần đầu-Đường ray cứng
Đường ray cứng-đầu được tạo ra bằng cách làm nóng đầu đường ray và làm nguội nó để tạo thành một lớp cứng-chống mài mòn trên bề mặt chạy trong khi mặt và chân vẫn giữ được độ dẻo dai ban đầu. Độ sâu của lớp tôi này là một thông số quy trình được kiểm soát vì nó cân bằng khả năng chống mài mòn với nguy cơ nứt bên trong. Trong-sản xuất đường ray tiêu chuẩn quốc gia, độ sâu lớp tôi trên đầu được chỉ định là 8–12 mm và độ lệch được giữ ở mức Nhỏ hơn hoặc bằng ±1 mm khi kiểm tra độ dày siêu âm 100%. Cùng một họ thông số, độ sâu dập tắt, độ dốc độ cứng của lớp chuyển tiếp và độ đồng đều của độ cứng sẽ xác định xem đường ray có chống va đập đầu trong suốt thời gian sử dụng hay không.
Tại sao độ sâu lớp làm nguội được đặt ở mức 8–12 mm
Phạm vi 8–12 mm là kết quả của việc phân bố ứng suất tiếp xúc trên đường ray-của bánh xe với độ cứng của thép. Nếu lớp quá nông, nó chỉ bao phủ lớp da bề mặt: khi lăn trong thời gian dài, nó sẽ bị mòn nhanh chóng và phần kim loại nền mềm bên dưới sẽ biến dạng dẻo và vỡ ra. Nếu lớp quá sâu, nó sẽ vượt ra ngoài vùng thực sự mang ứng suất tiếp xúc và ứng suất kéo dư bên trong sẽ tăng lên; trong dịch vụ mùa đông lạnh giá, điều này có thể gây ra các vết nứt dọc ở đầu và trong những trường hợp nghiêm trọng, dẫn đến gãy đường ray. Độ sâu 8–12 mm bao phủ dải tiếp xúc ray-của bánh xe chính, cung cấp đủ vật liệu cứng để chống mài mòn trong khi lớp chuyển tiếp được kiểm soát làm giảm ứng suất bên trong. Do đó, quá trình sản xuất sử dụng máy đo độ dày siêu âm để kiểm tra toàn diện, giữ độ lệch độ sâu ở mức Nhỏ hơn hoặc bằng ±1 mm.
Độ cứng và khả năng chống nứt vỡ
Lớp chuyển tiếp là vùng giữa bề mặt được làm nguội và kim loại cơ bản, nơi độ cứng giảm từ HRC38–42 ở bề mặt xuống HRC24–28 trong lõi. Độ dốc liên tục sẽ tránh được sự tập trung ứng suất mà bước độ cứng đột ngột sẽ tạo ra. Khi ứng suất tiếp xúc lan truyền từ bề mặt vào trong, gradient sẽ đệm nó dần dần và ngăn chặn các vết nứt vi mô-tạo mầm ở bề mặt tiếp xúc. Nếu độ dốc quá dốc, mối nối giữa lớp cứng và kim loại cơ bản sẽ trở thành mặt phẳng yếu, sự phân tách và nứt vỡ phát triển dưới tải trọng rung động của đoàn tàu đi qua. Độ dốc nhẹ cũng cải thiện độ dẻo dai, do đó đầu ít có khả năng bị vỡ do gãy giòn khi va chạm. Sau kiểm soát độ sâu, độ dốc chuyển tiếp là tham số quy trình quan trọng thứ hai trong sản xuất đường ray.
Làm nguội sâu cho các tuyến đường vận chuyển-nặng
Giao thông vận tải-nặng nề làm tăng ứng suất tiếp xúc với bánh xe-đường ray lên khoảng 1,5–2 lần so với các đường thông thường, đồng thời tỷ lệ mòn đầu và hư hỏng do mỏi tiếp xúc cũng tăng tương ứng. Lớp được làm nguội sâu hơn cung cấp lớp cứng dày hơn, làm chậm quá trình mài mòn, kéo dài chu kỳ thay mới đường ray và cắt giảm chi phí bảo trì. Hệ số bám dính cao hơn trên các tuyến đường vận chuyển tải trọng-nặng cũng thúc đẩy sự mài mòn chất kết dính và hiện tượng nứt vỡ nhiệt, mà lớp sâu hơn, thường là 10–12 mm, sẽ chống lại tốt hơn. Đường ray vận chuyển hạng nặng cũng có xu hướng biến dạng dẻo mạnh hơn và lớp làm nguội sâu hơn sẽ hạn chế sự phồng lên của đầu và giữ cho hình dạng đường ray ổn định. Do đó, các loại thép đường ray vận chuyển hạng nặng-đặc biệt như U78CrV được sản xuất bằng quy trình làm nguội sâu-để phù hợp với các điều kiện sử dụng này.
Độ đồng nhất độ cứng và kiểm soát sản xuất
Độ đồng đều về độ cứng có nghĩa là giữ độ lệch độ cứng trên các vị trí khác nhau của lớp được làm nguội trong phạm vi HRC±2. Tính đồng nhất kém tạo ra các điểm cứng tập trung ứng suất tiếp xúc và hình thành các vết nứt do mỏi, còn các vùng mềm dễ bị mòn và hình thành các vết lõm làm xấu đi trạng thái tiếp xúc với ray bánh xe. Độ mòn không-đồng đều cũng làm nhám bề mặt đường ray, làm tăng tác động của bánh xe-đường ray và làm tăng tốc độ hư hỏng cho cả đường ray và bánh xe. Độ cứng đồng đều giúp đầu đeo đều và duy trì hình dạng tiếp xúc rõ ràng. Trong sản xuất, tính đồng nhất được kiểm soát bằng cách quản lý tốc độ làm nguội để tất cả các bộ phận của đầu nguội ở cùng tốc độ, điều này được xác minh bằng bản đồ độ cứng của phần đầu.
-Sàng lọc trực quan tại chỗ về chất lượng làm nguội
Trước khi xác minh bằng siêu âm và độ cứng, việc kiểm tra trực quan đơn giản sẽ đưa ra dấu hiệu đầu tiên về chất lượng tôi. Ba tính năng quan trọng. Đầu tiên, bề mặt đầu phải nhẵn, không có vết trắng cục bộ, điều này cho thấy vùng có độ cứng quá mức do-làm nguội quá nhanh. Thứ hai, các cạnh của đầu không được có các vết nứt dọc nhỏ, dấu hiệu của ứng suất dập tắt dư thừa. Thứ ba, bề mặt chạy không được có hiện tượng nứt vỡ sớm: nứt vỡ ngay sau khi rải thường cho thấy độ sâu tôi không đủ hoặc độ dốc chuyển tiếp không hợp lý. Bất kỳ sự bất thường nào được phát hiện bằng mắt thường phải được xác nhận bằng kiểm tra siêu âm và kiểm tra độ cứng trước khi đường ray được chấp nhận đưa vào sử dụng.
Câu hỏi thường gặp
Độ sâu lớp dập tắt tiêu chuẩn cho đầu đường ray là bao nhiêu?
Đối với-đường ray tiêu chuẩn quốc gia, nó được kiểm soát ở mức 8–12 mm, với độ lệch sản xuất được giữ ở mức Nhỏ hơn hoặc bằng ±1 mm và được xác minh bằng kiểm tra siêu âm 100%.
Điều gì xảy ra nếu lớp dập tắt quá nông?
Lớp cứng bị mòn nhanh chóng và lớp kim loại mềm bên dưới bị biến dạng dẻo và nứt vỡ khi tiếp xúc lăn.
Điều gì xảy ra nếu lớp dập tắt quá sâu?
Ứng suất kéo dư bên trong tăng lên và đặc biệt ở nhiệt độ mùa đông thấp, các vết nứt dọc theo chiều dọc có thể hình thành ở phần đầu, có nguy cơ gãy đường ray trong những trường hợp nghiêm trọng.
Lớp chuyển tiếp ngăn chặn hiện tượng nứt vỡ như thế nào?
Độ dốc độ cứng dần dần từ HRC38–42 đến HRC24–28 đệm tiếp xúc với ứng suất và ngăn chặn các vết nứt vi mô- tạo mầm tại bề mặt tiếp xúc, trong khi độ dốc dốc tạo ra mặt phẳng yếu dễ bị phân tách.
Tại sao đường ray chở hàng nặng-cần lớp gia nhiệt sâu hơn?
Ứng suất tiếp xúc trên đường dây tải trọng-nặng gấp 1,5–2 lần so với đường dây thông thường, do đó cần có lớp 10–12 mm để chống mài mòn, nứt vỡ chất kết dính và biến dạng dẻo.
Chất lượng làm nguội được kiểm tra tại chỗ như thế nào?
Kiểm tra trực quan bao gồm độ nhẵn bề mặt, độ trắng cục bộ, vết nứt dọc nhỏ và vết nứt sớm; bất kỳ sự bất thường nào sau đó sẽ được xác nhận bằng kiểm tra siêu âm và kiểm tra độ cứng.