Fishplate Gradient Strengthening: Fatigue Performance Solutions

Γιατί αποτυγχάνουν οι αρμοί Fishplate

Οι αρμοί της πλάκας αποτυγχάνουν με τρεις χαρακτηριστικούς τρόπους. Το πιο συνηθισμένο είναι το ράγισμα γύρω από τις οπές των μπουλονιών: ο συντελεστής συγκέντρωσης τάσης σε μια επεξεργασμένη οπή μπουλονιού μπορεί να φτάσει περίπου το 3,0 και κάτω από εναλλασσόμενα φορτία τροχού οι ρωγμές κόπωσης ξεκινούν από την άκρη της οπής και αναπτύσσονται προς τα έξω. Ο δεύτερος τρόπος είναι η φθορά της επιφάνειας επαφής μεταξύ της πλάκας ψαριού και του ιστού της σιδηροτροχιάς, που προκαλείται από τη μικρή σχετική ολίσθηση που συμβαίνει καθώς η άρθρωση κάμπτεται κάτω από κάθε άξονα. Μόλις το βάθος φθοράς περάσει περίπου το 0,5 mm, η εφαρμογή της άρθρωσης χαλαρώνει και ολόκληρο το συγκρότημα αρχίζει να λειτουργεί. Ο τρίτος τρόπος είναι το κάταγμα σώματος, όπου μια ρωγμή μεγαλώνει σε κρίσιμο μήκος και η πλάκα σπάει ξαφνικά. Αυτό παρατηρείται συχνότερα σε βαριές-γραμμές αποστάσεων και είναι η αστοχία που θέτει τον σύνδεσμο εκτός λειτουργίας χωρίς προειδοποίηση. Η ποιότητα εγκατάστασης ελέγχει το ποσοστό ζημιάς: κάτω από-μπουλόνια με ροπή αφήνουν το κενό της άρθρωσης ανοιχτό και εντείνουν τη συγκέντρωση τάσεων, ενώ η υπερβολική-ροπή παραμορφώνει πλαστικά την πλάκα ψαριού και μειώνει την αντίστασή της στην κόπωση. Η διάβρωση στις παράκτιες γραμμές επιταχύνει την ανάπτυξη των ρωγμών και οι χαμηλές θερμοκρασίες μειώνουν την σκληρότητα, επομένως οι αρμοί με κρύο{10}κλίμα χρειάζονται υλικά επαληθευμένα για ενέργεια κρούσης χαμηλής{11} θερμοκρασίας.

Ενίσχυση κλίσης: Ένα μέρος, δύο μικροδομές

Η ενίσχυση με κλίση συνδυάζει τη σκλήρυνση της μήτρας με τη σκλήρυνση της επιφάνειας σε ένα μόνο συστατικό. Η πλάκα ψαριού αρχικά σβήνει και σκληραίνει: θερμαίνεται στους 860-880 βαθμούς, σβήνεται, στη συνέχεια σκληραίνει στους 580-600 βαθμούς, παράγοντας μια μήτρα σκληρυμένης σορβίτη με υψηλή σκληρότητα, επαληθευμένη από ενέργεια κρούσης Charpy τουλάχιστον 50 J στους -20 βαθμούς (δοκιμασμένο σε ISO / 298GBT). Στη συνέχεια, η επιφάνεια σκληραίνει με επαγωγή, η οποία θερμαίνει τοπικά την επιφάνεια επαφής και τη ζώνη γύρω από τις οπές των μπουλονιών στους 900-920 μοίρες που ακολουθείται από ταχεία ψύξη, σχηματίζοντας ένα σκληρυμένο στρώμα μαρτενσίτη πάχους 2-3 mm σε 55-60 HRC. Το στρώμα μετάβασης μεταξύ της σκληρής επιφάνειας και της σκληρής μήτρας ελέγχεται στα 1-2 mm, επομένως η αλλαγή της ιδιότητας είναι σταδιακή. μια απότομη αλλαγή θα δημιουργούσε τη δική της συγκέντρωση άγχους. Η τελική πλάκα ψαριού είναι σκληρή όπου γλιστράει και φθείρεται και σκληρή εκεί όπου πρέπει να απορροφήσει τις κρούσεις.

Φθορά-Διαδικασίες αντίστασης για το πρόσωπο επαφής

Η επαγωγική σκλήρυνση είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη οδός: είναι γρήγορη, τοπική και επαναλαμβανόμενη. Η συγκόλληση με ψεκασμό πλάσματος εναποθέτει ένα στρώμα κράματος-με βάση το σίδηρο πάχους 3-4 mm σε 60-65 HRC, διπλασιάζοντας κατά προσέγγιση τη διάρκεια φθοράς της επαγωγικής-σκληρυμένης επιφάνειας και προδιαγράφεται για πλάκες ψαριών βαρέων{11}μεταφοράς. Η νιτροποίηση αερίου στους 520-540 βαθμούς σχηματίζει ένα λεπτό, πολύ σκληρό και ανθεκτικό στη διάβρωση στρώμα κατάλληλο για ακτοπλοϊκές υπηρεσίες. Όποια και αν είναι η διαδικασία, η επιφάνεια επαφής πρέπει να είναι καθαρή από άλατα και ελαττώματα σε Ra Λιγότερο ή ίσο με 1,6 μm πριν από την επεξεργασία και να ελεγχθεί εκ νέου η επιπεδότητα και η ακρίβεια διαστάσεων της τελικής όψης, ώστε η άρθρωση να εφαρμόζει σωστά στον ιστό της ράγας.

Σχεδιασμός κόπωσης των οπών των μπουλονιών

Οι οπές των μπουλονιών είναι εκεί που πεθαίνουν οι αρμοί, επομένως οι εργασίες σχεδιασμού επικεντρώνονται εκεί. Επιμηκύνοντας την οπή προς την κατεύθυνση της κύριας τάσης, μια ελλειπτική οπή της οποίας ο μακρύς άξονας ευθυγραμμίζεται με τη διαδρομή φορτίου, μειώνει τον συντελεστή συγκέντρωσης τάσης από περίπου 3,0 σε κάτω από 1,5 και μειώνει απότομα την πιθανότητα έναρξης ρωγμών. Όπου το σχήμα της οπής καθορίζεται από το τυπικό σχέδιο, η περιφέρεια της οπής τυλίγεται ψυχρά-για να αφήσει ένα υπολειπόμενο συμπιεστικό στρώμα πάχους 0,2-0,3 mm σε -300 έως -400 MPa. η συμπιεστική υπολειμματική τάση αντισταθμίζει την εναλλασσόμενη τάση εφελκυσμού και επιβραδύνει την ανάπτυξη ρωγμών. Η απόσβεση με λέιζερ είναι μια εναλλακτική λύση, η σκλήρυνση ενός δακτυλίου πλάτους 5-8 mm γύρω από την οπή σε πάνω από 55 HRC. Το ίδιο το μπουλόνι είναι εφοδιασμένο με μεταβατική εφαρμογή και διάκενο 0,05-0,1 mm, αρκετά σφιχτό για να αποφευχθεί η κρούση και η χαλάρωση, αρκετά χαλαρό ώστε να αποφευχθεί η προφόρτωση της άκρης της οπής. Μετά την εφαρμογή της διαδικασίας, οι πρωτότυποι σύνδεσμοι υποβάλλονται σε δοκιμή κόπωσης για να αποδειχθεί ότι οι οπές επιβιώνουν στον απαιτούμενο αριθμό εναλλασσόμενων κύκλων φορτίου χωρίς ρωγμές.

Δοκιμή αποδοχής κόπωσης των αρθρώσεων

Η δοκιμή προσόντων καλύπτει τρεις δείκτες. Η διάρκεια ζωής της κόπωσης επαληθεύεται σε ένα εξέδρα κοπώσεως αρμών που εφαρμόζει προσομοιωμένα φορτία τροχού: οι αρμοί για γραμμές υψηλής-ταχύτητας πρέπει να περάσουν 5 εκατομμύρια κύκλους χωρίς ζημιά, οι αρμοί βαρέων-ανασύρσεων 3 εκατομμύρια και οι συμβατικοί-αρμοί ταχύτητας 2 εκατομμύρια. Η τάση γύρω από τις οπές των μπουλονιών μετράται με μετρητές καταπόνησης κατά τη διάρκεια της δοκιμής και πρέπει να παραμένει κάτω από το όριο κόπωσης υλικού με συντελεστή συγκέντρωσης τάσης όχι μεγαλύτερο από 1,5. Η φθορά του προσώπου επαφής-μετριέται με ένα προφιλόμετρο μετά τη δοκιμή και δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,2 mm. Η αποδοχή παρτίδας ελέγχει επιπλέον την ακρίβεια διαστάσεων και την κατανομή της σκληρότητας. μια παρτίδα περνά όταν όλοι οι δείκτες πληρούν τις προδιαγραφές και το ποσοστό πιστοποίησης παρτίδας είναι τουλάχιστον 98%, με τα μη συμμορφούμενα εξαρτήματα να επεξεργάζονται ξανά ή να απορρίπτονται. Το ίδιο το σιδηροδρομικό υλικό καλύπτεται από το GB/T 2585-2021, με κοινή πρακτική σχεδιασμού σύμφωνα με το Κεφάλαιο 4 AREMA για έργα στη Βόρεια Αμερική.

Συχνές Ερωτήσεις

Γιατί οι ρωγμές ξεκινούν από τις τρύπες των μπουλονιών και όχι από το διάκενο της ράγας;

Η οπή του μπουλονιού διακόπτει τη ροή της τάσης και πολλαπλασιάζει την τοπική καταπόνηση με έναν παράγοντα περίπου 3, έτσι ακόμη και τα μέτρια φορτία κάμψης παράγουν τοπικές τάσεις αρκετά υψηλές ώστε να ξεκινήσουν ρωγμές κόπωσης. το ίδιο το κενό ελέγχει κυρίως τη φθορά και την πρόσκρουση.

Με ποια ροπή πρέπει να σφίγγονται τα μπουλόνια της πλάκας ψαριού;

Η ροπή ρυθμίζεται από το μέγεθος του μπουλονιού και το πρότυπο στερέωσης για τη γραμμή. ο κανόνας είναι να φτάσετε στην καθορισμένη προφόρτιση χωρίς υπερβολικό-σφίξιμο, επειδή η υπό-ροπή ανοίγει το διάκενο της άρθρωσης και η υπερβολική-ροπή παραμορφώνει πλαστικά την πλάκα ψαριού.

Μπορούν οι νιτρώδεις πλάκες ψαριών να-αλέσουν ξανά μετά τη φθορά;

Μόνο εντός του βάθους στρώματος νιτριδίου 0,3-0,5 mm. Μόλις η λείανση αφαιρέσει το στρώμα, η προστασία από τη διάβρωση και τη φθορά χάνεται και το εξάρτημα πρέπει να αντικατασταθεί ή να υποβληθεί σε εκ νέου επεξεργασία.

Επιτρέπονται οι ελλειπτικές τρύπες για μπουλόνια από όλα τα πρότυπα;

Όχι. Οι τυπικές πλάκες έχουν κυκλικές οπές στο κυβερνητικό σχέδιο. ο ελλειπτικός σχεδιασμός είναι ένα μηχανολογικό μέτρο για ειδικούς-αρμούς υψηλού φορτίου και απαιτεί έγκριση έργου. Όπου το σχήμα της οπής δεν μπορεί να αλλάξει, χρησιμοποιείται αντ 'αυτού η επεξεργασία κύλισης ή λέιζερ της περιφέρειας.

Πόσο διαρκεί μια πλάκα που έχει ενισχυθεί με κλίση-;

Η διάρκεια ζωής εξαρτάται από την χωρητικότητα, το φορτίο του άξονα και το περιβάλλον, αλλά ο συνδυασμός μιας σκληρής μήτρας, της επιφάνειας σκληρής επαφής και των επεξεργασμένων οπών των μπουλονιών συνήθως επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της άρθρωσης πολύ πέρα ​​από τις απλές σβησμένες-και-πινακίδες ψαριών, γι' αυτό είναι στάνταρ για βαριές-αναλήψεις και υψηλές{3} συντηρήσεις.