Tại sao-Dây kéo nặng lại phát triển vượt trội so với tấm lót cá tiêu chuẩn
Một tấm cá (thanh khớp) truyền mômen uốn qua mối nối đường ray qua mặt cắt của nó và ma sát của kẹp bu lông. Trên các tuyến đường vận chuyển hạng nặng có tải trọng trục 25-30 tấn, mô men uốn tại mối nối và tác động từ mặt phẳng bánh xe vượt xa những gì mà một tấm thép nhẹ thuộc dòng Q235 có thể mang lại: cường độ chảy gần 235 MPa nghĩa là biến dạng dẻo sớm, năng lượng va chạm thấp nghĩa là nứt giòn trong mùa đông và giới hạn mỏi thấp nghĩa là các thanh mối nối bị hỏng do mỏi trong vòng vài năm. Các tấm thép hợp kim giải quyết vấn đề này bằng cách nâng cao cả ba đặc tính cùng một lúc thông qua quá trình xử lý nhiệt và hợp kim có kiểm soát.
Thiết kế hợp kim: Thành phần 40CrNiMoA
Loại lõi là thép kết cấu hợp kim 40CrNiMoA trên GB/T 3077, có thành phần được cố định trong các dải chặt chẽ:
| Yếu tố | Phạm vi trên mỗi GB/T 3077 | Vai trò trong hoạt động của tấm cá |
|---|---|---|
| Cacbon (C) | 0.37-0.44% | Độ bền cơ bản và độ cứng; Cao quá thì độ dẻo dai, thấp quá thì mất sức bền. |
| Crom (Cr) | 0.60-0.90% | Cải thiện độ cứng, độ bền kéo và khả năng chống ăn mòn |
| Niken (Ni) | 1.25-1.65% | Tăng độ bền ở nhiệt độ-thấp; tăng lên phạm vi phụ gia 0,5-1,0% ở các lớp núi cao |
| Molypden (Mo) | 0.15-0.25% | Tinh chế ngũ cốc, cải thiện độ ổn định khi ủ và độ bền-ở nhiệt độ cao |
| Mangan (Mn) | 0.50-0.80% | Chất khử oxy và chất đóng góp làm cứng |
| Lưu huỳnh / Phốt pho | Không quá 0,025% mỗi | Được kiểm soát để ngăn ngừa sự giòn và tạp chất |
Sự kết hợp niken-molypden là điểm phân biệt loại này với thép tôi-và-thép tôi thường: niken duy trì độ bền va đập xuống đến -40 C trở xuống và molypden giữ cho cấu trúc được tôi luyện ổn định để độ bền không bị giảm sút sau khi xử lý nhiệt.
Mục tiêu thuộc tính cơ học theo tải trọng trục
| Nhiệm vụ đường dây | Độ bền kéo | Năng lượng tác động | Mục tiêu cuộc sống mệt mỏi |
|---|---|---|---|
| Tải trọng trục 30 tấn, lưu lượng trên 1000 Mt{2}}km mỗi năm | Không ít hơn 1100 MPa | Không ít hơn 70 J ở -40 C | Không ít hơn 6 triệu chu kỳ |
| Tải trọng trục 25 tấn, 500-1000 Mt-km mỗi năm | Không ít hơn 1000 MPa | Không ít hơn 60 J ở -40 C | Không ít hơn 5 triệu chu kỳ |
| Tải trọng trục 20 tấn, lên tới 500 Mt{2}}km mỗi năm | Không ít hơn 900 MPa | Không ít hơn 50 J ở -20 C | Không ít hơn 4 triệu chu kỳ |
Ở các cấp độ bền chảy ít nhất là 800 MPa với tỷ lệ chảy khoảng 0,8, cho biên độ biến dạng dẻo trước khi hỏng và độ cứng sau khi xử lý nhiệt nằm ở HRC 35-40 với khả năng chống mài mòn cao hơn nhiều so với các tấm thép nhẹ. Đối với các đường dây-ở độ cao và vùng lạnh, yêu cầu về tác động tăng lên 50 J ở -50 C, hàm lượng niken có kích thước phù hợp để cung cấp.
Xử lý nhiệt: Làm nguội và ủ
Hợp kim có được các đặc tính của nó trong chu trình tôi-và-tôi. Austenit hóa ở nhiệt độ 840-860 C trong 30-40 phút để các nguyên tố hợp kim hòa tan hoàn toàn; tôi dầu với tốc độ làm nguội khoảng 20-30 C/s để tạo thành martensite đồng nhất, đạt HRC 55-60; sau đó ủ ở nhiệt độ 580-600 C trong 2-3 giờ để biến martensite thành sorbite tôi luyện, kết hợp độ bền cao với độ dẻo dai cao, làm mát bằng không khí ở tốc độ 5-10 C/s để tránh nứt do ứng suất. Độ cứng sau khi ủ giảm xuống HRC 35-40, phù hợp với mục tiêu thiết kế. Mỗi lô xử lý nhiệt được lấy mẫu với tỷ lệ không dưới 5% để xác minh độ bền kéo và va đập, đồng thời các tấm không đủ tiêu chuẩn sẽ được xử lý nhiệt lại hoặc loại bỏ thay vì hạ cấp.
Kiểm soát cài đặt và bảo trì
Tấm cá hợp kim chỉ tốt khi được lắp đặt. Làm sạch các bề mặt tiếp xúc của tấm cá và lưới ray đến khe hở vừa vặn từ 0,2 mm trở xuống, loại bỏ rỉ sét, dầu và gờ. Siết chặt các bu lông theo trình tự chéo đối xứng với mô-men xoắn xác định, 450-500 N-m đối với đường tải trục 30 tấn và 400-450 N-m đối với đường 25 t, do đó lực kẹp là đồng đều. Sau khi lắp đặt, kiểm tra bề mặt mối nối: độ lệch chiều cao của đỉnh ray không quá 0,3 mm và độ lệch ngang không quá 0,2 mm. Trong quá trình sử dụng, kiểm tra các mối nối tải trọng nặng 3 tháng một lần, thay tấm cá khi vết nứt bề mặt vượt quá 5 mm hoặc biến dạng vượt quá 1 mm và siết lại bu lông 6 tháng một lần để bù tổn thất tải trước do rung.
Câu hỏi thường gặp
Câu hỏi 1: Tại sao cần có tấm chắn cá bằng hợp kim trên đường vận chuyển{1}}nặng?Các tấm chắn thép nhẹ bị biến dạng dẻo, nứt vào mùa đông và hỏng sớm do mỏi dưới tải trọng trục 25-30 tấn; các tấm cá hợp kim cùng nhau nâng cao sức mạnh, độ dẻo dai và tuổi thọ mỏi.
Câu hỏi 2: Loại thép nào được sử dụng cho tấm chắn cá có độ bền-cao?Thép kết cấu hợp kim 40CrNiMoA trên mỗi GB/T 3077, với carbon 0,37-0,44%, crom 0,60-0,90%, niken 1,25-1,65% và molypden 0,15-0,25%.
Câu 3: Tấm cá hợp kim mang lại những đặc tính cơ học nào?Độ bền kéo 900-1100 MPa theo nhiệm vụ đường dây, năng lượng va đập 50-70 J ở -40 C hoặc -50 C đối với vùng lạnh, tuổi thọ mỏi 4-6 triệu chu kỳ và độ cứng HRC 35-40.
Câu 4: Xử lý nhiệt cho tấm cá hợp kim là gì?Austenit hóa ở 840-860 C, làm nguội dầu đến HRC 55-60, ủ ở 580-600 C trong 2-3 giờ và làm mát không khí có kiểm soát đến độ cứng cuối cùng là HRC 35-40.
Câu 5: Các khớp nối tấm cá bằng hợp kim được bảo trì như thế nào?Phù hợp sạch sẽ với khe hở từ 0,2 mm trở xuống,-siết chặt bu-lông theo trình tự chéo đến 400-500 N-m, kiểm tra 3 tháng một lần đối với các tuyến vận tải hạng nặng và thay thế khi vết nứt vượt quá 5 mm hoặc biến dạng vượt quá 1 mm.