Af hverju er hitameðferð mikilvæg fyrir 115LB járnbrautir?

Af hverju er hitameðferð mikilvæg fyrir 115LB járnbrautir?

Í járnbrautarmannvirkjum er115LB tein-almennt tilnefnd sem 115RE járnbrautin (eða TR57 samkvæmt ákveðnum stöðluðum samningum)-virkar sem ómissandi eign fyrir þungaflutningaleiðir, aðalflutninga og iðnaðarflutninga. Með nafnþyngd upp á 115 lb/yd (u.þ.b. 56,9 kg/m), er þetta snið hannað til að koma á jafnvægi milli skilvirkni burðarvirkis og þyngdarfínstillingar.

Hins vegar, þar sem áshleðsla nútímans fer yfir 25 til 30 tonn og umferðartíðni eykst, eru vélrænni mörk heitvalsaðrar-kolefnisstáljárns stöðugt ýtt að mörkum þeirra. Undir þessu mikla-álagsumhverfi verður hitameðhöndlun mikilvægt skref í framleiðslu frekar en valfrjáls uppfærsla. Þessi grein greinir málmvinnslu- og verkfræðilegar ástæður fyrir því að hitameðferð er mikilvæg fyrir 115RE járnbrautarsnið.

Skilningur á 115LB Rail (115RE) forskriftunum

Áður en hitameðhöndlunarferlið er skoðað er mikilvægt að endurskoða eðliseiginleika 115RE járnbrautasniðsins eins og sett er fram af American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA). Stærðir þessarar venjulegu þungu-þungu teina eru nákvæmlega skilgreindar:

• Járnbrautarhæð:168,3 mm (6-5/8 tommur)

• Grunnbreidd:139,7 mm (5-1/2 tommur)

• Höfuðbreidd:69,1 mm (2-23/32 tommur)

• Vefþykkt:15,9 mm (5/8 tommur)

• Hefðbundin messa:56,9 kg/m

Rúmfræði 115LB járnbrautarinnar er fínstillt til að dreifa hjólálagi niður í gegnum plöturnar og kjölfestuna. Hins vegar er efsta-flesta yfirborðið-járnbrautarhausinn- þar sem bein, mikil veltingur á sér stað. Þessi snerting er aðalástæðan fyrir því að hita-meðhöndlun járnbrautarhaussins er mikilvæg fyrir öryggi og langlífi brautarinnar.

Fínt Pearlite á móti Martensite

Þegar rætt er um hitameðhöndlun teina er algengur misskilningur að efnið eigi að vera hert í martensitic ástand, svipað og hár-styrkt verkfærastál. Í málmvinnslu járnbrauta er hins vegar forðast fullkomlega martensitic uppbyggingu vegna þess að hún er mjög brothætt og næm fyrir skyndilegum hörmulegum brotum við kraftmikið högg.

Þess í stað er aðalmarkmið hitameðhöndlunar-sérstaklega höfuðherðingar (HH)- að ná fram mjög fágaðri, ofur-fínri perlulaga örbyggingu. Perlít samanstendur af lamellum til skiptis (smásjárplötur) úr mjúku, sveigjanlegu ferríti og hörðu, slitþolnu -sementíti. Þegar stálið er kælt á mjög stýrðum, hraða hraða frá austenitic hitastigi (um það bil 800 gráður til 900 gráður), bilið milli þessara lamella minnkar. Því fínnara sem perlítbilið er, því hærra er uppskeruþolið og slitþolið, en viðhalda samt framúrskarandi brotseigu og sveigjanleika.

Helstu ástæður fyrir því að hitameðferð er mikilvæg fyrir 115LB járnbrautir

1. Hámarka slit- og slitþol

Í bogadregnum brautum, þungum-dráttarlínum og námuvinnslu leiða hliðarkraftar milli hjólflansa og járnbrautarhaussins til mikils slits. Standard Strength (SS) 115RE Railway Rail, sem venjulega sýnir yfirborðshörku sem er meiri en eða jafnt og 310 HB, getur slitnað tiltölulega hratt við stöðugar slípiefni. Með sérhæfðum höfuðherðingarferlum er hörku járnbrautarhaussins hækkuð upp í meira en eða jafnt og 370 HB. Þessi minnkun á efnistapi lengir beinlínis endingartíma brautarinnar og heldur því lengur í brautinni.

2. Hindra veltandi snertiþreytu (RCF)

Snertiþreyta á rúllu á sér stað vegna hringlaga klippiálags sem myndast við hjól-járnbrautarviðmótið. RCF kemur fram sem yfirborðsgalla eins og hausathugun, sprengingar og versnandi innri þvergalla. Fín perlulaga uppbygging sem framleidd er með stýrðri hitameðferð eykur viðnám brautarinnar gegn plastflæði við snertiflötinn, seinkar því að ör-sprungur myndast og hægir á útbreiðslu sprungunnar.

3. Koma í veg fyrir alvarlega plastaflögun

Þegar hlaðnir vörubílar ferðast yfir staðlaðar-teinar getur lóðrétt snertiálag auðveldlega farið yfir flæðistyrk venjulegs-styrktar kolefnisstáls (sem er um það bil meira en eða jafnt og 74,0 ksi). Þetta veldur því að málmurinn á járnbrautarhausnum „flæðir“ eða afmyndast plast í átt að mælihorninu eða hliðinni á sviðinu. Hita-meðhöndlaðar haushertar (HH) teinar hækka uppskeruþolið upp í meira en eða jafnt og 120,0 ksi, sem veitir burðarvirki sem þarf til að standast þessa aflögun við mikið álag á ás.

4. Léttir skaðleg afgangsálag

Meðan á rúllu- og kælingarferli staðlaðra teina stendur, skapar ójafn kælihraði á milli þykkra járnbrautarhaussins, þunns vefs og breiðs botns mikla innri afgangsspennu. Óviðráðanleg togspenna getur leitt til ótímabærra vefsprungna eða versnað þreytusprungur. Nákvæm hitameðhöndlun, eðlileg og í kjölfarið stýrð temprun koma á stöðugleika í örbyggingunum, samræma og draga úr afgangsálagi að öruggu stigi. Þessi streitustjórnun bætir einnig suðuhæfni brautarinnar við vettvangsaðgerðir eins og thermite eða leiftursuðu-.

Samanburður á vélrænni frammistöðu (AREMA staðlar)

Taflan hér að neðan dregur fram muninn á vélrænum eiginleikum á stöðluðum, millistigum og hita-meðhöndluðum (haus-hertum) 115LB teinum í samræmi við AREMA viðmiðunarreglur:

Algeng hitameðferðartækni fyrir 115RE stáljárnbrautir

• Í-línuhitameðferð (HH):Járnbrautarhausinn er kældur hratt og stöðugt með því að nota afgangshita valsverksmiðjunnar, venjulega með mjög stýrðu loft-sprengingarkerfi. Þetta er mjög orkusparandi-og tryggir djúpa hörku.

• Slökkt-hitameðferð:Fullbúnu valsuðu járnbrautinni er leyft að kólna, síðan endurhitað með örvunarhitun eða í gasofnum að austenitizing hitastig. Teinahausinn er síðan kældur með-háhraða loft- eða fjölliðadeyfiefnum.

• Venjulegt:Að hita allt járnbrautarsniðið upp fyrir mikilvæga hitastigið, fylgt eftir með kyrrri-loftkælingu til að betrumbæta kornabyggingu stálsins og tryggja jafna hörku þvert á botninn, vefinn og höfuðið.

Niðurstaða

Þó staðlaðar-styrktar 115RE (TR57) járnbrautir henti fyrir lága-kvísllínur eða stöðugan garðrekstur, er hitameðhöndlun mikilvæg krafa fyrir járnbrautargöngum með mikilli-spennu. Með því að betrumbæta örbygginguna í ofur-fínt perlulitað ástand, veitir höfuðherðing 115 lbs/yd járnbrautinni nauðsynlega hörku, mikla afkaststyrk og brotseigu til að standast mikla-flutninga, draga úr sliti og draga úr-langtíma viðhaldskostnaði. Fyrir járnbrautarstjóra sem vilja hámarka lífsferil línu sinnar er mikilvægt verkfræðilegt athugun að velja hitameðhöndlaða járnbrautarbraut.

Algengar spurningar (algengar spurningar)

Spurning 1: Er allur-þverskurðurinn af haus-hertu 115LB járnbrautarhita-meðhöndlaður?

Nei. Venjulega fer aðeins járnbrautarhausinn (efri hluti og efstu-hliðarmálshornin) í gegnum hraða stjórnaða kælingu meðan á haus-herðingarferlinu stendur. Þetta varðveitir sveigjanleika og seigleika vefsins og grunnsins til að draga betur í sig kraftmikla beygju, á sama tíma og það skapar mjög slitþolna skel á hausnum þar sem það hefur samskipti við lestarhjól.

Spurning 2: Hvers vegna er fínt perlít betra en martensít í hita-meðhöndluðum teinum?

Martensít, þó að það sé mjög hart, er mjög brothætt við miklar-hraða kraftmiklu hjólálagi, sem gerir það mjög viðkvæmt fyrir skyndilegum brothættum brotum. Fínt perlít veitir ákjósanlegt málmvinnslujafnvægi, býður upp á mikla hörku (allt að 390-400 HB í sérhæfðum flokkum) ásamt framúrskarandi brotseigu og viðnám gegn veltuþreytu.

Spurning 3: Er hægt að soða hita-meðhöndlaða TR57 prófíl á sviði?

Já. Hita-meðhöndlaðar teinar eru reglulega soðnar með því að nota thermite (aluminóhita) suðu eða farsímaflass-stoðsuðu. Hins vegar mun hitinn frá suðu tímabundið breyta fágaðri örbyggingu í hita-áhrifasvæðinu (HAZ), sem dregur úr staðbundinni hörku. Stundum er sérhæfð eftir-suðukælimeðferð beitt til að endurheimta hörku höfuðsins að hluta yfir suðumótið.

Spurning 4: Hvernig lækkar hitameðhöndluð AREMA 115RE Rail heildarlíftímakostnað?

Þó að hita-meðhöndlaðir 115RE teinar hafi hærri upphafsefniskostnað samanborið við venjulegar valsaðar teinar, draga þær verulega úr tíðni teinaslípunarinnar, suðuviðgerða og ótímabærra brautarskipta. Undir mikilli umferð getur haus-hert tein endað allt að 2 til 3 sinnum lengur en hefðbundin kolefnisstáljárnbraut, sem hefur í för með sér lægri-viðhalds- og fjármagnskostnað til lengri tíma litið.