Optimizacija procesa termičke obrade riblje ploče i shema za povećanje čvrstoće spoja šine na zamor
Koji su mehanizam kvara zbog zamora i glavni faktori utjecaja na zglob riblje ploče?
Mehanizam kvara na zamor zgloba riblje ploče jenastanak i širenje pukotine pod naizmjeničnim naprezanjem. Tokom vožnje voza, postoji određena mutacija krutosti na spoju šine. Opterećenje šine kotača-prenosi se na riblja ploča kroz šinu, uzrokujući da riblja ploča nosi ponavljana vlačna i tlačna naizmjenična naprezanja oko rupa za vijke i na krajevima. Mikropukotine se prvo pojavljuju u područjima koncentracije naprezanja, a mikropukotine nastavljaju da se šire pod naizmjeničnim naprezanjem. Kada dužina pukotine dostigne kritičnu vrijednost, riblja ploča se lomi. Glavni faktori uticaja uključuju tri aspekta: prvo,faktori performansi materijala. Ako čelik 45# koji se obično koristi za riblje ploče nije podvrgnut razumnoj toplinskoj obradi, njegova vlačna čvrstoća i žilavost su nedovoljne, a pukotine su sklone nastanku u područjima koncentracije naprezanja; drugo,strukturni faktori. Periferija rupa za vijke i krajevi riblje ploče su područja koncentracije naprezanja. Ako periferija rupa nije zakošena, faktor koncentracije naprezanja će se uvelike povećati, ubrzavajući nastanak pukotine; treće,faktori procesa. Nerazumni parametri procesa termičke obrade, kao što su preniska temperatura gašenja i nedovoljno vrijeme kaljenja, dovest će do neravnomjerne metalografske strukture riblje ploče, preostalog naprezanja i smanjene otpornosti na zamor. Osim toga, stanje održavanja linije također će utjecati na kvar zbog zamora. Prekomjerna visinska razlika na spoju šine povećat će dodatno naprezanje riblje ploče i skratiti vijek trajanja.
Koji su osnovni parametri procesa i metode optimizacije termičke obrade kaljenja i kaljenja za riblje ploče?
Osnovni proces kaljenja i termičke obrade ribljih ploča jekaljenje + kaljenje na{{1}visokoj temperaturi. Osnovni parametri procesa uključuju pet aspekata: temperaturu gašenja, vrijeme držanja, brzinu hlađenja, temperaturu kaljenja i vrijeme kaljenja. Za 45# čelične riblje ploče, optimizirani raspon temperature gašenja je 830-850 stepeni. Preniska temperatura će dovesti do nedovoljne austenitizacije, a u metalografskoj strukturi će biti neotopljenog ferita, smanjujući čvrstoću riblje ploče; previsoka temperatura će dovesti do grubih zrna i smanjene žilavosti. Vrijeme držanja se podešava prema debljini riblje ploče. Za riblje ploče debljine 20 mm, vrijeme držanja je optimizirano na 60-90 minuta kako bi se osigurala potpuna austenitizacija unutar materijala. Brzina hlađenja usvaja metodugašenje vodom i hlađenje uljem. Kaljeni riblji tanjir se prvo ohladi na 300 stepeni u vodi, a zatim prebacuje u ulje za hlađenje. Ova metoda može smanjiti napon gašenja i izbjeći pucanje riblje ploče. Temperatura kaljenja je optimizirana na 550-580 stepeni, a vrijeme kaljenja je optimizirano na 120-150 minuta. Kaljenje na visokim temperaturama može transformirati metalografsku strukturu u kaljeni sorbit, koji ima i visoku čvrstoću i visoku žilavost, i može značajno poboljšati otpornost na zamor. Metoda optimizacije usvaja ortogonalnu metodu ispitivanja, sa zateznom čvrstoćom i udarnom žilavošću kao indikatorima procjene, i optimizira kombinaciju pet procesnih parametara kako bi se konačno odredila optimalna kombinacija parametara, tako da je vlačna čvrstoća riblje ploče veća ili jednaka 650 MPa i udarna žilavost veća ili jednaka 30 J/cm².
Koji su proces obrade površinskog ojačanja i funkcija periferije otvora za vijke na ploči s ribom?
Obrada površinskog ojačanja periferije otvora za vijke riblje ploče usvaja kompozitni procesojačanje valjanjem + tretman za karburizaciju. Ojačanje valjanjem je prvi proces. Specijalni alat za valjanje se koristi za pritisak na površinu oko otvora za vijak, uzrokujući plastičnu deformaciju na površini oko rupe, formirajući radno-kaljeni sloj debljine 0,2-0,3 mm. Tvrdoća -očvrslog sloja može dostići HV350 ili više, što je 30% više od tvrdoće matrice. Ojačanje valjanjem također može smanjiti hrapavost površine oko rupe ispod Ra0,8 i smanjiti izvore koncentracije naprezanja. Tretman karburizacijom je drugi proces. Valjana riblja ploča se stavlja u peć za naugljičenje i drži na temperaturi od 920-940 stepeni 4-6 sati kako bi se omogućilo atomima ugljika da prodru u površinu oko rupe. Debljina karburiziranog sloja je kontrolirana na 0,8-1,0 mm, a sadržaj ugljika u naugljičenom sloju je 0,8%-1,0%. Nakon obrade karburiziranjem, potrebno je kaljenje na niskoj temperaturi na temperaturi od 180-200 stepeni u trajanju od 60 minuta kako bi se eliminisalo zaostalo naprezanje nastalo tokom procesa karburizacije. Proces ojačanja kompozita ima dvije glavne funkcije: prvo, poboljšava tvrdoću i otpornost na habanje površine oko rupe, sprječavajući trenje i habanje između vijka i periferije rupe; drugo, formira zaostalo tlačno naprezanje na površini oko rupe, što može nadoknaditi dio naizmjeničnog vlačnog naprezanja, smanjiti vjerojatnost nastanka pukotine i povećati čvrstoću na zamor riblje ploče za više od 40%.
Koje su diferencirane projektne točke procesa toplinske obrade između nacionalnih standardnih i stranih standardnih ribljih ploča?
Različiti dizajn procesa termičke obrade između nacionalnih standardnih i stranih standardnih ribljih ploča proizlazi iz razlika u njihovim materijalima i zahtjevima za servisiranje. Nacionalni standardni ribnjaci uglavnom koriste čelik 45#, prilagođen nacionalnom standardu šine 60kg/m i 75kg/m, dok strani standardne riblje ploče uglavnom koriste čelik evropskog standarda C45E, prilagođen UIC60 i UIC54 šinama.Diferencijacija procesa gašenja: Temperatura gašenja nacionalnih standardnih 45 # čeličnih ploča za ribu je 830-850 stepeni, koristeći gašenje vodom i hlađenje uljem; temperatura gašenja stranih standardnih C45E čeličnih ribljih ploča je 820-840 stepeni, koristeći vazdušno hlađenje. Budući da čelik C45E ima bolju kaljivost, uniformna martenzitna struktura se može dobiti hlađenjem zraka, izbjegavajući rizik od pucanja uzrokovanog hlađenjem vodom.Diferencijacija procesa kaljenja: Temperatura kaljenja nacionalnih standardnih ribljih ploča je 550-580 stepeni, a vrijeme kaljenja je 120 minuta, sa ciljem da se dobije struktura kaljenog sorbita; temperatura kaljenja stranih standardnih ribljih ploča je 520-550 stepeni, a vreme kaljenja je 150 minuta, sa ciljem da se dobije kaljena troostitna struktura, koja ima veću čvrstoću i pogodna je za potrebe evropskih teških linija.Razlikovanje površinskog ojačanja: Nacionalni standard ribljih ploča usvaja kompozitni proces ojačanja valjanja + karburiziranja; Strane standardne ploče za ribu usvajaju proces ojačanja mlazom, koji može stvoriti zaostali tlačni napon na cjelokupnoj površini riblje ploče, pogodniji za način održavanja europskih linija.
Koji su predmeti ispitivanja i standardi prihvatljivosti za kvalitet termičke obrade ribljih ploča?
Stavke za ispitivanje kvalitete termičke obrade ribljih ploča uključuju četiri ključne stavke:ispitivanje metalografske strukture, ispitivanje mehaničkih svojstava, ispitivanje površinske tvrdoće i ispitivanje zaostalih naprezanja. Ispitivanje metalografske strukture koristi metalografski mikroskop za promatranje mikrostrukture riblje ploče. Kvalificirana struktura nacionalnih standardnih ribljih ploča je kaljeni sorbit, stepen veličine zrna veći od ili jednak 8, i nije dozvoljeno umrežavanje feritnih niti krupnih zrna; Kvalificirana struktura stranih standardnih ribljih ploča je kaljeni troostit, stepen zrna veći od ili jednak 7. Ispitivanje mehaničkih svojstava uključuje vlačnu čvrstoću, granicu tečenja, istezanje i udarnu žilavost. Za nacionalne standardne riblje ploče, vlačna čvrstoća veća ili jednaka 650MPa, granica popuštanja veća ili jednaka 355MPa, izduženje veće od ili jednako 16%, žilavost na udar veću od ili jednaka 30J/cm²; za strane standardne riblje ploče, vlačna čvrstoća veća ili jednaka 700MPa, granica popuštanja veća ili jednaka 400MPa, izduženje veće ili jednako 14%, žilavost na udar veća od ili jednaka 25J/cm². Ispitivanje površinske tvrdoće koristi Rockwell tester tvrdoće za otkrivanje tvrdoće oko rupa za vijke. Površinska tvrdoća nacionalnih standardnih ribljih ploča je HRC28-32, a stranih standardnih ribljih ploča je HRC30-35. Testiranje preostalog naprezanja koristi rendgenski instrument za mjerenje naprezanja za otkrivanje zaostalog naprezanja oko rupa za vijke. Vrijednost preostalog tlačnog naprezanja treba biti veća ili jednaka 100 MPa, a zaostalo vlačno naprezanje nije dozvoljeno. Standard prihvatanja je da su sve četiri ispitne stavke kvalifikovane. Omjer uzorkovanja svake serije ribljih ploča nije manji od 5%. Ako postoje nekvalifikovani artikli, potrebno je dvostruko uzorkovanje. Ako i dalje nisu kvalificirani, cijela serija će biti rashodovana.