Prečo sú koľajnice vyrobené z ocele

Prečo je oceľ materiálom voľby

Koľajnica je nosným{0}}článkom konštrukcie koľaje: vedie kolesá, prenáša zaťaženie vozidla na podvaly a poskytuje jazdnú plochu, po ktorej sa kolesá pohybujú. V elektrifikovaných a traťových{2}}sekciách vedie koľajnica aj spätný prúd na signalizáciu. Žiadny iný materiál nespája požadované vlastnosti za prijateľné náklady. Liatina je krehká a pri náraze zlyhá; hliník je príliš mäkký na to, aby uniesol veľké zaťaženie nápravy a rýchlo sa opotrebováva; titán má silu, ale je príliš drahý na tisíce kilometrov tratí. Oceľ ponúka jedinečnú kombináciu vysokej pevnosti, odolnosti proti opotrebeniu, zvárateľnosti, recyklovateľnosti a nízkych nákladov na tonu, čo je dôvod, prečo sa koľajnice vyrábajú z ocele už viac ako storočie a prečo je každá veľká štandardná rodina vrátane UIC, AREMA, GB/T a DIN napísaná okolo oceľových profilov.

Uhlíková oceľ, legovaná oceľ a tepelne{0}}spracovaná oceľ

Koľajová oceľ je rozdelená do troch skupín. Koľajnica z uhlíkovej ocele je roztavená a valcovaná s uhlíkom a mangánom ako hlavnými výstužnými prvkami; obyčajná uhlíková koľajnicová oceľ obsahuje približne 0,40-0,80 percent uhlíka s mangánom až do približne 1,3-1,4 percenta. Koľajnica z legovanej ocele pridáva do základného zloženia malé množstvá legujúcich prvkov, ako je vanád, titán, chróm a niób; tieto prvky zdokonaľujú mikroštruktúru a zvyšujú pevnosť a húževnatosť nad obyčajnú uhlíkovú koľajnicu. Tepelne-spracovaná koľajnica je za tepla valcovaná karbónová alebo zliatinová koľajnica, ktorá sa opätovne zahrieva a kontrolovane chladí, zvyčajne kalením na hlave, aby sa zjemnila perlitová štruktúra jazdnej plochy. Kalená hlava koľajnice dosahuje vyššiu tvrdosť, typicky nad HB 300 a často v pásme HB 320-380 pre prémiové triedy, čo spomaľuje opotrebovanie a únavu pri valivých kontaktoch a predlžuje životnosť koľajnice na zakrivenej a silne zaťaženej trati.

Kľúčové vlastnosti ocele, vďaka ktorým funguje ako koľajnica

Pevnosť a odolnosť: oceľ znesie extrémne zaťaženie a opakované kontaktné namáhanie prechádzajúcich kolies bez trvalej deformácie počas desaťročí.

Odolnosť proti opotrebeniu: tvrdosť jazdnej plochy môže byť zvýšená legovaním a tepelným spracovaním, aby zodpovedala prevádzke linky.

Efektívnosť nákladov: oceľ je na tento účel dostatočne pevná za zlomok ceny alternatívnych-materiálov vysokej pevnosti, vďaka čomu sú realizovateľné veľké siete.

Tvarovateľnosť: valcovanie za tepla tvaruje oceľ do požadovaného profilu I-a hladký valcovaný povrch poskytuje konzistentný kontakt kolesa.

Zvárateľnosť a recyklovateľnosť: koľajnice sú zvarené do dlhých strún pre nepretržite zváranú dráhu a oceľový šrot sa na konci životnosti vracia do tavby.

Štandardné časti koľajníc používané po celom svete

Koľajnice sú identifikované svojou hmotnosťou na meter a normou profilu. Hlavnými skupinami sú profily UIC 860 používané v Európe a na mnohých exportných trhoch, profily AREMA a ASCE používané v Severnej Amerike, ťažké koľajnice GB/T 2585 a ľahké koľajnice GB používané v Číne a žeriavové koľajnice QU na YB/T 5055 pre žeriavové a priemyselné koľajnice. Nižšie uvedené tabuľky uvádzajú hlavné rozmery spoločných sekcií.

Sekcie UIC 860:

Čínske ťažké koľajnice na GB/T 2585:

Žeriavové koľajnice podľa YB/T 5055:

Severoamerická prax sa riadi profilmi AREMA kapitola 4 a radom ľahkých koľajníc ASCE; Úseky ASCE 75, 90, 115 a 136 sú spoločné pre priemyselné a krátke{5}}trate s hmotnosťou 37,2, 44,65, 56,9 a 67,41 kg/m. DIN lišty sa používajú na nemecky{11}}hovoriacich trhoch a profily JIS v Japonsku. Sekcia musí byť zvolená tak, aby zodpovedala upevňovaciemu systému, rozstupu podvalov a nápravovému zaťaženiu linky.

Čo skontrolovať pri kúpe koľajníc

Keď sa koľajnice objednávajú na projekt, kupujúci by si mal overiť štandard a triedu, dostupné pevné dĺžky (12,5 m a 25 m sú štandardné pre mnohé úseky, s dlhšími strunami pre kontinuálne zváranú trať), tvrdosť a ťahové vlastnosti dodávaných teplôt a kontrolné dokumenty: chemické zloženie, výsledky mechanických skúšok a ultrazvukové skúšky na vnútorné chyby. Pre ťažké-trate a vysokorýchlostné-trate sa bežne vyžadujú-kalené koľajnice s certifikátom tvrdosti. Označenie, čísla tepla a doklady o sledovateľnosti sa musia zhodovať so zásielkou, pretože colnica a prijímajúci technik ich skontrolujú.

Prečo je uhlík hlavným spevňujúcim prvkom v koľajovej oceli?

Uhlík tvorí perlit so železom a zvyšuje tvrdosť a pevnosť koľajnice v ťahu. Koľajnicové ocele zvyčajne používajú 0,40-0,80 percent uhlíka; nad týmto rozsahom sa oceľ stáva ťažko zvárateľnou a náchylnejšou na krehké správanie v chladnom počasí.

Aká je výhoda-tvrdenej koľajnice?

Kalenie hlavy zušľachťuje perlit jazdnej plochy riadeným chladením po valcovaní, čím sa tvrdosť povrchu zvyšuje nad HB 300. Tým sa znižuje opotrebenie a únava z valivého kontaktu na zakrivenej trati a zvyšuje sa tonáž koľajnice pred brúsením alebo výmenou.

Dajú sa zvárať koľajnice?

áno. Koľajnice sú zvarené do dlhých strún pre kontinuálne zvárané koľajnice pomocou bleskového zvárania na tupo v závode alebo na mieste a aluminotermického zvárania pre spoje v teréne. Zvárateľnosť je jedným z dôvodov, prečo je oceľ uprednostňovaná pred tvrdšími, ale nezvárateľnými materiálmi.

V akých dĺžkach sa koľajnice dodávajú?

Štandardné pevné dĺžky sú bežne 12,5 m a 25 m, pre priebežne zváranú dráhu je možné vyrobiť dlhé koľajnice až do 100 m. Každá dodaná dĺžka je odrezaná na dokončovacej linke a skontrolovaná podľa objednávky.

Sú žeriavové koľajnice rovnaké ako železničné koľajnice?

Nie. Žeriavové koľajnice QU majú širšiu pätku a hrubšiu stojinu na prenášanie sústredených zaťažení kolesami žeriavov a sú zvinuté podľa noriem profilu žeriavových koľajníc, ako je YB/T 5055. Nemôžu byť zameniteľné so železničnými koľajnicami, pretože profil a upevňovacie rozhranie sú odlišné.

Aký štandard by som mal špecifikovať pre exportný projekt?

Výber sa riadi sieťou: profily UIC 860 sú bežné v Afrike, na Strednom východe a vo veľkej časti Ázie, AREMA a ASCE v Amerike a GB/T 2585, kde sa používa štandardná čínska trať. Upevňovací systém, príchytky a vŕtanie musia zodpovedať rovnakej štandardnej skupine.