Công nghệ ức chế thư giãn căng thẳng và-Đảm bảo hiệu suất buộc chặt lâu dài của kẹp đàn hồi
Cơ chế tạo ra sự giảm ứng suất của thanh đàn hồi là gì?
Cơ chế tạo ra sự giảm ứng suất của thanh đàn hồi làdưới tác động của biến dạng không đổi trong thời gian dài{0}}, cấu trúc vi mô bên trong các thanh đàn hồi trải qua những thay đổi chậm, dẫn đến ứng suất đàn hồi giảm dần. Sau khi lắp đặt, thanh đàn hồi ở trạng thái biến dạng đàn hồi liên tục, bên trong có ứng suất dư cao. Dưới tác động kép của tải trọng rung của tàu và sự thay đổi nhiệt độ môi trường, các hạt cực nhỏ sẽ trải qua chuyển động trượt và lệch vị trí chậm. Chuyển động vi mô này dần dần biến biến dạng đàn hồi của thanh đàn hồi thành biến dạng dẻo, ứng suất đàn hồi giảm theo, biểu hiện bằng sự suy giảm liên tục của lực kẹp. Tốc độ hồi phục ứng suất có liên quan chặt chẽ với nhiệt độ: cứ tăng nhiệt độ 10 độ thì tốc độ hồi phục tăng 1{6}}2 lần, do đó vấn đề hồi phục của thanh đàn hồi càng nổi bật hơn ở những vùng có nhiệt độ cao. Ngoài ra, các nguyên tố tạp chất (như lưu huỳnh và phốt pho) trong vật liệu thanh đàn hồi sẽ tăng tốc độ trượt hạt và tăng thêm tốc độ thư giãn, đây cũng là lý do quan trọng khiến tốc độ thư giãn cao của thanh đàn hồi thép lò xo thông thường. Khi sự giãn ứng suất phát triển đến một mức độ nhất định, lực kẹp của thanh đàn hồi sẽ thấp hơn giá trị thiết kế, không thể kiềm chế đường ray một cách hiệu quả và gây ra các mối nguy hiểm an toàn đường dây tiềm ẩn.
Các biện pháp tối ưu hóa công thức vật liệu cốt lõi để ức chế sự giãn ứng suất của thanh đàn hồi là gì?
Các biện pháp tối ưu hóa công thức vật liệu cốt lõi để ức chế sự hồi phục ứng suất của thanh đàn hồi làsử dụng thép lò xo hợp kim thấp-và kiểm soát chính xác hàm lượng các nguyên tố hợp kimđể cải thiện hiệu suất chống thư giãn của vật liệu. Vật liệu cơ bản chọn thép lò xo hợp kim thấp 60Si2CrVA{4}}. So với thép 60Si2Mn thông thường, vật liệu này bổ sung thêm các nguyên tố hợp kim crom (Cr) và vanadi (V). Crom có thể tinh chế ngũ cốc, cải thiện cường độ năng suất và độ dẻo dai của vật liệu, đồng thời giảm khả năng trượt hạt; vanadi có thể tạo thành các cacbua ổn định, ghim ranh giới hạt, cản trở chuyển động trật khớp và làm giảm đáng kể tốc độ thư giãn ứng suất. Hàm lượng các nguyên tố hợp kim phải được kiểm soát chặt chẽ: hàm lượng crom là 0,9%{17}}1,2%, hàm lượng vanadi là 0,15%-0,25%, hàm lượng silicon là 1,4%-1,6%. Hàm lượng hợp kim quá cao sẽ làm tăng độ giòn của vật liệu, trong khi hàm lượng hợp kim quá thấp không thể đạt được hiệu quả chống giãn lý tưởng. Đồng thời, hàm lượng các nguyên tố tạp chất như lưu huỳnh, phốt pho phải được kiểm soát chặt chẽ: hàm lượng lưu huỳnh nhỏ hơn hoặc bằng 0,02%, hàm lượng phốt pho nhỏ hơn hoặc bằng 0,025%, tránh các nguyên tố tạp chất làm hỏng tính ổn định của cấu trúc hạt. Thanh đàn hồi làm bằng vật liệu được tối ưu hóa có thể kiểm soát tốc độ thư giãn ứng suất trong 1000 giờ dưới 3%, thấp hơn nhiều so với 10% của vật liệu thông thường.
Các điểm chính của quy trình xử lý nhiệt để ức chế giảm ứng suất của thanh đàn hồi là gì?
Các điểm chính của quy trình xử lý nhiệt để ức chế giảm ứng suất của thanh đàn hồi đang áp dụng quy trình ba{0}}giai đoạnlàm nguội + ủ ở nhiệt độ-trung bình + xử lý ổn địnhđể kiểm soát chính xác cấu trúc vi mô. Quá trình làm nguội áp dụng phương pháp làm nguội bằng dầu: làm nóng thanh đàn hồi đến 860-880 độ, giữ ấm trong 30-40 phút, austenit hóa hoàn toàn vật liệu rồi làm nguội nhanh để thu được cấu trúc martensite đồng nhất. Độ cứng sau khi làm nguội phải đạt HRC58{14}}62, tạo nền tảng cho hiệu suất chống giãn{16}}. Quá trình ủ ở nhiệt độ trung bình{17}}làm nóng thanh đàn hồi lên 420-440 độ, giữ ấm trong 2-3 giờ và biến cấu trúc martensite thành troostite được tôi luyện, vừa có độ bền cao, độ dẻo dai cao vừa có thể chống lại sự giãn do ứng suất một cách hiệu quả. Nhiệt độ ủ quá cao sẽ làm giảm độ cứng, trong khi nhiệt độ quá thấp sẽ dẫn đến độ bền không đủ và dễ gãy. Xử lý ổn định là bước quan trọng để ức chế sự thư giãn ứng suất: làm nóng thanh đàn hồi đến 150-180 độ, giữ ấm trong 10-12 giờ, mô phỏng trạng thái ứng suất khi sử dụng lâu dài, thúc đẩy giải phóng sớm ứng suất dư bên trong và giảm sự thư giãn ứng suất trong quá trình sử dụng. Thanh đàn hồi được xử lý bằng xử lý nhiệt ba giai đoạn có thể cải thiện hơn 50% hiệu suất chống giãn và duy trì lực kẹp ổn định trong thời gian dài.
Các yêu cầu khác biệt về hiệu suất chống giãn-của thanh đàn hồi đối với các loại đường khác nhau là gì?
Các yêu cầu khác biệt về hiệu suất chống giãn-của thanh đàn hồi đối với các loại đường khác nhau chủ yếu được xác định theo ba chỉ số cốt lõi:tổng trọng lượng vượt qua hàng năm, tốc độ vận hành và nhiệt độ môi trường. Đường sắt cao tốc-có tốc độ vận hành tàu nhanh và tần số rung động cao nên có yêu cầu cao nhất về hiệu suất chống-tự giãn của thanh đàn hồi: tốc độ giảm ứng suất 10-năm Nhỏ hơn hoặc bằng 5% và độ suy giảm lực kẹp Nhỏ hơn hoặc bằng 10%. Phải sử dụng các thanh đàn hồi làm bằng vật liệu 60Si2CrVA và được xử lý ổn định để thích ứng với môi trường làm việc có tần số rung cao. Đường sắt vận chuyển hạng nặng có tải trọng trục tàu lớn và nhu cầu lực kẹp cao: tốc độ giảm ứng suất trong 15{22} năm Nhỏ hơn hoặc bằng 8% và độ suy giảm lực kẹp Nhỏ hơn hoặc bằng 15%. Lực kẹp ban đầu của thanh đàn hồi phải lớn hơn hoặc bằng 12kN và vật liệu có thể là 60Si2CrVA hoặc 55SiCr để đảm bảo có thể chịu được tải trọng tác động{23}}mạnh. Đường sắt tốc độ thông thường có tổng trọng lượng đi qua hàng năm thấp, do đó các yêu cầu về hiệu suất chống giãn của thanh đàn hồi tương đối lỏng lẻo: tốc độ giảm ứng suất trong 20 năm Nhỏ hơn hoặc bằng 10% và độ suy giảm lực kẹp Nhỏ hơn hoặc bằng 20%. Thanh đàn hồi làm bằng vật liệu 60Si2Mn có thể được lựa chọn để cân bằng giữa hiệu suất và tính kinh tế. Các tuyến đường sắt đô thị ngầm có nhiệt độ ổn định nhưng khởi động, dừng thường xuyên và nhiều lần rung lắc: tỷ lệ giảm ứng suất trong 15 năm Nhỏ hơn hoặc bằng 7%. Phải sử dụng các thanh đàn hồi được xử lý ổn định để tránh hiện tượng giãn nhanh do rung động thường xuyên.
Các phương pháp phát hiện và tiêu chuẩn chấp nhận đối với hiệu suất giảm căng thẳng của thanh đàn hồi là gì?
Phương pháp phát hiện tính năng giảm ứng suất của thanh đàn hồi chủ yếu sử dụng phương phápmáy kiểm tra thư giãn căng thẳngtheo GB/T 10120-2013 và tiêu chuẩn nghiệm thu phải tuân thủ tiêu chuẩn đặc biệt TB/T 3013-2015 đối với thanh đàn hồi đường sắt. Trong quá trình phát hiện, lắp thanh đàn hồi lên một thiết bị cố định đặc biệt, tác dụng một lực biến dạng không đổi tương đương với lực kẹp ban đầu, đặt nhiệt độ thử nghiệm ở 120 độ (nhiệt độ lão hóa tăng tốc), thử nghiệm trong 1000 giờ, ghi lại giá trị ứng suất tại các thời điểm khác nhau và tính tốc độ giảm ứng suất. Tiêu chuẩn chấp nhận quy định rằng tốc độ giảm ứng suất trong 1000{11}}giờ của các thanh đàn hồi đối với đường sắt tốc độ cao-Nhỏ hơn hoặc bằng 3%, đối với đường sắt hạng nặng Nhỏ hơn hoặc bằng 5% và đối với đường sắt tốc độ thông thường Nhỏ hơn hoặc bằng 8%. Đồng thời, nên tiến hành kiểm tra lực kẹp ở nhiệt độ bình thường: lực kẹp ban đầu của thanh đàn hồi phải đạt 100% -110% giá trị thiết kế và sau thử nghiệm giãn 1000 giờ, tỷ lệ duy trì lực kẹp phải lớn hơn hoặc bằng 90%. Tỷ lệ lấy mẫu để phát hiện là 10 thanh đàn hồi mỗi mẻ. nếu không đủ tiêu chuẩn thì tiến hành lấy mẫu kép; nếu vẫn không đạt tiêu chuẩn thì lô thanh đàn hồi được đánh giá là không đủ tiêu chuẩn. Ngoài ra, cần tiến hành kiểm tra hiệu suất mỏi: sau 2 × 10⁷ rung, thanh đàn hồi không bị gãy hoặc biến dạng và tỷ lệ duy trì lực kẹp phải lớn hơn hoặc bằng 85%.