Definició i antecedents de Head-rail endurit
El rail endurit-capçal es produeix escalfant el capçal del rail i apagant-lo de manera que es formi una capa resistent al desgast-a la superfície de rodament mentre que la banda i el peu mantenen la seva duresa original. La profunditat d'aquesta capa templada és un paràmetre de procés controlat, perquè equilibra la resistència al desgast amb el risc d'esquerdes internes. En la producció de ferrocarril estàndard nacional-, la profunditat de la capa apagada al capçal s'especifica entre 8 i 12 mm i la desviació es manté a Inferior o igual a ± 1 mm amb una inspecció d'ultrasons del 100% del gruix. La mateixa família de paràmetres, profunditat d'extinció, gradient de duresa de la capa de transició-i uniformitat de la duresa, determina si el rail resisteix l'esquinçament del cap durant la seva vida útil.
Per què la profunditat de la capa extingida s'estableix entre 8 i 12 mm
L'interval de 8 a 12 mm és el resultat d'adaptar la distribució de l'esforç de contacte de la roda-roda amb la tempabilitat de l'acer. Si la capa és massa poc profunda, només cobreix la pell de la superfície: amb un rodatge prolongat es desgasta ràpidament i el metall base suau de sota es deforma plàsticament i s'esquinça. Si la capa és massa profunda, s'estén més enllà de la zona que realment porta l'esforç de contacte, i la tensió de tracció residual interna augmenta; en servei d'hivern fred, això pot iniciar esquerdes longitudinals al capçal i, en casos greus, provocar la fractura del carril. La profunditat d'entre 8 i 12 mm cobreix la banda de contacte del carril-de la roda principal, proporcionant prou material endurit per resistir el desgast, mentre que una capa de transició controlada alleuja l'estrès intern. Per tant, la producció utilitza mesuradors de gruix d'ultrasons per a una inspecció completa, mantenint la desviació de profunditat inferior o igual a ± 1 mm.
El gradient de duresa i la resistència al trencament
La capa de transició és la zona entre la superfície apagada i el metall base, on la duresa cau des de HRC38–42 a la superfície fins a HRC24–28 al nucli. Un gradient continu evita la concentració d'estrès que crearia un pas sobtat de duresa. Quan l'estrès de contacte es propaga des de la superfície cap a dins, el gradient l'amortitza gradualment i evita que les micro-esquerdes es nuclein a la interfície. Si el gradient és massa pronunciat, la unió entre la capa endurida i el metall base es converteix en un pla feble i es desenvolupen delaminació i esquinçament sota les càrregues de vibració dels trens que passen. Un gradient suau també millora la duresa, de manera que és menys probable que el cap s'esquilli per fractura trencadissa sota l'impacte. Després del control de profunditat, el gradient de transició és el segon paràmetre de procés més important en la producció de ferrocarrils.
Temprament profund per a línies de transport de-pesos
El trànsit intens-de transport augmenta l'estrès de contacte de les rodes-rail fins a aproximadament 1,5 o 2 vegades la de les línies convencionals, i la taxa de desgast del capçal i els danys per fatiga de contacte augmenten en conseqüència. Una capa templada més profunda proporciona una capa dura més gruixuda, alentint el desgast, allargant el cicle de renovació del ferrocarril i reduint els costos de manteniment. El coeficient d'adhesió més alt en línies de transport pesats-també afavoreix el desgast de l'adhesiu i l'escallada tèrmica, que una capa més profunda, normalment de 10 a 12 mm, resisteix millor. Els rails pesats-de transport també mostren una tendència més forta a la deformació plàstica, i un apagat més profund inhibeix la protuberància del cap i manté estable la geometria de la via. Per tant, es produeixen acers especials-per ferrocarril de transport pesat com ara U78CrV amb el procés d'extinció-profund per adaptar-se a aquestes condicions de servei.
Uniformitat de duresa i control de producció
La uniformitat de la duresa significa mantenir la desviació de la duresa en diferents posicions de la capa extingida dins de HRC ± 2. La mala uniformitat crea punts durs, que concentren l'estrès de contacte i nucleen esquerdes de fatiga, i zones toves, que es desgasten preferentment i formen depressions que empitjoren l'estat de contacte de la roda-. El desgast no-uniforme també fa que la superfície del carril sigui rugosa, augmenta l'impacte de la-roda i accelera els danys tant al carril com a la roda. La duresa uniforme manté el desgast uniforme del cap i manté una geometria de contacte neta. En producció, la uniformitat es controla mitjançant la gestió de la velocitat de refredament d'extinció de manera que totes les parts del capçal es refredin a la mateixa velocitat, que es verifica mitjançant el mapa de duresa de la secció del capçal.
-Detecció visual de la qualitat de l'extinció al lloc
Abans de la verificació d'ultrasons i de duresa, una simple comprovació visual dóna una primera indicació de la qualitat de l'extinció. Tres característiques importen. En primer lloc, la superfície del cap ha de ser llisa, sense blanquejament local, cosa que suggeriria una àrea de duresa excessiva causada per un refredament massa-ràpid. En segon lloc, els costats del cap han d'estar lliures d'esquerdes longitudinals fines, un signe d'excés d'esforç residual d'extinció. En tercer lloc, la superfície d'execució no hauria de mostrar un trencament precoç: l'escallada fina poc després de la col·locació sol indicar una profunditat d'extinció insuficient o un gradient de transició no raonable. Qualsevol anormalitat que es trobi visualment s'ha de confirmar amb proves d'ultrasons i proves de duresa abans que el rail sigui acceptat per al servei.
Preguntes freqüents
Quina és la profunditat estàndard de la capa trempada per als capçals del carril?
Per als carrils estàndard nacionals-es controla entre 8 i 12 mm, amb la desviació de producció es manté a Inferior o igual a ±1 mm i es verifica mitjançant una inspecció ultrasònica del 100%.
Què passa si la capa apagada és massa poc profunda?
La capa dura es desgasta ràpidament i el metall base suau que hi ha a continuació desenvolupa deformacions plàstiques i esquinçaments sota el contacte rodant.
Què passa si la capa apagada és massa profunda?
La tensió de tracció residual interna augmenta i, especialment a baixes temperatures hivernals, es poden formar esquerdes longitudinals de trempada al cap, amb risc de fractura del carril en casos greus.
Com evita la capa de transició l'esquinçament?
El gradient de duresa gradual de HRC38–42 a HRC24–28 amortigua l'estrès de contacte i evita que les micro-esquerdes es nuclein a la interfície, mentre que un gradient pronunciat crea un pla feble propens a la delaminació.
Per què els rails de transport pesats-necessiten una capa més profunda?
La tensió de contacte a les línies de transport pesats-és d'1,5 a 2 vegades la de les línies convencionals, per la qual cosa es necessita una capa de 10 a 12 mm per resistir el desgast, l'escallada de l'adhesiu i la deformació plàstica.
Com es verifica la qualitat de l'extinció al lloc?
La inspecció visual cobreix la suavitat de la superfície, el blanqueig local, les esquerdes longitudinals fines i l'escallada primerenca; A continuació, qualsevol anormalitat es confirma mitjançant proves d'ultrasons i proves de duresa.