Технологија контроле заосталог напрезања и побољшање издржљивости заварених спојева шина
Које су карактеристике дистрибуције заосталог напона у завареним спојевима шина?
Карактеристике дистрибуције заосталог напона у шинским завареним спојевима суочигледна нехомогеност, са двосмерним врховима затезног напона у зони завара и зони -под утицајем топлоте. Током заваривања, метал у зони завара се брзо топи и очвршћава са изузетно великим температурним градијентом: температура у центру заваривања може достићи и изнад 1500 степени, док је температура основног метала само собна температура. Ова температурна разлика узрокује да метал у зони завара буде ограничен основним металом када се скупља током хлађења, стварајући затезни напон. У уздужном смеру (смер дужине) шине, вршни уздужни заостали затезни напон у центру заваривања може да достигне 80%-90% границе течења материјала, постепено слаби на обе стране основног метала и у основи се враћа у нулто стање напона преко 50 мм. У попречном правцу (смер ширине), вршни попречни затезни напон у зони -захваћеној топлотом је око 60%-70% границе течења, углавном концентрисан у области 10-20мм са обе стране шава. Поред тога, постоје разлике у дистрибуцији заосталих напрезања између главе шине и дна шине: глава шине има већи врх заосталог напрезања због брже брзине хлађења, што је подручје са великом учесталошћу пуцања спојева.
Које су главне мере оптимизације процеса заваривања за контролу заосталих напона заварених спојева шина?
Мјере оптимизације језгре процеса заваривања за контролу заосталих напрезања заварених спојева шина усвајају процеспредгревање + више-слојно више-заваривање + сегментно заваривањеза смањење градијента температуре током заваривања. Предзагревање је кључни корак: загрејте спој шине на 200-250 степени пре заваривања да бисте смањили температурну разлику између шава и основног метала и смањили ограничавајући напон током скупљања при хлађењу. Претерано ниска температура предгревања нема очигледан ефекат, док ће претерано висока температура довести до крупних зрна. Процес заваривања са више{5}}слојних више пролаза{9}} дели завар на 3-5 слојева за заваривање. Након што је сваки слој заварен, потребно га је охладити на 150-200 степени пре заваривања следећег слоја, избегавајући прекомерну концентрацију топлоте у једнослојном заваривању, смањујући температурни градијент. Истовремено, напрезање вишеслојних заварених спојева може се међусобно надокнадити, смањујући врхунац заосталог напрезања. Процес сегментираног заваривања усваја симетричну сегментирану методу, као што је сегментирано заваривање од центра заваривања на обе стране, како би се топлота равномерно распоредила и избегла неравнотежа напрезања узрокована једностраном концентрацијом топлоте. Оптимизовани процес заваривања може смањити врх преосталог напрезања за 30%-40%, што значајно побољшава стабилност споја.
Које су кључне тачке процеса термичке обраде након{0}завара за контролу заосталог напрезања заварених спојева шина?
Кључне тачке процеса термичке обраде након{0}завара за контролу заосталих напрезања заварених спојева шина су усвајање композитног процеса обрадежарење за ублажавање стреса + локално каљењеда елиминише или смањи заостали стрес. Жарење за ублажавање напона је основни корак: загрејте цео заварени спој на 550-600 степени, држите га на топлом 2-3 сата, а затим га полако охладите на собну температуру у пећи и контролишите брзину хлађења унутар 50 степени/х. Овај процес може учинити да се микроструктура унутар споја подвргне опоравку и рекристализацији, ослободи заосталог напрезања и смањи вршно уздужно заостало затезно напрезање на испод 30% границе течења. Локални процес каљења је усмерен на топлотно погођену зону главе шине: загрејте главу шине на 400-450 степени, одржавајте је топлом 1 сат, додатно смањите врх напона главе шине и побољшајте отпорност на замор. Током топлотне обраде, брзина загревања и брзина хлађења морају бити стриктно контролисани како би се избегао нови стрес изазван прекомерним променама температуре. За шинске спојеве који се користе у брзим пругама, такође је потребна ултразвучна ударна обрада: механички удар се користи за стварање пластичне деформације на површини завара, померање дела затезног напона и формирање корисног слоја тлачног напрезања.
Какав је утицај различитих метода заваривања на заостало напрезање шинских спојева?
Утицај различитих метода заваривања на заостало напрезање шинских спојева се значајно разликује, углавном у зависности одгустину енергије и брзину загревања извора топлоте заваривања. Сучеоно заваривање је уобичајена метода за-заваривање шина на лицу места. Његов извор топлоте има високу густину енергије и брзу брзину загревања, што резултира великим температурним градијентом у зони завара и високим врхом заосталог напрезања: вршни уздужни затезни напон може да достигне око 85% границе течења. Међутим, има високу ефикасност заваривања и погодан је за-заваривање на лицу места обичних-брзих и тешких{7}}пруга. Термитно заваривање има ниску густину енергије извора топлоте и спору брзину загревања, са релативно малим температурним градијентом и ниским врхом заосталог напрезања: вршни уздужни затезни напон је око 60% границе течења. Међутим, чврстоћа завара је мала, што је погодно за хитне поправке и делове кривих малих{11}}радијуса. Заваривање гасом под притиском користи гасни пламен као извор топлоте, са уједначеним загревањем и малим температурним градијентом, што резултира најнижим врхом заосталог напрезања: вршни уздужни затезни напон је само 40%-50% чврстоће течења, а квалитет шава је стабилан, погодан за шинско заваривање}} брзих{17 шина. Ласерско заваривање има изузетно високу густину енергије, мали опсег грејања и уску зону топлотног утицаја, са равномернијом расподелом заосталог напрезања. Међутим, цена опреме је висока и тренутно се углавном користи за фабричко заваривање шина.
Које су методе детекције и стандарди прихватања заосталих напона заварених спојева шина?
Методе детекције заосталог напрезања шинских заварених спојева углавном укључујуметода слепих рупа, метода дифракције Кс- зрака и ултразвучна метода. Метода слепих рупа је уобичајена метода-детекције на локацији, а стандарди прихватања морају да буду у складу са ТБ/Т 1632-2014 стандардима за заваривање шина. Кораци детекције методе слепих рупа су: избушите слепу рупу пречника 1-2мм на површини споја, измерите промену деформације пре и после бушења, израчунајте вредност преосталог напрезања помоћу формуле напона-деформације, са тачношћу детекције од ±10МПа, погодно за брзо откривање на лицу места{1. Метода Кс{12}}дифракције Кс зрака је не{14}}метода детекције без деструкције, која израчунава заостали напон мерењем померања пикова кристалне дифракције. Има високу тачност детекције и погодан је за прецизну лабораторијску детекцију, али је ограничен опремом за детекцију и тежак за коришћење на-лицу места. Ултразвучна метода детектује заостали напон коришћењем промене брзине таласа ултразвучних таласа под стресом, што може да реализује бесконтактно откривање-и погодно је за брзо скенирање великих{19}}области. Стандард прихватања прописује да је вршно уздужно заостало затезно напрезање шинских заварених спојева за-брзе пруге мање од или једнако 150МПа, за тешке релације мање или једнако 200МПа, а за обичне железнице 2 мање од или једнако 250МПа; расподела заосталих напона мора бити једнолична без очигледне концентрације напона. Однос узорковања је 3 спојнице на 100 спојева. Ако је неко неквалификован, биће спроведено двоструко узорковање; ако је и даље неквалификован, операција заваривања се обуставља и проверавају параметри процеса.