Tecnologia anti-afluixament i control de fallades dels sistemes de fixació de rails
Com afecta la composició química de l'acer 60Si2MnA, que s'utilitza habitualment per als clips de ferrocarril, el rendiment de fatiga dels clips?
Entre els components químics de l'acer 60Si2MnA, tres elements-silici, manganès i carboni-juguen un paper decisiu en el rendiment de fatiga dels clips de rail. El contingut de carboni es controla entre el 0,57% i el 0,65%; Un contingut massa baix conduirà a una resistència insuficient del clip, que és propens a la deformació plàstica sota tensió cíclica, mentre que un contingut massa alt augmentarà la fragilitat de l'acer i reduirà la resistència a la propagació de les esquerdes per fatiga. El contingut de silici és de l'1,50%-2,00%; Com a element principal de reforç de la solució sòlida, pot millorar significativament el límit elàstic de l'acer, permetent que el clip mantingui una força de subjecció estable durant la deformació repetida. No obstant això, si el contingut de silici supera el 2,00%, la soldabilitat de l'acer disminuirà i és probable que es produeixin esquerdes. El contingut de manganès és del 0,60% al 0,90%, cosa que pot refinar els grans i millorar l'enduribilitat, assegurant propietats mecàniques globals uniformes del clip i reduint la fallada per fatiga causada per diferències de rendiment locals. A més, el contingut d'elements nocius com sofre i fòsfor a l'acer s'ha de controlar per sota del 0,035% per evitar la formació d'inclusions fràgils i reduir el risc d'iniciació d'esquerdes per fatiga.
Quins riscos de fatiga es produiran per un control inadequat dels paràmetres clau en el procés de tractament tèrmic (apagat + temperat a mitja-temperatura) dels clips de rails?
En el procés de tractament tèrmic dels clips de ferrocarril, un control inadequat de paràmetres clau com ara la temperatura d'extinció, el temps de retenció, la velocitat de refredament i la temperatura de temperat a mitja{0}}temperatura provocarà diversos riscos de fatiga. Si la temperatura d'extinció és massa alta (superior als 880 graus), provocarà grans gruixuts de l'acer, reduirà la duresa de l'impacte del clip i iniciarà fàcilment esquerdes dels límits del gra sota estrès cíclic; una temperatura massa baixa provocarà un apagat incomplet, una duresa i una elasticitat insuficients del clip i una deformació permanent. Un temps de retenció insuficient provocarà una transformació microestructural incompleta a l'interior de l'acer, provocant un rendiment desigual del clip, i les zones locals es converteixen en punts febles per a la fallada per fatiga; Un temps de retenció massa llarg augmentarà el risc d'oxidació i descarburació, reduirà la duresa superficial del clip, disminuirà la resistència al desgast i accelerarà el desgast per fatiga. Una velocitat de refredament massa lenta formarà una estructura de perlita o troostita, donant lloc a una elasticitat extremadament pobre del clip; una velocitat de refredament massa ràpida és propensa a apagar les esquerdes, que s'expandiran ràpidament durant el servei i provocaran una fractura sobtada del clip. Una temperatura de temperat a -temperatura mitjana massa baixa (per sota dels 420 graus) provocarà una tensió interna excessiva al clip i augmentarà la fragilitat; una temperatura massa alta (superior als 480 graus) provocarà una disminució de la duresa del clip i una ràpida atenuació de la força de subjecció, no fixarà el rail de manera estable durant molt de temps i augmentarà els riscos de fatiga causats pel desplaçament de la via.
Quines diferències hi ha en els requisits de força de subjecció dels clips de rail entre els diferents tipus de línia (rail-alta velocitat, carril normal, carril de transport pesat-)? Per què hi ha aquestes diferències?
Hi ha diferències significatives en els requisits de força de subjecció per als clips de rail entre el ferrocarril d'alta-velocitat, el carril normal i el ferrocarril de transport pesat-. La força de subjecció dels clips de tipus Ⅲ que s'utilitzen habitualment en el ferrocarril d'alta-velocitat hauria de ser superior o igual a 13 kN, la dels clips de tipus Ⅱ per al carril normal és de 8-10 kN i la dels clips especials per al carril de transport pesat-ha de ser superior o igual a 18kN. Aquestes diferències deriven de les diferents velocitats de funcionament, càrregues per eixos i característiques de vibració de les línies. Els trens d'alta-velocitat operen a gran velocitat (300-350 km/h) i les càrregues dinàmiques i les freqüències de vibració que es generen entre la roda i el carril són elevades. Si la força de subjecció és insuficient, el rail és propens a desplaçaments longitudinals i oscil·lacions laterals, afectant l'estabilitat de la conducció. Per tant, es requereix una força de subjecció més gran per garantir un posicionament precís del rail. Els trens ferroviaris ordinaris tenen velocitats mitjanes (80-160 km/h) i càrregues per eixos petites (dins de 21 t), i la interacció entre rodes- és relativament suau. La força de tancament només ha de complir els requisits bàsics de fixació; una força de subjecció excessiva augmentarà el desgast del rail i del clip. El ferrocarril-de transport pesat té grans càrregues per eixos (més de 27 t, alguns fins a 30 t) i la tensió de contacte entre la roda i el rail és gran. El rail suporta una força de tracció longitudinal i d'impacte lateral extremadament forta. Si la força de tancament és insuficient, es produiran problemes com el moviment del carril i la desalineació de les articulacions, que provocaran malalties greus de la via. Per tant, es requereix una força de subjecció extremadament alta per garantir que el rail sigui estable. Al mateix temps, la rigidesa de la base del ferrocarril varia entre les diferents línies, que també s'ha d'ajustar mitjançant la força de subjecció per garantir una transmissió uniforme de les forces roda-rail.
Quins són els motius principals de l'atenuació de la força de tancament dels clips del rail durant el servei? Com controlar i controlar aquesta atenuació?
Els principals motius per a l'atenuació de la força de subjecció dels clips del rail durant el servei inclouen la fatiga del material, la relaxació elàstica, la corrosió i el desgast i els defectes d'instal·lació. La fatiga material és el factor central; el clip suporta una tensió cíclica sota la vibració repetida del tren, i es produirà una acumulació de plàstic en superar el límit de fatiga, provocant una disminució de la capacitat de deformació elàstica i una posterior atenuació de la força de subjecció. La relaxació elàstica es produeix perquè l'estrès intern del clip s'allibera lentament sota tensió a llarg termini-, especialment en entorns d'alta-temperatura, on la difusió atòmica s'accelera i la relaxació és més evident. La corrosió i el desgast es produeixen sobretot en zones humides, costaneres o contaminades químicament; es forma òxid a la superfície del clip i el desgast agreuja la reducció de la mida-de la secció transversal, donant lloc a una disminució de la força de subjecció. Els defectes d'instal·lació, com ara un mal ajust entre el clip i la ranura del coixinet del carril i un parell d'instal·lació insuficient, provocaran una tensió desigual al clip, provocant una fatiga local prematura i una atenuació accelerada de la força de subjecció. Per al seguiment, la tecnologia de proves d'estrès per ultrasons es pot utilitzar per mesurar regularment l'estat de tensió del clip i, combinada amb la detecció de paràmetres geomètrics de la pista, es pot jutjar indirectament el canvi en la força de subjecció; També es poden instal·lar sensors de desplaçament per controlar el desplaçament del rail en relació amb la travessa, reflectint si la força de subjecció és suficient. Per controlar l'atenuació, s'ha de seleccionar acer d'alta-qualitat de la font, s'ha d'optimitzar el procés de tractament tèrmic, el parell ha d'estar a l'estàndard durant la instal·lació i s'han d'utilitzar clips amb recobriment anticorrosió a les zones molt corroïdes, amb manteniment i substitució regulars.
Quins són els mètodes de tractament anticorrosió de la superfície-per als clips de rail? Quines diferències hi ha entre els efectes anticorrosió-i els escenaris d'aplicació dels diferents mètodes?
Els mètodes comuns de tractament anticorrosió de la superfície-per a clips de ferrocarril inclouen la galvanització en calent-, el recobriment de Dacromet, la infiltració de zinc i el recobriment de zinc-alumini. Els diferents mètodes tenen diferències òbvies en els efectes anticorrosió-i en els escenaris d'aplicació. La galvanització en calent-per immersió consisteix a submergir el clip en zinc fos per formar una capa de zinc amb un gruix de 50-80μm, que té una vida anticorrosió de més de 15 anys i un baix cost. És adequat per a línies de ferrocarril normal i-d'alta velocitat a zones seques i interiors, però en entorns costaners d'alta-esprai salina, la capa de zinc és propensa a la corrosió electroquímica i l'efecte anticorrosió disminuirà. El recobriment de Dacromet està format per pols de zinc, pols d'alumini i un aglutinant, amb un gruix de 5-10μm. Té una excel·lent resistència a l'esprai de sal, amb una prova d'esprai de sal de més de 1000 hores, i és adequat per a línies de ferrocarril a zones costaneres, humides i contaminades químicament. No obstant això, el recobriment té una duresa baixa i una poca resistència a les ratllades, per la qual cosa cal evitar col·lisions durant la instal·lació. La infiltració de zinc és un procés en què els àtoms de zinc es difonen a la capa superficial del clip mitjançant la difusió tèrmica per formar una capa d'aliatge de zinc-ferro amb un gruix de 10-20μm. Té una forta adherència, una excel·lent resistència al desgast i a la corrosió, i una vida anticorrosió de fins a 20 anys. És adequat per a ferrocarrils-de transport pesat i altres escenaris amb vibracions greus i desgast greu, però el cost de processament és elevat. El recobriment de zinc-alumini combina els avantatges anticorrosió del zinc i l'alumini; l'addició d'alumini millora la resistència a les altes temperatures i la resistència a la intempèrie del recobriment, amb una prova d'esprai de sal de més de 1500 hores. És adequat per a ferrocarrils en entorns extrems com ara zones alpines, de gran altitud i costaneres. Actualment és el mètode anticorrosió amb el millor rendiment integral, però el preu és relativament car.