Optimizacija procesa toplinske obrade ribljih ploča i shema povećanja čvrstoće na zamor tračničkih spojeva
Koji su mehanizmi loma uslijed zamora i glavni čimbenici utjecaja na spoj riblje ploče?
Mehanizam sloma uslijed zamora spoja riblje ploče jenastanak i širenje pukotine pod izmjeničnim naprezanjem. Tijekom rada vlaka postoji određena mutacija krutosti na spoju tračnica. Opterećenje-tračnice kotača prenosi se na riblji lim kroz tračnicu, uzrokujući da riblji lim podnosi opetovana vlačna i tlačna izmjenična naprezanja oko rupa za vijke i na krajevima. Mikropukotine najprije nastaju u područjima koncentracije naprezanja, a mikropukotine se nastavljaju širiti pod izmjeničnim naprezanjem. Kada duljina pukotine dosegne kritičnu vrijednost, riblja ploča puca. Glavni faktori utjecaja uključuju tri aspekta: prvo,čimbenici izvedbe materijala. Ako čelik 45# koji se obično koristi za riblje ploče nije podvrgnut razumnoj toplinskoj obradi, njegova vlačna čvrstoća i žilavost su nedovoljni, a pukotine su sklone pojavi u područjima koncentracije naprezanja; drugi,strukturni faktori. Periferija rupa za vijke i krajevi riblje ploče su područja koncentracije naprezanja. Ako periferija rupa nije skošena, faktor koncentracije naprezanja bit će znatno povećan, ubrzavajući nastanak pukotine; treći,čimbenici procesa. Nerazumni parametri procesa toplinske obrade, kao što su preniska temperatura kaljenja i nedovoljno vrijeme kaljenja, dovest će do neujednačene metalografske strukture riblje ploče, zaostalog naprezanja i smanjene otpornosti na zamor. Osim toga, stanje održavanja linije također će utjecati na kvar uslijed zamora. Prevelika visinska razlika na spoju tračnica povećat će dodatno opterećenje riblje ploče i skratiti vijek trajanja.
Koji su osnovni procesni parametri i metode optimizacije toplinske obrade kaljenja i kaljenja za riblje ploče?
Osnovni proces kaljenja i kaljenja toplinske obrade ribljih pločica jekaljenje + kaljenje na-visokoj temperaturi. Osnovni parametri procesa uključuju pet aspekata: temperaturu kaljenja, vrijeme zadržavanja, brzinu hlađenja, temperaturu kaljenja i vrijeme kaljenja. Za 45# čelične riblje ploče, optimizirani raspon temperature kaljenja je 830-850 stupnjeva. Preniska temperatura dovest će do nedovoljne austenitizacije, au metalografskoj strukturi će biti neotopljenog ferita, smanjujući čvrstoću ploče; previsoka temperatura će dovesti do grubih zrna i smanjene žilavosti. Vrijeme držanja prilagođava se debljini riblje ploče. Za riblje ploče debljine 20 mm, vrijeme držanja je optimizirano na 60-90 minuta kako bi se osigurala potpuna austenitizacija unutar materijala. Brzina hlađenja usvaja metodukaljenje vodom i hlađenje uljem. Ugašena riblja ploča prvo se ohladi na 300 stupnjeva u vodi, zatim se prebaci u ulje za hlađenje. Ova metoda može smanjiti stres pri kaljenju i izbjeći pucanje riblje ploče. Temperatura kaljenja je optimizirana na 550-580 stupnjeva, a vrijeme kaljenja je optimizirano na 120-150 minuta. Kaljenje na visokoj temperaturi može transformirati metalografsku strukturu u kaljeni sorbit, koji ima i visoku čvrstoću i visoku žilavost, te može značajno poboljšati otpornost na zamor. Metoda optimizacije usvaja ortogonalnu metodu ispitivanja, s vlačnom čvrstoćom i udarnom žilavošću kao pokazateljima procjene, i optimizira kombinaciju pet procesnih parametara kako bi se konačno odredila optimalna kombinacija parametara, tako da je vlačna čvrstoća riblje ploče veća od ili jednaka 650MPa i udarna žilavost veća od ili jednaka 30J/cm².
Koji je postupak obrade za ojačavanje površine i funkcija periferije otvora za vijke riblje ploče?
Obrada površinskog ojačanja periferije otvora za vijke riblje ploče usvaja kompozitni postupakojačanje valjanjem + tretman pougljičenjem. Ojačanje valjanjem je prvi proces. Poseban alat za kotrljanje koristi se za primjenu pritiska na površinu oko rupe za vijak, uzrokujući plastičnu deformaciju na površini oko rupe, tvoreći rad-očvrsnuti sloj debljine 0,2-0,3 mm. Tvrdoća obrađeno-sloja može doseći HV350 ili više, što je 30% više od tvrdoće matrice. Ojačanje valjanjem također može smanjiti hrapavost površine oko rupe ispod Ra0,8 i smanjiti izvore koncentracije naprezanja. Tretman naugljičavanjem je drugi proces. Smotana riblja ploča se stavlja u peć za karburizaciju i drži na temperaturi od 920-940 stupnjeva 4-6 sati kako bi atomi ugljika mogli prodrijeti u površinu oko rupe. Debljina karburiziranog sloja kontrolirana je na 0,8-1,0 mm, a sadržaj ugljika u karburiziranom sloju je 0,8%-1,0%. Nakon tretmana pougljičavanjem, potrebno je kaljenje na niskim temperaturama na temperaturi od 180-200 stupnjeva tijekom 60 minuta kako bi se uklonio zaostali stres nastao tijekom procesa pougljičavanja. Proces ojačanja kompozita ima dvije glavne funkcije: prvo, poboljšava tvrdoću i otpornost na habanje površine oko rupe, sprječavajući trenje i habanje između vijka i periferije rupe; drugo, stvara zaostalo tlačno naprezanje na površini oko rupe, koje može poništiti dio izmjeničnog vlačnog naprezanja, smanjiti vjerojatnost nastanka pukotine i povećati otpornost na zamor ploče za više od 40%.
Koje su diferencirane točke dizajna procesa toplinske obrade između nacionalnih standarda i stranih standarda ribljih pločica?
Diferencirani dizajn procesa toplinske obrade između nacionalnih standarda i stranih standarda ribljih pločica proizlazi iz razlika u njihovim materijalima i zahtjevima usluge. Nacionalni standardni ribarski limovi uglavnom koriste čelik 45#, prilagođen nacionalnim standardnim tračnicama od 60 kg/m i 75 kg/m, dok strani standardni ribarski limovi uglavnom koriste europski standardni čelik C45E, prilagođen UIC60 i UIC54 tračnicama.Diferencijacija procesa kaljenja: Temperatura kaljenja čeličnih ribljih ploča nacionalnog standarda 45# je 830-850 stupnjeva, koristeći gašenje vodom i hlađenje uljem; temperatura kaljenja stranog standarda C45E čeličnih ribljih ploča je 820-840 stupnjeva, uz korištenje zračnog hlađenja. Budući da čelik C45E ima bolju prokaljivost, jednolika struktura martenzita može se dobiti hlađenjem zrakom, izbjegavajući rizik od pucanja uzrokovan hlađenjem vodom.Razlikovanje procesa kaljenja: Temperatura kaljenja nacionalnih standardnih ribljih ploča je 550-580 stupnjeva, a vrijeme kaljenja je 120 minuta, s ciljem dobivanja kaljene strukture sorbita; temperatura kaljenja inozemnih standardnih ribljih ploča je 520-550 stupnjeva, a vrijeme kaljenja je 150 minuta, s ciljem dobivanja temperirane troostitne strukture, koja ima veću čvrstoću i prikladna je za potrebe europskih linija teškog prijevoza.Diferencijacija površinskog ojačanja: Nacionalni standardni riblji limovi usvajaju kompozitni postupak ojačanja valjanjem + pougljičenjem; inozemni standardni fishplates usvajaju proces ojačanja shot peening, koji može stvoriti zaostalo tlačno naprezanje na cjelokupnoj površini fishplate, prikladnije za način održavanja europskih linija.
Koji su predmeti ispitivanja i standardi prihvatljivosti za kvalitetu toplinske obrade ribljih pločica?
Stavke ispitivanja kvalitete toplinske obrade ribljih pločica uključuju četiri temeljne stavke:metalografsko ispitivanje strukture, ispitivanje mehaničkih svojstava, ispitivanje površinske tvrdoće i ispitivanje zaostalog naprezanja. Ispitivanje metalografske strukture koristi metalografski mikroskop za promatranje mikrostrukture riblje ploče. Kvalificirana struktura nacionalnih standardnih ribljih ploča je kaljeni sorbit, stupanj veličine zrna veći ili jednak 8, a nisu dopušteni mrežni ferit ili gruba zrna; kvalificirana struktura stranih standardnih ribljih ploča je kaljeni troostit, stupanj veličine zrna veći ili jednak 7. Ispitivanje mehaničkih svojstava uključuje vlačnu čvrstoću, granicu tečenja, istezanje i udarnu žilavost. Za nacionalne standardne riblje ploče, vlačna čvrstoća veća ili jednaka 650MPa, granica razvlačenja veća ili jednaka 355MPa, istezanje veće ili jednako 16%, udarna žilavost veća ili jednaka 30J/cm²; za strane standardne riblje ploče, vlačna čvrstoća veća ili jednaka 700MPa, granica razvlačenja veća ili jednaka 400MPa, istezanje veće ili jednako 14%, udarna žilavost veća ili jednaka 25J/cm². Ispitivanje tvrdoće površine koristi Rockwellov uređaj za ispitivanje tvrdoće za otkrivanje tvrdoće oko rupa za vijke. Tvrdoća površine nacionalnih standardnih ribljih ploča je HRC28-32, a stranih standardnih ribljih ploča HRC30-35. Ispitivanje zaostalog naprezanja koristi rendgenski instrument za mjerenje naprezanja za otkrivanje zaostalog naprezanja oko rupa za vijke. Vrijednost zaostalog tlačnog naprezanja treba biti veća ili jednaka 100 MPa, a zaostalo vlačno naprezanje nije dopušteno. Standard prihvatljivosti je da su sve četiri stavke ispitivanja kvalificirane. Omjer uzorkovanja svake serije ribljih pločica nije manji od 5 %. Ako postoje nekvalificirane stavke, potrebno je dvostruko uzorkovanje. Ako su i dalje nekvalificirani, cijela će serija biti odbačena.