Tehnologija jačanja gradijenta materijala za ribu ploču i rješenje za poboljšanje performansi zamora zglobova
Koji su glavni oblici i uzroci oštećenja zglobova ribljih ploča od zamora?
Glavni oblici oštećenja spojeva ribljih ploča od zamora uključuju tri tipa: pukotine oko rupa za vijke, trošenje kontaktne površine i lom tijela. Pukotine oko rupa za vijke najčešći su oblik oštećenja. Uzrok je taj što je faktor koncentracije napona na rupama za vijke čak 3,0, a pod djelovanjem naizmjeničnih opterećenja šine kotača, pukotine od zamora će se prvo pokrenuti oko rupa. Uzrok trošenja kontaktne površine je taj što pomak šine na spoju uzrokuje relativno klizanje između riblje ploče i šine. Trenje klizanja će uzrokovati ljuštenje metala na kontaktnoj površini. Kada dubina habanja prelazi 0,5 mm, to će uticati na stepen naleganja spoja. Uzrok loma tijela je nedovoljna otpornost na zamor materijala riblje ploče. Kada se pukotina proširi do kritične dužine, riblja ploča će doživjeti iznenadni lom. Ova vrsta oštećenja se najčešće javlja na spojnim dijelovima teških{11}}puteva. Oštećenje spojeva ribljih ploča od zamora također je usko povezano s procesom ugradnje. Nedovoljan zakretni moment vijaka će dovesti do povećanih zazora u spojevima i povećane koncentracije naprezanja; prekomjerni zakretni moment će dovesti do plastične deformacije riblje ploče i smanjiti njenu otpornost na zamor. Pored toga, faktori životne sredine su takođe važni podsticaji za štetu. Korozija u obalnim linijama će ubrzati širenje pukotina, a niske temperature u alpskim linijama će smanjiti žilavost ribljih ploča i povećati rizik od loma.
Koji je osnovni tehnički princip ojačanja gradijentom materijala riblje ploče?
Osnovni tehnički princip gradijentnog ojačanja materijala riblje ploče je ostvarivanje koordiniranog poboljšanja žilavosti matrice i površinske čvrstoće. Kroz kompozitni proces "matrice kaljenje i kaljenje + tretman površinskog očvršćavanja" na ribljoj pločici, riblja ploča formira gradijentnu distribuciju performansi. Tretman kaljenja i otpuštanja matrice usvaja proces "gašenje + kaljenje na visokoj-temperaturi". Riblja ploča se zagreva na 860-880 stepeni za gašenje, a zatim kaljuje na 580-600 stepeni za visoku temperaturu, tako da matrica dobija strukturu kaljenog sorbita, koja ima odličnu žilavost i otpornost na udar. Indeks žilavosti udarne energije je veći ili jednak 50J (-20 stepeni). Obrada površinskog stvrdnjavanja usvaja proces indukcijskog očvršćavanja, koji lokalno zagrijava dijelove koncentracije naprezanja kao što su kontaktna površina i periferija otvora za vijke riblje ploče. Temperatura grijanja se kontrolira na 900-920 stepeni, a zatim se brzo hladi, tako da površina formira kaljenu martenzitnu strukturu debljine 2-3mm, površinska tvrdoća može doseći HRC55-60, što uvelike poboljšava otpornost na habanje i zamor površine. Ključ gradijenta jačanja je kontrola performansi prelaznog sloja. Debljina prijelaznog sloja je kontrolirana na 1-2 mm kako bi se ostvario glatki prijelaz performansi između matrice i površine, izbjegavajući novu koncentraciju naprezanja uzrokovanu iznenadnim promjenama performansi. Kroz tretman gradijentnog jačanja, riblja ploča može istovremeno ispuniti zahtjeve dvostrukog učinka kao što su "otpornost na udarce matrice i otpornost na površinsko habanje", prilagođavajući se složenom stresnom okruženju zgloba.
Koje su procesne mjere za jačanje otpornosti na habanje kontaktnih površina riblje ploče?
Procesne mjere za jačanje otpornosti na habanje kontaktnih površina riblje ploče uglavnom uključuju tri vrste: indukcijsko kaljenje, zavarivanje plazma raspršivanjem i površinsko nitriranje. Indukcijsko kaljenje je najčešće korišteni proces. Zagreva kontaktnu površinu putem elektromagnetne indukcije, povećava površinsku tvrdoću na iznad HRC55, a otpornost na habanje je više od 3 puta veća od one kod neobrađenih ribljih ploča, koje se mogu efikasno odupreti kliznom trošenju kontaktne površine. Proces zavarivanja plazma raspršivanjem raspršuje prah legure na bazi željeza- na kontaktnu površinu, debljina sloja za zavarivanje sprejom se kontrolira na 3-4 mm, tvrdoća može doseći HRC60-65, a otpornost na habanje je 2 puta veća od otpornosti na indukcijsko očvršćavanje u procesu ojačanja riblje ploče. Proces površinskog nitriranja usvaja metodu gasnog nitriranja. Na temperaturi od 520-540 stepeni, atomi dušika se infiltriraju u površinu riblje ploče kako bi se formirao nitrirani sloj debljine 0,3-0,5 mm, površinska tvrdoća može doseći HV900-1000. Nitrirani sloj ima odličnu otpornost na habanje i otpornost na koroziju, što je pogodno za riblje ploče u obalnim korozivnim sredinama. Bez obzira na usvojeni proces, kontaktna površina mora biti prethodno obrađena. Površinski oksidni kamenac i defekti se uklanjaju brušenjem, a hrapavost površine se kontrolira ispod Ra1,6μm kako bi se osigurao učinak procesa ojačanja. Nakon tretmana ojačanja, potrebno je testirati tačnost kontaktne površine kako bi se osiguralo da ravnost i točnost dimenzija kontaktne površine zadovoljavaju zahtjeve dizajna i da se izbjegne utjecaj na stupanj uklapanja spoja.
Koja je shema dizajna i procesa za jačanje otpornosti na zamor rupa za vijke na ribljoj ploči?
Dizajn i procesna shema za jačanje otpornosti na zamor rupa za vijke na ploči s ribom usvaja kombiniranu strategiju "optimizacija oblika rupe + ojačanje periferije rupe". Optimizacija oblika rupe mijenja tradicionalnu kružnu rupu u eliptičnu rupu, a smjer duge ose elipse je u skladu sa smjerom naprezanja, što može smanjiti faktor koncentracije naprezanja oko rupe sa 3,0 na ispod 1,5, uvelike smanjujući vjerojatnost nastanka pukotine. Za standardne riblje ploče čiji se oblik rupe ne može promijeniti, usvojen je proces ojačanja periferije rupe. Unutrašnji zid rupe za vijak je hladno-valjan alatom za valjanje kako bi se formirao sloj zaostalog tlačnog naprezanja debljine 0,2-0,3 mm oko rupe. Vrijednost zaostalog tlačnog naprezanja može doseći -300MPa do -400MPa, što može efikasno nadoknaditi učinak naizmjeničnog vlačnog naprezanja i odgoditi širenje pukotina oko rupe. Ojačanje periferije rupa također može usvojiti proces laserskog gašenja za lokalno gašenje periferije otvora za vijke kako bi se formirao kaljeni prsten širine 5-8 mm. Tvrdoća kaljenog prstena može doseći i iznad HRC55, što poboljšava otpornost na habanje i zamor periferije rupe. Šema dizajna također treba uzeti u obzir tačnost uklapanja između otvora za vijak i zavrtnja, usvajajući prijelazno uklapanje, a razmak uklapanja se kontrolira na 0,05-0,1 mm kako bi se izbjegla koncentracija naprezanja uzrokovana prekomjernim zazorom. Nakon implementacije procesne sheme, potrebna su ispitivanja na zamor kako bi se provjerila otpornost na zamor rupa za vijke kako bi se osiguralo da nema pukotina oko rupa pod 1 milijun naizmjeničnih opterećenja.
Koji su osnovni indikatori i standardi evaluacije za detekciju performansi zamora spojeva ribljih ploča?
Osnovni indikatori za detekciju performansi zamora spojeva ribljih ploča uključuju tri kategorije: vijek trajanja, naprezanje oko rupa za vijke i trošenje kontaktne površine. Detekcija vijeka trajanja zamora koristi sto za ispitivanje zamora zglobova da simulira udarna opterećenja kotača{1}}tračnice. Spojnice za velike -brzine željezničkih pruga trebaju proći 5 miliona ciklusa opterećenja bez oštećenja, one za teške{5}}pruge moraju proći 3 miliona ciklusa opterećenja bez oštećenja, a one za obične-brzine treba proći 2 miliona ciklusa opterećenja bez oštećenja. Detekcija naprezanja oko rupa za vijke usvaja metodu ispitivanja merača naprezanja. Mjerači naprezanja su zalijepljeni oko rupa za mjerenje vrijednosti naprezanja pod naizmjeničnim opterećenjima. Vrijednost naprezanja mora biti niža od granice zamora materijala riblje ploče, a faktor koncentracije naprezanja je manji ili jednak 1,5. Detekcija habanja kontaktne površine se meri pomoću profilera. Nakon simulacije ciklusa opterećenja, dubina habanja kontaktne površine manja ili jednaka 0,2 mm je kvalificirana kako bi se osiguralo da se stepen prianjanja spoja ne utiče. Standard evaluacije je da svi indikatori detekcije ispunjavaju standarde, vijek trajanja spoja riblje ploče zadovoljava zahtjeve dizajna, a stopa kvalifikacije iste serije ribljih ploča je veća ili jednaka 98%. Osim toga, također je potrebno detektirati indikatore kao što su točnost dimenzija i distribucija tvrdoće riblje ploče kako bi se osigurao učinak procesa gradijenta ojačanja. Nekvalifikovani proizvodi moraju biti prerađeni ili rashodovani kako bi se osigurala sigurnost inženjerskih aplikacija.