Перформансе замора и фактори радног века еластичних шинских обујмица
Како хемијски састав 60Си2МнА челика, који се обично користи за шинске штипаљке, утиче на перформансе обујмица при замору?
Међу хемијским компонентама челика 60Си2МнА, три елемента-силицијум, манган и угљеник- играју одлучујућу улогу у перформансама шинских обујмица при замору. Садржај угљеника је контролисан између 0,57% и 0,65%; пренизак садржај ће довести до недовољне чврстоће обујмице, која је подложна пластичној деформацији под цикличним напрезањем, док ће превисок садржај повећати ломљивост челика и смањити отпорност на ширење заморне прслине. Садржај силицијума је 1,50%-2,00%; као главни елемент за јачање чврстог раствора, може значајно побољшати границу еластичности челика, омогућавајући штипаљку да одржи стабилну силу стезања током поновљене деформације. Међутим, ако садржај силицијума прелази 2,00%, заварљивост челика ће се смањити и вероватно ће доћи до пуцања при гашењу. Садржај мангана је 0,60%-0,90%, што може да рафинише зрна и побољша очвршћавање, обезбеђујући уједначене укупне механичке особине штипаљке и смањујући квар узрокован замором узрокован локалним разликама у перформансама. Поред тога, садржај штетних елемената као што су сумпор и фосфор у челику мора бити контролисан испод 0,035% да би се избегло стварање крхких инклузија и смањио ризик од иницирања прслина услед замора.
Које опасности од замора ће изазвати неправилна контрола кључних параметара у процесу термичке обраде (гашење + средња{1}}температура каљења) шинских обујмица?
У процесу термичке обраде шинских обујмица, неправилна контрола кључних параметара као што су температура гашења, време задржавања, брзина хлађења и температура каљења на средњој{0}}температури ће изазвати различите опасности од замора. Ако је температура гашења превисока (преко 880 степени), то ће довести до крупних зрна челика, смањити ударну жилавост штипаљке и лако покренути пукотине са граница зрна под цикличним напрезањем; прениска температура ће довести до непотпуног гашења, недовољне тврдоће и еластичности штипаљке и склоности трајној деформацији. Недовољно време држања ће изазвати непотпуну микроструктурну трансформацију унутар челика, што ће довести до неуједначених перформанси обујмице, а локалне области постају слабе тачке за квар од замора; предуго време држања ће повећати ризик од оксидације и декарбонизације, смањити површинску тврдоћу копче, смањити отпорност на хабање и убрзати хабање од замора. Сувише спора брзина хлађења ће формирати перлитну или трооститну структуру, што ће резултирати изузетно лошом еластичношћу копче; пребрза брзина хлађења је склона гашењу пукотина, које ће се брзо проширити током рада и узроковати изненадни лом копче. Средња-температура каљења која је прениска (испод 420 степени) ће изазвати прекомерно унутрашње напрезање у клипу и повећати ломљивост; температура која је превисока (преко 480 степени) ће довести до смањења тврдоће штипаљке и брзог слабљења силе стезања, не успевајући да стабилно фиксира шину на дуже време и повећава ризик од замора узрокованог померањем колосека.
Које су разлике у захтевима силе стезања за шинске штипаљке између различитих типова линија (шине за велике-брзе, обичне шине,-шине за тешку вучу)? Зашто постоје те разлике?
Постоје значајне разлике у захтевима силе стезања за шинске штипаљке између шина за велике-брзе, обичне шине и шине за тешке{1}}возе. Сила стезања штипаљки типа Ⅲ који се обично користе у -брзим шинама треба да буде већа од или једнака 13кН, сила штипаљке типа Ⅱ за обичну шину је 8-10кН, а сила специјалних обујмица за шину за тешке{10}}требе да буде већа или једнака 18кН. Ове разлике произилазе из различитих радних брзина, осовинског оптерећења и карактеристика вибрација водова. Железнички возови великих{17}}брзина раде при великим брзинама (300-350км/х), а динамичка оптерећења и фреквенције вибрација које се стварају између точка и шине су високе. Ако је сила стезања недовољна, шина је склона уздужном померању и бочном замаху, што утиче на стабилност вожње. Због тога је потребна већа сила стезања да би се обезбедило тачно позиционирање шине. Обични шински возови имају средње брзине (80-160км/х) и мала осовинска оптерећења (унутар 21т), а интеракција између точкова{28}}шине је релативно блага. Сила стезања треба да испуни само основне захтеве за причвршћивање; прекомерна сила стезања ће повећати хабање шине и копче. Шина за тешку{29}}шину има велика осовинска оптерећења (преко 27т, неке до 30т), а контактни напон точка и шине је велики. Шина носи изузетно јаку уздужну вучу и силу бочног удара. Ако је сила стезања недовољна, појавиће се проблеми као што су померање шине и неусклађеност зглобова, што ће довести до озбиљних болести колосека. Због тога је потребна изузетно велика сила стезања да би се осигурала стабилност шине. Истовремено, крутост темеља испод шине варира међу различитим линијама, које такође треба подесити помоћу силе стезања како би се обезбедио равномеран пренос сила точак-шина.
Који су главни разлози за слабљење силе стезања шинских обујмица током сервиса? Како пратити и контролисати ово слабљење?
Главни разлози за слабљење силе стезања шинских обујмица током експлоатације укључују замор материјала, еластично опуштање, корозију и хабање, као и недостатке у уградњи. Замор материјала је основни фактор; обујмица носи циклично напрезање под поновљеном вибрацијом воза, а пластична акумулација ће се десити када се прекорачи границу замора, што ће довести до смањења капацитета еластичне деформације и накнадног слабљења силе стезања. Еластична релаксација се јавља зато што се унутрашњи напон клипа полако ослобађа под-трајним стресом, посебно у окружењима са високим-температурама, где се атомска дифузија убрзава и релаксација је очигледнија. Корозија и хабање се углавном јављају у влажним, приобалним или хемијски загађеним подручјима; рђа се формира на површини обујмице, а хабање погоршава смањење-величине попречног пресека, што доводи до смањења силе стезања. Дефекти при уградњи, као што су лоше пристајање између обујмице и жлеба лежаја шине и недовољан обртни момент при уградњи, довешће до неравномерног притиска на обујмицу, што ће резултирати прераним локалним замором и убрзаним слабљењем силе стезања. За праћење, технологија ултразвучног тестирања напрезања може се користити за редовно мерење стања напрезања копче, а у комбинацији са детекцијом геометријских параметара стазе, промена силе стезања може се индиректно проценити; сензори померања се такође могу инсталирати за праћење померања шине у односу на праг, одражавајући да ли је сила стезања довољна. Да би се контролисало слабљење, високо-квалитетни челик треба да се изабере из извора, процес топлотне обраде треба да буде оптимизован, обртни момент треба да буде на стандардном нивоу током уградње, а копче обложене анти-корозијом треба да се користе у областима са јаком кородијом, уз редовно одржавање и замену.
Које су методе површинског третмана против корозије за шине? Које су разлике у -ефектима против корозије и сценаријима примене различитих метода?
Уобичајене методе површинског антикорозивног третмана за шинске копче укључују топло-поцинковање, Дацромет премаз, инфилтрацију цинком и цинк-алуминијумски премаз. Различите методе имају очигледне разлике у -ефектима против корозије и сценаријима примене. Вруће-поцинковање потапањем подразумева урањање обујмице у растопљени цинк да би се формирао слој цинка дебљине 50-80μм, који има анти-век трајања више од 15 година и ниску цену. Погодан је за обичне железничке и-брзине пруге у сувим и унутрашњим областима, али у обалним окружењима са великим-сланим прскањем, слој цинка је склон електрохемијској корозији, а анти-ефекат корозије ће се смањити. Дацромет премаз се састоји од праха цинка, алуминијумског праха и везива, дебљине 5-10μм. Има одличну отпорност на слани спреј, са тестом сланог спреја од више од 1000 сати, и погодан је за железничке пруге у приобалним, влажним и хемијски загађеним подручјима. Међутим, премаз има малу тврдоћу и слабу отпорност на огреботине, тако да је неопходно избећи колизију током уградње. Инфилтрација цинка је процес где атоми цинка дифундују у површински слој копче кроз термичку дифузију да би се формирао слој легуре гвожђа цинка- дебљине 10-20μм. Има јаку адхезију, одличну отпорност на хабање и отпорност на корозију, и антикорозијски век до 20 година. Погодан је за тешке{30}}железнице и друге ситуације са јаким вибрацијама и озбиљним хабањем, али је цена обраде висока. Цинк-алуминијумски премаз комбинује антикорозивне предности цинка и алуминијума; Додатак алуминијума побољшава отпорност премаза на високе температуре и временске услове, са тестом сланог спреја од више од 1500 сати. Погодан је за железницу у екстремним окружењима као што су алпска, висинска и приобална подручја. Тренутно је то антикорозивна метода са најбољим свеобухватним перформансама, али је цена релативно скупа.