Proč existuje online tepelné zpracování
Životnost kolejnice se řídí tvrdostí skluznice, ale kolejnice, která je všude tvrdá, je křehká. Online tepelné zpracování to řeší kalením pouze hlavy: kolejnice je kalena na válcovací lince, takže hlava se přemění na jemný perlit nebo bainit, zatímco stojina a základna zůstávají tuhé. Výsledkem je kolejnice s tvrdostí pojezdové plochy ve třídě 340 až 400 HB a tvárným tělesem, které odolává ohybu a nárazu. Toto je technologie za hlavovými-kalenými třídami specifikovanými každým hlavním železničním systémem: U75VH v čínské praxi, R350HT a R350LHT v evropské praxi podle EN 13674-1 a tepelně-zpracované třídy používané na amerických tratích těžké dopravy.
Procesy kalení a jejich parametry
Ve výrobě dominují tři způsoby kalení. Kalení rozprašováním směruje vysokotlakou- vodní mlhu skrz trysky na hlavě kolejnice, přičemž rychlost chlazení je řízena tlakem trysky a úhlem; typické rychlosti chlazení 30 až 50 C/s vytvářejí jemnou perlitovou strukturu, kterou-kalené kolejnice vyžadují, a proces je rychlý a dobře se hodí pro vysokotonážní linky. Indukční kalení ohřívá hlavu lokálně elektromagnetickou indukcí a poté kalí, což poskytuje přesnou kontrolu hloubky kalené vrstvy, běžně v rozsahu 3 až 8 mm pro aplikace orientované na opotřebení-. Ponorné kalení ponoří kolejnici do kalícího média, jako je roztok polymeru, který se ochlazuje rovnoměrně a vyhovuje větším sekcím, kde je rovnoměrné odvádění tepla obtížné. Každý proces má své místo: sprejové kalení pro hospodárnost a rychlost, indukce pro lokalizované nebo selektivní kalení a ponoření pro sekce se složitou geometrií.
Temperování: Obnovení houževnatosti a kontrola stresu
Protože-kalená perlitická kolejnice nese zbytkové napětí a může být křehká, po kalení následuje popouštění. Nízko{2}}teplotní popouštění v pásmu 150 až 250 C udržuje tvrdost na 330 až 380 HB, přičemž uvolňuje velký podíl zbytkového napětí a zlepšuje odolnost proti lomu. Popouštění na střední-teplotu kolem 350 až 500 C vyměňuje určitou tvrdost za houževnatost a používá se tam, kde dominuje nárazové zatížení, například na těžkých{11}}traťových tratích. Vysokoteplotní temperování v pásmu 500 až 650 C zjemňuje strukturu a homogenizuje vlastnosti, což vyhovuje smíšeným-rychlostním a nákladním službám. Volba popouštění je vyvážená: příliš malé popouštění zanechává zbytkové napětí, které podporuje iniciaci únavových trhlin a příliš mnoho snižuje tvrdost, za kterou zákazník zaplatil.
Řízení a měření procesů
Online léčba je řízena-měřením v reálném čase. Infračervené pyrometry sledují povrchovou teplotu kolejnice, obvykle s přesností plus nebo mínus 2 C, a řídicí systém upravuje průtok zhášecího média, tlak v trysce nebo indukční výkon tak, aby udržoval teplotní historii v rámci procesního okna. Když naměřená teplota hlavy překročí cílovou polohu v poloze zhášení, systém zvýší průtok spreje; při poklesu teploty temperování se doba ohřevu prodlouží. Výrobní data z předchozích taveb se používají k upřesnění sady parametrů pro každou třídu a profil kolejnice, což zužuje rozptyl tvrdosti a přímosti v celé dávce. Přísná kontrola je viditelná v rozložení měření tvrdosti podél a napříč kolejnice: kontrolovaná čára udržuje rozptyl v několika bodech tvrdosti, zatímco nekontrolovaná čára vytváří kolejnice, které se opotřebovávají nerovnoměrně.
Přizpůsobení procesu třídě železnice
Různá chemie kolejnic vyžaduje různá okna ošetření. Čínské standardní kolejnice, jako je U71Mn, mají mírný obsah uhlíku a teplota kalení se typicky udržuje kolem 880 až 920 C s tlakem rozstřiku v pásmu 0,3 až 0,5 MPa; tepelně -zpracované verze složení U75V s vyšší{7}}pevností, jako je U75VH, jsou kalené a temperované, aby dosáhly třídy 340 HB a vyšší s dobrou tažností. Evropské vysoce-uhlíkové jakosti, jako je R350HT, vyžadují vyšší austenitizační teplotu v oblasti 900 až 950 C a řízenou chladicí dráhu, která zabraňuje tvorbě martenzitu, který by byl při provozu křehký; ke stabilizaci struktury se často používá dvojitá{16}}postupnost temperování. Americké slitinové kolejnice, jako je řada A685, obsahují karbid{19}}tvorné prvky, které mění transformační chování, takže rychlost chlazení musí být přesně nastavena, aby přistála na jemném perlitovém terči spíše než na bainitu nebo martenzitu. Výrobce, který zpracovává více standardů, proto musí s parametry procesu zacházet jako s-specifickými, nikoli univerzálními.
Kontrola kvality tepelně{0}}zpracovaných kolejnic
Přijetí hlav-kalených kolejnic spočívá na třech skupinách testů. Tvrdost se měří přes hlavu v definovaných bodech s požadavkem, aby rozdíl mezi měřeními zůstal v těsném pásmu, typicky ne více než asi 20 HB, aby bylo zaručeno rovnoměrné opotřebení; profil tvrdosti s hloubkou je také zkontrolován, aby se potvrdilo, že vytvrzená vrstva zasahuje do specifikované hloubky. Metalografické zkoumání ověřuje strukturu perlitu s jemným odstupem lamel ve třídě 0,1 až 0,2 mikronu indikujícím rovnováhu mezi pevností a houževnatostí a povrch je zkoumán na oduhličení, které změkčuje skluznici. Zbytkové napětí se měří rentgenovou difrakcí nebo metodami řezů s požadavkem, aby povrch nesl zbytkové napětí v tlaku a vnitřní tahové napětí zůstalo pod hodnotou, která by podporovala praskání. Společně s kontrolami přímosti a rozměrů tyto zkoušky kvalifikují kolejnici k dodání a výsledky jsou dokumentovány šarži po šarži.
FAQ
Jaký je rozdíl mezi stříkáním, indukcí a ponorným kalením kolejnic?
Kalení rozprašováním využívá-vysokotlakou vodní mlhu a je rychlé a ekonomické; indukční kalení lokálně zahřívá hlavu a poskytuje přesnou hloubku kalení; ponorné kalení ochlazuje rovnoměrně celou kolejnici ve středním prostředí a vyhovuje velkým sekcím.
Proč je nutné temperování po kalení kolejnice?
Jak-kalená kolejnice je tvrdá, ale křehká a nese zbytkové napětí; temperování uvolňuje pnutí, obnovuje houževnatost a stabilizuje strukturu při zachování požadované hlavové tvrdosti.
Jaké tvrdosti dosahuje-hlava kalená kolejnice?
Hlavové-kalené kolejnice v prémiové třídě dosahují 340 až 400 HB na skluznici, například kolejnice U75VH a R350HT podle EN 13674-1; tkanina a základna zůstávají v měkčím a tvrdším rozsahu.
Jak hluboká je tvrzená vrstva indukční-kalené kolejnice?
U indukčního kalení orientovaného na opotřebení- je účinná kalená vrstva obvykle v hloubce 3 až 8 mm pod skluznicí, s přesným cílem stanoveným rychlostí opotřebení při provozu.
Jak se kontroluje zbytkové napětí v tepelně-zpracovaných kolejnicích?
Řízením chladicí dráhy a temperovacího cyklu; přijetí vyžaduje tlakové zbytkové napětí na kluzné ploše a omezené vnitřní tahové napětí, ověřené rentgenovou difrakcí nebo řezem.
Mohou kolejnice U75VH nahradit kolejnice R350HT v projektu?
Ne bez ověření. Oba jsou perlitické kolejnice tvrzené hlavou s podobnou třídou tvrdosti, ale profil, rozměrové tolerance a postup svařování musí být kompatibilní s projektovou normou; výměna vyžaduje technické schválení na základě skutečných specifikací.