Definice a pozadí tvrzené-kolejnice
Hlava-kalená kolejnice se vyrábí zahřátím hlavy kolejnice a jejím ochlazením, takže se na skluznici vytvoří tvrdá vrstva odolná proti opotřebení-, zatímco stojina a patka si zachovají svou původní tuhost. Hloubka této kalené vrstvy je řízeným procesním parametrem, protože vyvažuje odolnost proti opotřebení proti riziku vnitřního praskání. V národní-výrobě standardních kolejnic je hloubka kalené vrstvy na hlavě specifikována na 8–12 mm a odchylka je udržována na méně než nebo rovna ±1 mm při 100% ultrazvukové kontrole tloušťky. Stejná skupina parametrů, hloubka kalení, gradient tvrdosti přechodové{10}vrstvy a rovnoměrnost tvrdosti určují, zda kolejnice po dobu své životnosti odolá odlupování hlavy.
Proč je hloubka kalené vrstvy nastavena na 8–12 mm
Rozsah 8–12 mm je výsledkem přizpůsobení rozložení kontaktního napětí kola-kolejnice prokalitelnosti oceli. Pokud je vrstva příliš mělká, pokrývá pouze povrchovou vrstvu: při delším válcování se rychle opotřebuje a měkký základní kov pod ní se plasticky deformuje a odlupuje. Pokud je vrstva příliš hluboká, přesahuje zónu, která skutečně nese kontaktní napětí, a vnitřní zbytkové tahové napětí stoupá; v chladném zimním provozu to může iniciovat podélné trhliny v hlavě a v těžkých případech vést k prasknutí kolejnice. Hloubka 8–12 mm pokrývá kontaktní pás hlavního kola-a poskytuje dostatek tvrzeného materiálu, který odolá opotřebení, zatímco řízená přechodová vrstva zmírňuje vnitřní napětí. Výroba proto používá pro plnou kontrolu ultrazvukové tloušťkoměry, odchylky hloubky držení menší nebo rovné ±1 mm.
Gradient tvrdosti a odolnost proti odlupování
Přechodová vrstva je zóna mezi kaleným povrchem a základním kovem, kde tvrdost klesá z HRC38–42 na povrchu na HRC24–28 v jádře. Kontinuální gradient zabraňuje koncentraci napětí, kterou by vytvořil náhlý krok tvrdosti. Když se kontaktní napětí šíří z povrchu dovnitř, gradient jej postupně tlumí a zabraňuje mikro-trhlinám v nukleaci na rozhraní. Pokud je gradient příliš strmý, spojení mezi vytvrzenou vrstvou a základním kovem se stane slabou rovinou a pod vibračním zatížením projíždějících vlaků dochází k delaminaci a odlupování. Mírný gradient také zlepšuje houževnatost, takže je méně pravděpodobné, že se hlava při nárazu rozdrtí křehkým lomem. Po kontrole hloubky je přechodový gradient druhým nejdůležitějším procesním parametrem při výrobě kolejnic.
Hluboké kalení pro těžké-traťové linky
Silný-dopravní provoz zvyšuje namáhání kol-kolejnice zhruba na 1,5–2krát větší než u konvenčních linek a odpovídajícím způsobem se zvyšuje míra opotřebení hlavy a poškození kontaktní únavou. Hlubší kalená vrstva poskytuje silnější tvrdou vrstvu, zpomaluje opotřebení, prodlužuje cyklus obnovy kolejnice a snižuje náklady na údržbu. Vyšší koeficient adheze na linkách těžkého-tahu také podporuje opotřebení adheziva a tepelné odlupování, čemuž lépe odolává hlubší vrstva, obvykle 10–12 mm. Kolejnice pro těžké{10}}dopravy také vykazují silnější tendenci k plastické deformaci a hlubší zhášení zabraňuje vyboulení hlavy a udržuje geometrii dráhy stabilní. Speciální oceli pro těžké{12}}dopravní kolejnice, jako je U78CrV, se proto vyrábějí pomocí procesu hlubokého{14}kalení, aby odpovídaly těmto provozním podmínkám.
Rovnoměrnost tvrdosti a kontrola výroby
Rovnoměrnost tvrdosti znamená udržování odchylky tvrdosti napříč různými polohami kalené vrstvy v rozmezí HRC±2. Špatná rovnoměrnost vytváří tvrdá místa, která koncentrují kontaktní napětí a vytvářejí zárodečné únavové trhliny, a měkké zóny, které se přednostně opotřebovávají a vytvářejí prohlubně, které zhoršují stav kontaktu kola-s kolejnicí. Nerovnoměrné opotřebení také zdrsňuje povrch kolejnice, zvyšuje náraz-kolenice na kolejnici a urychluje poškození kolejnice i kola. Jednotná tvrdost udržuje hlavu rovnoměrně nasazenou a zachovává čistou kontaktní geometrii. Ve výrobě je rovnoměrnost řízena řízením rychlosti ochlazování kalením tak, aby se všechny části hlavy ochlazovaly stejnou rychlostí, což je ověřeno mapováním tvrdosti části hlavy.
Vizuální kontrola kvality kalení na-stránce
Před ultrazvukovým ověřením a ověřením tvrdosti poskytuje jednoduchá vizuální kontrola první indikaci kvality kalení. Rozhodující jsou tři vlastnosti. Za prvé, povrch hlavy by měl být hladký, bez lokálního bělení, což by naznačovalo oblast s nadměrnou tvrdostí způsobenou příliš-rychlým chlazením. Za druhé, strany hlavy by měly být bez jemných podélných trhlin, což je známka nadměrného zbytkového pnutí při kalení. Za třetí, skluznice by neměla vykazovat žádné předčasné odlupování: jemné odlupování krátce po pokládce obvykle ukazuje na nedostatečnou hloubku kalení nebo nepřiměřený přechodový gradient. Jakákoli abnormalita zjištěná vizuálně by měla být potvrzena ultrazvukovým testováním a testováním tvrdosti předtím, než je kolejnice přijata do provozu.
Často kladené otázky
Jaká je standardní hloubka kalené vrstvy pro hlavy kolejnic?
U národních -standardních kolejnic je řízena na 8–12 mm, přičemž výrobní odchylka je udržována na ±1 mm nebo rovna ±1 mm a je ověřena 100% ultrazvukovou kontrolou.
Co se stane, když je zhášená vrstva příliš mělká?
Tvrdá vrstva se rychle opotřebuje a měkký základní kov pod ní se pod valivým kontaktem plasticky deformuje a odlupuje.
Co se stane, když je kalená vrstva příliš hluboká?
Zvyšuje se vnitřní zbytkové tahové napětí a zejména při nízkých zimních teplotách se mohou v hlavě tvořit podélné trhliny při kalení s rizikem lomu kolejnice v těžkých případech.
Jak přechodová vrstva zabraňuje odlupování?
Postupný gradient tvrdosti z HRC38–42 na HRC24–28 tlumí kontaktní napětí a zamezuje nukleaci mikro-trhlin na rozhraní, zatímco strmý gradient vytváří slabou rovinu náchylnou k delaminaci.
Proč kolejnice pro těžké{0}}dopravy potřebují hlubší kalenou vrstvu?
Kontaktní namáhání na těžkých tratích-je 1,5–2krát větší než u běžných linek, takže je potřeba 10–12 mm vrstva, která odolá opotřebení, odlupování lepidla a plastické deformaci.
Jak se kontroluje kvalita kalení na místě?
Vizuální kontrola zahrnuje hladkost povrchu, místní bělení, jemné podélné praskliny a časné odlupování; jakákoliv abnormalita je pak potvrzena ultrazvukovým testováním a testováním tvrdosti.