Čo nesie prítlačná doska
Prítlačná doska je umiestnená medzi pätkou koľajnice a podvalom alebo základovou doskou, prenáša upínaciu silu upevňovacieho systému na pätku koľajnice a pomáha držať koľajnicu bočne. Vidí kolísavé spektrum zaťaženia: každý prejazd kolesa pridáva kompresný impulz a zakrivenie pridáva bočné ohýbanie. Doska, ktorá stratí pevnosť alebo vznikne trhlina, zmení rozloženie zaťaženia celej upevňovacej súpravy a koľajnica sa pod ňou začne pohybovať. Odolnosť proti únave, schopnosť prežiť milióny zaťažovacích cyklov bez praskania, je preto primárnou konštrukčnou vlastnosťou doskového materiálu a vzniká v peci na tepelné spracovanie, nie v kresliarni. Dve použité skupiny ocelí, stredná uhlíková oceľ C45 a pružinová oceľ 60Si2Mn, sú zvolené presne z tohto dôvodu: obe dobre reagujú na tepelné spracovanie a o tom, či platňa bude slúžiť roky alebo zlyhá v mesiacoch, rozhoduje procesná cesta.
Kalenie a temperovanie verzus normalizácia pre C45
| Nehnuteľnosť | Kalené a temperované | Normalizované |
|---|---|---|
| Pevnosť v ťahu | 600 MPa a viac | Približne 500 MPa |
| Nárazová húževnatosť | 30 J na štvorcový cm a viac | Až okolo 20 J na štvorcový cm |
| Hranica únavy | 250 MPa a viac | Až do cca 180 MPa |
| Mikroštruktúra | Temperovaný sorbit | Perlit plus ferit |
| Relatívna životnosť | 100 percent | Asi 60 percent |
Kalením a temperovaním sa vytvára temperovaný sorbit, štruktúra, ktorá kombinuje vysokú pevnosť s húževnatosťou, takže doska odoláva striedavému stláčaniu zaťaženia vlaku a nárazom plošín kolies. Normalizovaná štruktúra, perlit plus ferit, má nižšiu húževnatosť a únavové trhliny vznikajú skoro v bodoch koncentrácie napätia, ako sú hrany otvorov a rohy sekcií. Rozdiel medze únavy 250 MPa oproti 180 MPa sa priamo premieta do životnosti: pri rovnakom spektre zaťaženia vydrží normalizovaná doska len asi 60 percent. V prípade komponentu, ktorý sedí na trati roky, sa dodatočné náklady na spôsob kalenia a temperovania mnohonásobne vrátia v nákladoch na kontrolu a výmenu.
Povrchové kalenie dosiek 60Si2Mn
Tam, kde doska musí odolávať aj oderu od pätky koľajnice, je pružinová oceľ triedy 60Si2Mn povrchovo vytvrdená indukčným ohrevom a rýchlym ochladením. Povrch dosahuje HRC 45 až 50 s hustou martenzitickou vrstvou, ktorá zvyšuje odolnosť proti opotrebeniu viac ako dvojnásobne. Čo je dôležitejšie pre únavu, vytvrdená povrchová vrstva nesie zvyškové tlakové napätie, ktoré ruší časť ťahového ohybového napätia zo zaťaženia vlaku, čím sa medza únavy zvyšuje o 25 až 30 percent. Štruktúra je zámerne dvoj-vrstvová: vonkajšia škrupina odolná proti opotrebeniu{10} a odolná temperované jadro vo vnútri, preto sa dizajn nazýva tvrdý zvonka a pevný vnútri. Vďaka tejto kombinácii sú povrchovo{12}}tvrdené 60Si2Mn dosky preferovanou voľbou pre ťažké{15}}ťahové linky, kde abrázia a únava pôsobia spoločne. Hĺbka kalenia a tvrdosť jadra musia byť špecifikované, pretože príliš tenké puzdro sa opotrebuje a príliš tvrdé jadro stráca húževnatosť.
Uhasenie trhlín a ich prevencia
Trhliny po uhasení sú klasickou chybou tepelného spracovania a vznikajú z troch príčin. Po prvé, príliš rýchle zahrievanie vytvára veľký teplotný rozdiel medzi povrchom a jadrom a vysoké tepelné namáhanie. Po druhé, príliš rýchle ochladzovanie pri ochladzovaní umožňuje, aby transformačné napätie austenitu na martenzit prekročilo lokálnu pevnosť ocele. Po tretie, ostré rohy a hrany otvorov bez skosenia pôsobia ako koncentrátory napätia tam, kde sa transformačné napätie uvoľňuje. Preventívne opatrenia sú štandardné: zahrievajte v krokoch, aby teplotný rozdiel zostal malý, ochladzujte v triedenom médiu, ako je dusičnanový kúpeľ, aby sa spomalilo chladenie, a pred vytvrdením zrazte každý ostrý roh a hranu otvoru s polomerom 0,5 mm alebo viac. Doska s trhlinou pri kalení je šrot, pretože trhlina sa pri zaťažení otvára a prerastá do únavového zlyhania, takže náklady na prevenciu sú ďaleko pod cenou defektu.
Prijatie tvrdosti a nebezpečenstvo nesprávnych hodnôt
Tvrdosť je základom{0}}podlahovej brány pre kvalitu tepelného spracovania. Kalená a temperovaná doska C45 by mala merať HRC 22 až 28 a povrchovo -tvrdená 60Si2Mn doska HRC 45 až 50 na povrchu. Ak je tvrdosť príliš vysoká, nad 55 HRC, doska sa stáva krehkou: rázová húževnatosť klesá o viac ako 40 percent a doska sa môže pri nárazovom zaťažení zlomiť, pričom riziko je najvyššie pri nízkych zimných teplotách. Ak je tvrdosť príliš nízka, pod 35 HRC, pevnosť a odolnosť proti opotrebeniu sú nedostatočné, doska sa pri bočnom zaťažení koľajnice plasticky deformuje, na styčnej ploche sa vytvorí schod a koľajnica sa začne posúvať do strán a rozširovať rozchod. Obidva spôsoby zlyhania skracujú životnosť dosky a destabilizujú upevňovací systém, preto akceptačná skúška zahŕňa meranie tvrdosti na definovanom počte dielov na dávku.
Terénne kontroly na inštalovaných platniach
Na mieste sa kontroluje stav tepelného spracovania bez laboratórneho vybavenia. Prenosný Rockwell tvrdomer meria tvrdosť povrchu a potvrdzuje pásmo, HRC 22 až 28 pre kalený a temperovaný C45 a HRC 45 až 50 pre povrchovo -kalený 60Si2Mn. Povrch sa skúma na trhliny, oduhličenie a deformáciu; ktorýkoľvek z nich odmietne tanier. Skúsení inšpektori používajú aj zvukovú skúšku: ochladená a temperovaná platňa zvoní hlbokým tónom, povrch{11}}kalená platňa ostrým tónom a chrapľavý tón naznačuje vnútornú prasklinu. Pri podozrení na šaržu sa odoberú vzorky na testovanie rázovej húževnatosti, aby sa potvrdilo tepelné spracovanie predtým, ako sa dosky uvoľnia na sledovanie. Rovnaké kontroly sa vzťahujú na prichádzajúci tovar a kupujúci by mal v technickej dohode špecifikovať rozsah tvrdosti, frekvenciu odberu vzoriek a skúšobnú metódu.
Prečo je kalenie a popúšťanie lepšie ako normalizácia pre prítlačné dosky?
Pretože tvorí temperovaný sorbit, ktorý spája pevnosť s húževnatosťou. Hranica únavy stúpa z približne 180 MPa na 250 MPa a životnosť je zhruba dvojnásobná v porovnaní s normalizovaným plechom z tej istej ocele.
Akú tvrdosť by mala mať prítlačná doska?
Kalená a popúšťaná platňa C45 by mala mať 22 až 28 HRC a povrchovo -tvrdená platňa 60 Si2Mn HRC 45 až 50 na povrchu. Hodnoty nad HRC 55 predstavujú riziko krehkého lomu a nižšie ako HRC 35 predstavujú riziko plastickej deformácie.
Ako sa dá vyhnúť trhlinám pri ochladzovaní?
Postupným ohrevom, stupňovitým kalením v dusičnanovom kúpeli a skosením každého ostrého rohu a hrany otvoru s polomerom 0,5 mm alebo viac. Úkosy odstraňujú body koncentrácie napätia, kde transformačné napätie praská oceľ.
Čo sa stane, ak je tanier príliš tvrdý?
Doska sa stáva krehkou, pričom rázová húževnatosť sa znižuje o viac ako 40 percent. Pri nárazovom zaťažení vlaku sa môže zlomiť a riziko je najvyššie v chladných zimných podmienkach, takže tvrdosť nad 55 HRC je pri akceptácii zamietnutá.
Ako sa kontroluje kvalita tepelného spracovania na mieste?
S prenosným Rockwellovým tvrdomerom proti špecifikovanému okienku, vizuálnou kontrolou trhlín a oduhličenia a zvukovou skúškou kladivom. Chrapľavý tón indikuje vnútornú trhlinu a podozrivé šarže idú na testovanie rázovej húževnatosti.
C45 alebo 60Si2Mn, aký materiál na ťažké-ťažné platne?
60Si2Mn s povrchovým kalením je voľbou pre ťažkú-dopravu: povrch HRC 45 až 50 odoláva oderu päty koľajnice a zvyškové tlakové napätie zvyšuje limit únavy o 25 až 30 percent, zatiaľ čo húževnaté jadro zabraňuje zlomeniu.