Технологија јачања градијента материјала рибље плоче и решење за побољшање перформанси замора зглобова
Који су главни облици и узроци оштећења зглобова рибљих плоча од замора?
Главни облици оштећења спојева рибљих плоча од замора укључују три типа: пукотине око рупа за вијке, хабање контактне површине и лом тела. Пукотине око рупа за вијке су најчешћи облик оштећења. Узрок је тај што је фактор концентрације напона на рупама за вијке чак 3,0, а под дејством наизменичних оптерећења -шине точкова, пукотине од замора ће прво почети око рупа. Узрок хабања контактне површине је то што померање шине на споју изазива релативно клизање између рибље плоче и шине. Трење клизања ће изазвати љуштење метала на контактној површини. Када дубина хабања пређе 0,5 мм, то ће утицати на степен уклапања споја. Узрок лома тела је недовољна отпорност материјала рибље плоче на замор. Када се пукотина прошири до критичне дужине, рибља плоча ће доживети изненадни лом. Ова врста оштећења се углавном јавља на спојним деловима тешких{11}}путева. Оштећење спојева рибљих плоча од замора је такође уско повезано са процесом уградње. Недовољан обртни момент завртња ће довести до повећања празнина у зглобовима и појачане концентрације напрезања; прекомерни обртни момент ће довести до пластичне деформације рибље плоче и смањити њену отпорност на замор. Поред тога, фактори животне средине су такође важни подстицаји за штету. Корозија у обалним линијама ће убрзати ширење пукотина, а ниска температура у алпским линијама ће смањити жилавост рибљих плоча и повећати ризик од лома.
Који је основни технички принцип ојачања градијентног материјала рибље плоче?
Основни технички принцип ојачања градијентом материјала рибље плоче је да се оствари координисано побољшање жилавости матрице и површинске чврстоће. Кроз композитни процес „третмана гашењем матрице и каљењем + третман површинског очвршћавања“ на рибљој плочици, рибља плоча формира дистрибуцију градијента перформанси. Третман матричног гашења и каљења усваја процес „гашење + каљење на високој-температури. Рибља плоча се загрева на 860-880 степени за гашење, а затим каљује на 580-600 степени за високу температуру, тако да матрица добија структуру каљеног сорбита, која има одличну жилавост и отпорност на удар. Индекс жилавости ударне енергије је већи или једнак 50Ј (-20 степени). Третман површинског очвршћавања усваја процес индукционог очвршћавања, који локално загрева делове концентрације напона као што су контактна површина и периферија отвора за вијке рибље плоче. Температура грејања се контролише на 900-920 степени, а затим се брзо хлади, тако да површина формира каљену мартензитну структуру дебљине 2-3мм, површинска тврдоћа може да достигне ХРЦ55-60, што у великој мери побољшава отпорност на хабање и замор површине. Кључ за јачање градијента је контрола перформанси прелазног слоја. Дебљина прелазног слоја се контролише на 1-2 мм да би се остварио глатки прелаз перформанси између матрице и површине, избегавајући нову концентрацију напрезања узроковану изненадним променама перформанси. Кроз третман градијентног јачања, рибља плоча може истовремено да испуни захтеве двоструких перформанси као што су „отпорност на ударце матрице и отпорност на површинско хабање“, прилагођавајући се сложеном стресном окружењу зглоба.
Које су процесне мере за јачање отпорности на хабање контактних површина рибље плоче?
Процесне мере за јачање отпорности на хабање контактних површина рибље плоче углавном обухватају три типа: индукционо очвршћавање, заваривање плазма спрејом и површинско нитрирање. Индукционо очвршћавање је најчешће коришћени процес. Загрева контактну површину путем електромагнетне индукције, повећава тврдоћу површине на изнад ХРЦ55, а отпорност на хабање је више од 3 пута већа од оне код необрађених рибљих плоча, које могу ефикасно да се одупру клизном хабању контактне површине. Процес заваривања плазма распршивањем прска прах легуре на бази гвожђа- на контактну површину, дебљина слоја за заваривање спрејом се контролише на 3-4 мм, тврдоћа може да достигне ХРЦ60-65, а отпорност на хабање је 2 пута већа од отпорности индукционог очвршћавања у процесу ојачања рибље плоче. Процес површинског нитрирања усваја методу гасног нитрирања. На температури од 520-540 степени, атоми азота се инфилтрирају у површину рибље плоче да формирају нитрирани слој дебљине 0,3-0,5 мм, површинска тврдоћа може да достигне ХВ900-1000. Нитрирани слој има одличну отпорност на хабање и отпорност на корозију, што је погодно за рибље плоче у обалним корозивним срединама. Без обзира на усвојени процес, контактна површина мора бити претходно обрађена. Површински оксидни каменац и дефекти се уклањају брушењем, а храпавост површине се контролише испод Ра1.6μм како би се осигурао ефекат процеса ојачања. Након третмана ојачања, потребно је тестирати тачност контактне површине како би се осигурало да равност и тачност димензија контактне површине испуњавају захтеве дизајна и да се избегне утицај на степен уклапања споја.
Која је схема дизајна и процеса за јачање отпорности на замор рупа за вијке на рибљој плочи?
Шема дизајна и процеса за ојачавање отпорности на замор рупа за вијке на плочи са рибом усваја комбиновану стратегију „оптимизације облика рупе + јачање периферије рупе“. Оптимизација облика рупе мења традиционалну кружну рупу у елиптичну рупу, а правац дуге осе елипсе је у складу са смером напона, што може смањити фактор концентрације напона око рупе са 3,0 на испод 1,5, у великој мери смањујући вероватноћу покретања пукотине. За стандардне рибље плоче чији се облик рупе не може променити, усвојен је процес ојачања периферије рупе. Унутрашњи зид рупе за завртње је хладно-ваљан помоћу алата за ваљање да би се формирао слој заосталог тлачног напрезања дебљине 0,2-0,3 мм око рупе. Вредност преосталог напона притиска може да достигне -300МПа до -400МПа, што може ефикасно да неутралише ефекат наизменичног затезног напона и одложи ширење пукотина око рупе. Ојачање периферије рупа такође може усвојити процес ласерског гашења за локално гашење периферије рупе за вијке како би се формирао очврсли прстен ширине 5-8 мм. Тврдоћа очврслог прстена може достићи и изнад ХРЦ55, што побољшава отпорност на хабање и отпорност на замор периферије рупе. Шема дизајна такође треба да узме у обзир тачност уклапања између отвора за вијке и завртња, усвајајући прелазно уклапање, а размак уклапања се контролише на 0,05-0,1 мм како би се избегла концентрација напрезања узрокована превеликим зазором. Након имплементације шеме процеса, потребна су испитивања на замор како би се проверила отпорност на замор рупа за вијке како би се осигурало да нема пукотина око рупа под 1 милион наизменичних оптерећења.
Који су основни индикатори и стандарди евалуације за детекцију перформанси замора спојева рибљих плоча?
Основни индикатори за детекцију перформанси замора спојева рибљих плоча укључују три категорије: век трајања замора, напрезање око рупа за вијке и хабање контактне површине. Детекција животног века замора користи сто за испитивање замора зглобова да симулира ударна оптерећења -точкова на шину. Спојнице за велике-железничке пруге треба да прођу 5 милиона циклуса оптерећења без оштећења, оне за тешке{5}}пруге треба да прођу 3 милиона циклуса оптерећења без оштећења, а оне за обичне-брзине треба да прођу 2 милиона циклуса оптерећења без оштећења. Детекција напрезања око рупа за вијке усваја методу испитивања мерача напрезања. Мерачи напрезања су залепљени око рупа за мерење вредности напона под наизменичним оптерећењима. Вредност напрезања мора бити нижа од границе замора материјала рибље плоче, а фактор концентрације напона је мањи или једнак 1,5. Детекција хабања контактне површине се мери помоћу профилера. Након симулације циклуса оптерећења, дубина хабања контактне површине мања или једнака 0,2 мм је квалификована како би се осигурало да степен налегања споја није погођен. Стандард за процену је да сви индикатори детекције испуњавају стандарде, да век трајања споја рибље плоче испуњава захтеве дизајна, а стопа квалификације исте серије рибљих плоча је већа или једнака 98%. Поред тога, такође је неопходно детектовати индикаторе као што су тачност димензија и дистрибуција тврдоће рибље плоче како би се осигурао ефекат процеса јачања градијентом. Неквалификовани производи морају бити прерађени или расходовани како би се осигурала безбедност инжењерских апликација.