Υλικά πλάκας πίεσης, θερμική επεξεργασία, κόπωση

Τι μεταφέρει η πλάκα πίεσης

Η πλάκα πίεσης βρίσκεται μεταξύ της βάσης της ράγας και του στρωτήρα ή της πλάκας βάσης, απλώνει τη δύναμη σύσφιξης του συστήματος στερέωσης πάνω από το πόδι της ράγας και βοηθά στη συγκράτηση της ράγας πλευρικά. Βλέπει ένα κυμαινόμενο φάσμα φορτίου: κάθε πέρασμα τροχού προσθέτει έναν παλμό συμπίεσης και η καμπυλότητα προσθέτει πλευρική κάμψη. Μια πλάκα που χάνει τη δύναμη ή δημιουργεί ρωγμή αλλάζει την κατανομή φορτίου ολόκληρου του σετ στερέωσης και η ράγα αρχίζει να κινείται κάτω από αυτήν. Η αντοχή στην κόπωση, η ικανότητα επιβίωσης εκατομμυρίων κύκλων φορτίου χωρίς ρωγμές, είναι επομένως η κύρια σχεδιαστική ιδιότητα του υλικού της πλάκας και δημιουργείται στον κλίβανο θερμικής επεξεργασίας και όχι στο γραφείο σχεδίασης. Οι δύο οικογένειες χάλυβα που χρησιμοποιούνται, ο χάλυβας μεσαίου άνθρακα C45 και ο χάλυβας ελατηρίου 60Si2Mn, επιλέγονται ακριβώς για αυτόν τον λόγο: και οι δύο ανταποκρίνονται καλά στη θερμική επεξεργασία και η διαδρομή της διαδικασίας αποφασίζει εάν η πλάκα λειτουργεί για χρόνια ή αποτυγχάνει σε μήνες.

Quench and Temper έναντι Normalizing για C45

Η απόσβεση και η σκλήρυνση σχηματίζει σκληρυμένο σορβίτη, μια δομή που συνδυάζει υψηλή αντοχή με σκληρότητα, έτσι η πλάκα αντιστέκεται τόσο στην εναλλασσόμενη συμπίεση των φορτίων του τρένου όσο και στην πρόσκρουση των επιπέδων τροχών. Η κανονικοποιημένη δομή, περλίτης συν φερρίτης, έχει χαμηλότερη σκληρότητα και οι ρωγμές κόπωσης ξεκινούν νωρίς σε σημεία συγκέντρωσης τάσεων, όπως άκρες οπών και γωνίες τομής. Η διαφορά στο όριο κόπωσης, 250 MPa έναντι 180 MPa, μεταφράζεται απευθείας σε ζωή: κάτω από το ίδιο φάσμα φορτίου, η κανονικοποιημένη πλάκα διαρκεί μόνο περίπου 60 τοις εκατό όσο χρόνο. Για ένα εξάρτημα που βρίσκεται σε καλό δρόμο για χρόνια, το πρόσθετο κόστος της διαδρομής σβέσης και ψυχραιμίας ανακτάται πολλαπλάσια σε κόστος επιθεώρησης και αντικατάστασης.

Επιφανειακή σκλήρυνση πλακών 60Si2Mn

Όπου η πλάκα πρέπει επίσης να αντιστέκεται στην τριβή από το πόδι της ράγας, το ελατήριο χάλυβα ποιότητας 60Si2Mn σκληραίνει επιφανειακά με επαγωγική θέρμανση και ταχεία ψύξη. Η επιφάνεια φτάνει το HRC 45 έως 50 με ένα πυκνό μαρτενσιτικό στρώμα, το οποίο αυξάνει την αντίσταση στη φθορά περισσότερο από δύο φορές. Πιο σημαντικό για την κόπωση, το σκληρυμένο επιφανειακό στρώμα φέρει υπολειπόμενη θλιπτική τάση που ακυρώνει μέρος της τάσης κάμψης σε εφελκυσμό από τα φορτία αμαξοστοιχίας, αυξάνοντας το όριο κόπωσης κατά 25 έως 30 τοις εκατό. Η δομή έχει σκόπιμα δύο-επίπεδα: ένα σκληρό κέλυφος{10}}ανθεκτικό στη φθορά στο εξωτερικό και ένας σκληρός πυρήνας εσωτερικά, γι' αυτό το σχέδιο ονομάζεται σκληρό έξω και σκληρό μέσα. Αυτός ο συνδυασμός κάνει τις επιφανειακές{12}}σκληρυμένες πλάκες 60Si2Mn την προτιμώμενη επιλογή για βαριές-γραμμές έλξης, όπου η τριβή και η κόπωση δρουν μαζί. Το βάθος σκλήρυνσης και η σκληρότητα του πυρήνα πρέπει να προσδιορίζονται και τα δύο, επειδή μια θήκη που είναι πολύ λεπτή φθείρεται και ένας πυρήνας που είναι πολύ σκληρός χάνει τη σκληρότητα.

Σβήστε τις ρωγμές και την πρόληψή τους

Οι ρωγμές απόσβεσης είναι το κλασικό ελάττωμα της θερμικής επεξεργασίας και προέρχονται από τρεις αιτίες. Πρώτον, η πολύ γρήγορη θέρμανση δημιουργεί μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ επιφάνειας και πυρήνα και υψηλή θερμική καταπόνηση. Δεύτερον, η πολύ γρήγορη ψύξη στο σβήσιμο αφήνει την τάση μετατροπής του ωστενίτη σε μαρτενσίτη να υπερβαίνει την τοπική αντοχή του χάλυβα. Τρίτον, οι αιχμηρές γωνίες και οι άκρες οπών χωρίς λοξοτομές λειτουργούν ως συγκεντρωτές τάσεων όπου εκφορτώνεται η τάση μετασχηματισμού. Τα μέτρα πρόληψης είναι στάνταρ: θερμάνετε σταδιακά, ώστε η διαφορά θερμοκρασίας να παραμένει μικρή, σβήστε με ένα διαβαθμισμένο μέσο, ​​όπως ένα λουτρό νιτρικού άλατος για να επιβραδύνετε την ψύξη και λοξοτομήστε κάθε αιχμηρή γωνία και άκρη οπής με ακτίνα 0,5 mm ή περισσότερο πριν από τη σκλήρυνση. Μια πλάκα με ρωγμή σβέσης είναι σκραπ, επειδή η ρωγμή ανοίγει υπό φορτίο και εξελίσσεται σε αστοχία κόπωσης, επομένως το κόστος πρόληψης είναι πολύ χαμηλότερο από το κόστος του ελαττώματος.

Η αποδοχή της σκληρότητας και ο κίνδυνος λανθασμένων τιμών

Η σκληρότητα είναι η πύλη του καταστήματος-για την ποιότητα της θερμικής επεξεργασίας. Μια σβησμένη και σκληρυμένη πλάκα C45 πρέπει να έχει μέγεθος HRC 22 έως 28 και μια επιφάνεια-σκληρωμένη πλάκα 60Si2Mn HRC 45 έως 50 στην επιφάνεια. Εάν η σκληρότητα είναι πολύ υψηλή, πάνω από το HRC 55, η πλάκα γίνεται εύθραυστη: η αντοχή στην κρούση πέφτει περισσότερο από 40 τοις εκατό και η πλάκα μπορεί να σπάσει υπό κρουστικό φορτίο, με τον υψηλότερο κίνδυνο σε χαμηλές θερμοκρασίες του χειμώνα. Εάν η σκληρότητα είναι πολύ χαμηλή, κάτω από το HRC 35, η αντοχή και η αντίσταση στη φθορά είναι ανεπαρκείς, η πλάκα παραμορφώνεται πλαστικά υπό το πλευρικό φορτίο σιδηροτροχιάς, σχηματίζεται ένα σκαλοπάτι στην επιφάνεια επαφής και η ράγα αρχίζει να σέρνεται πλάγια και να διευρύνει το μετρητή. Και οι δύο τρόποι αστοχίας μειώνουν τη διάρκεια ζωής της πλάκας και αποσταθεροποιούν το σύστημα στερέωσης, γι' αυτό η δοκιμή αποδοχής περιλαμβάνει μέτρηση σκληρότητας σε καθορισμένο αριθμό εξαρτημάτων ανά παρτίδα.

Επιτόπιοι έλεγχοι στις εγκατεστημένες πλάκες

Επί τόπου, η κατάσταση θερμικής επεξεργασίας ελέγχεται χωρίς εργαστηριακό εξοπλισμό. Ένας φορητός ελεγκτής σκληρότητας Rockwell μετρά τη σκληρότητα της επιφάνειας και επιβεβαιώνει την ταινία, HRC 22 έως 28 για σβησμένο και σκληρυμένο C45 και HRC 45 έως 50 για επιφανειακά-σκληρυμένο 60Si2Mn. Η επιφάνεια εξετάζεται για ρωγμές, απανθράκωση και παραμόρφωση. οποιοδήποτε από αυτά απορρίπτει την πλάκα. Οι έμπειροι επιθεωρητές χρησιμοποιούν επίσης τη δοκιμή ήχου: μια σβησμένη και σκληρυμένη πλάκα κουδουνίζει με βαθύ τόνο, μια επιφάνεια{11}}σκληρωμένη πλάκα με τραγανό τόνο και ένας βραχνός τόνος υποδηλώνει μια εσωτερική ρωγμή. Όταν υπάρχει υποψία για μια παρτίδα, λαμβάνονται δείγματα για δοκιμή αντοχής σε κρούση για να επιβεβαιωθεί η θερμική επεξεργασία πριν απελευθερωθούν οι πλάκες για παρακολούθηση. Οι ίδιοι έλεγχοι ισχύουν για τα εισερχόμενα αγαθά και ο αγοραστής θα πρέπει να προσδιορίσει το παράθυρο σκληρότητας, το ποσοστό δειγματοληψίας και τη μέθοδο δοκιμής στην τεχνική συμφωνία.

Γιατί το σβήσιμο και η σκλήρυνση είναι καλύτερη από την κανονικοποίηση για πλάκες πίεσης;

Επειδή σχηματίζει σκληρυμένο σορβίτη, που συνδυάζει τη δύναμη με τη σκληρότητα. Το όριο κόπωσης αυξάνεται από περίπου 180 MPa σε 250 MPa και η διάρκεια ζωής διπλασιάζεται περίπου σε σύγκριση με μια κανονικοποιημένη πλάκα του ίδιου χάλυβα.

Τι σκληρότητα πρέπει να έχει μια πλάκα πίεσης;

Μια σβησμένη και σκληρυμένη πλάκα C45 πρέπει να είναι HRC 22 έως 28 και μια επιφάνεια-σκληρωμένη πλάκα 60Si2Mn HRC 45 έως 50 στην επιφάνεια. Τιμές πάνω από το HRC 55 κινδυνεύουν από εύθραυστο κάταγμα και κάτω από το HRC 35 κινδυνεύουν από πλαστική παραμόρφωση.

Πώς αποφεύγονται οι ρωγμές απόσβεσης;

Με σταδιακή θέρμανση, βαθμιαία σβέση σε λουτρό νιτρικών αλάτων και λοξοτομή κάθε αιχμηρής γωνίας και άκρης οπής με ακτίνα 0,5 mm ή μεγαλύτερη. Οι λοξότμητες αφαιρούν τα σημεία συγκέντρωσης τάσεων όπου η τάση μετασχηματισμού σπάει τον χάλυβα.

Τι συμβαίνει εάν το πιάτο είναι πολύ σκληρό;

Η πλάκα γίνεται εύθραυστη, με την αντοχή στην κρούση να μειώνεται περισσότερο από 40 τοις εκατό. Μπορεί να σπάσει κάτω από φορτίο κρούσης αμαξοστοιχίας και ο κίνδυνος είναι υψηλότερος σε κρύες χειμερινές συνθήκες, επομένως η σκληρότητα πάνω από το HRC 55 απορρίπτεται κατά την αποδοχή.

Πώς ελέγχεται η ποιότητα της θερμικής επεξεργασίας επί τόπου;

Με φορητό ελεγκτή σκληρότητας Rockwell στο καθορισμένο παράθυρο, οπτικό έλεγχο για ρωγμές και απανθράκωση και δοκιμή ήχου με σφυρί. Ένας βραχνός τόνος υποδηλώνει εσωτερική ρωγμή και οι ύποπτες παρτίδες πηγαίνουν για δοκιμή σκληρότητας κρούσης.

C45 ή 60Si2Mn, ποιο υλικό για βαριές-πλάκες μεταφοράς;

Το 60Si2Mn με επιφανειακή σκλήρυνση είναι η βαριά- επιλογή μεταφοράς: η επιφάνεια HRC 45 έως 50 αντιστέκεται στην τριβή του ποδιού της ράγας και η υπολειπόμενη θλιπτική τάση αυξάνει το όριο κόπωσης κατά 25 έως 30 τοις εκατό, ενώ ο σκληρός πυρήνας αποτρέπει τη θραύση.