Tehnologija kontrole zaostalog naprezanja i poboljšanje izdržljivosti zavarenih spojeva šina
Koje su karakteristike raspodjele zaostalog naprezanja u zavarenim spojevima šina?
Karakteristike raspodjele zaostalog naprezanja u zavarenim spojevima tračnica suočigledna nehomogenost, sa dvosmjernim vrhovima zateznog naprezanja u zoni zavara i zoni -pod utjecajem topline. Tokom zavarivanja, metal u zoni zavara prolazi kroz brzo topljenje i stvrdnjavanje sa izuzetno velikim temperaturnim gradijentom: temperatura u centru vara može dostići i iznad 1500 stepeni, dok je temperatura osnovnog metala samo sobna. Ova temperaturna razlika uzrokuje da metal u zoni zavara bude ograničen osnovnim metalom kada se skuplja tokom hlađenja, stvarajući vlačni napon. U uzdužnom smjeru (smjer dužine) šine, vršno uzdužno zaostalo zatezno naprezanje u centru zavarivanja može doseći 80%-90% granice popuštanja materijala, postepeno slabi na obje strane osnovnog metala i u osnovi se vraća u nulto stanje naprezanja preko 50 mm. U poprečnom smjeru (smjer širine), vršni poprečni zatezni napon u zoni -zahvaćenoj toplinom je oko 60%-70% granice popuštanja, uglavnom koncentriran u području 10-20mm na obje strane šava. Osim toga, postoje razlike u raspodjeli zaostalog naprezanja između glave šine i dna šine: glava šine ima veći vrh zaostalog naprezanja zbog veće brzine hlađenja, što je područje sa velikom učestalošću pucanja spojeva.
Koje su glavne mjere optimizacije procesa zavarivanja za kontrolu zaostalih naprezanja zavarenih spojeva šina?
Mjere optimizacije procesa jezgre zavarivanja za kontrolu zaostalih naprezanja zavarenih spojeva tračnica usvajaju procespredgrijavanje + više-slojno više-prolazno zavarivanje + segmentirano zavarivanjeza smanjenje temperaturnog gradijenta tokom zavarivanja. Predgrijavanje je ključni korak: zagrijte spoj šine na 200-250 stepeni prije zavarivanja kako biste smanjili temperaturnu razliku između šava i osnovnog metala i smanjili ograničavajući napon tokom skupljanja pri hlađenju. Previše niska temperatura predgrijavanja nema očitog efekta, dok će previsoka temperatura dovesti do krupnih zrna. Proces više-slojnog više-prolaznog zavarivanja dijeli zavar na 3-5 slojeva za zavarivanje. Nakon što je svaki sloj zavaren, potrebno ga je ohladiti na 150-200 stepeni prije zavarivanja sljedećeg sloja, izbjegavajući prekomjernu koncentraciju topline kod jednoslojnog zavarivanja, smanjujući temperaturni gradijent. U isto vrijeme, naprezanje višeslojnih zavarenih spojeva može se međusobno nadoknaditi, smanjujući vrhunac zaostalog naprezanja. Proces segmentiranog zavarivanja usvaja simetričnu segmentiranu metodu, kao što je segmentirano zavarivanje od centra zavarivanja na obje strane, kako bi se ravnomjerno rasporedila toplina i izbjegla neravnoteža naprezanja uzrokovana jednostranom koncentracijom topline. Optimizirani proces zavarivanja može smanjiti vrh preostalog naprezanja za 30%-40%, značajno poboljšavajući stabilnost spoja.
Koje su ključne tačke procesa termičke obrade nakon {{0}zavara za kontrolu zaostalih naprezanja zavarenih spojeva tračnica?
Ključne tačke procesa termičke obrade nakon-zavarivanja za kontrolu zaostalih naprezanja zavarenih spojeva tračnica su usvajanje procesa kompozitne obradežarenje za ublažavanje naprezanja + lokalno kaljenjeda eliminiše ili smanji rezidualni stres. Žarenje za ublažavanje naprezanja je osnovni korak: zagrijte cijeli zavareni spoj na 550-600 stepeni, držite ga toplim 2-3 sata, zatim ga polako ohladite na sobnu temperaturu u peći i kontrolirajte brzinu hlađenja unutar 50 stepeni/h. Ovaj proces može dovesti do obnavljanja i rekristalizacije mikrostrukture unutar spoja, oslobađanja zaostalog naprezanja i smanjenja vršnog uzdužnog zaostalog vlačnog naprezanja na ispod 30% granice popuštanja. Lokalni proces kaljenja je usmjeren na zonu pod utjecajem topline glave šine: zagrijte glavu šine na 400-450 stepeni, održavajte je toplom 1 sat, dodatno smanjite vrhunac naprezanja glave šine i poboljšajte otpornost na zamor. Tokom termičke obrade, brzina zagrijavanja i brzina hlađenja moraju se strogo kontrolirati kako bi se izbjegao novi stres uzrokovan prevelikim promjenama temperature. Za šinske spojeve koji se koriste u brzim prugama, također je potrebna ultrazvučna udarna obrada: mehanički udar se koristi za proizvodnju plastične deformacije na površini zavara, poništavanje dijela vlačnog naprezanja i formiranje korisnog tlačnog naprezanja.
Kakav je utjecaj različitih metoda zavarivanja na zaostalo naprezanje šinskih spojeva?
Utjecaj različitih metoda zavarivanja na zaostalo naprezanje šinskih spojeva značajno je različit, uglavnom u zavisnosti odgustoću energije i brzinu zagrijavanja izvora topline zavarivanja. Sučeono zavarivanje je uobičajena metoda za-zavarivanje tračnica na licu mjesta. Njegov izvor topline ima veliku gustoću energije i brzu brzinu zagrijavanja, što rezultira velikim temperaturnim gradijentom u zoni zavara i visokim vrhom zaostalog naprezanja: vršno uzdužno vlačno naprezanje može doseći oko 85% granice popuštanja. Međutim, ima visoku efikasnost zavarivanja i pogodan je za-zavarivanje na licu mjesta običnih-brzih željeznica i teških{7}}pruga. Termitno zavarivanje ima nisku gustinu energije izvora topline i sporu brzinu zagrijavanja, s relativno malim temperaturnim gradijentom i niskim vrhom zaostalog naprezanja: vršno uzdužno zatezno naprezanje je oko 60% granice popuštanja. Međutim, čvrstoća zavara je niska, što je pogodno za hitne popravke i male-presijeke krivih radijusa. Zavarivanje plinom pod pritiskom koristi plinski plamen kao izvor topline, sa ujednačenim zagrijavanjem i malim temperaturnim gradijentom, što rezultira najnižim vrhom zaostalog naprezanja: vršno uzdužno vlačno naprezanje je samo 40%-50% čvrstoće tečenja, a kvalitet šava je stabilan, pogodan za zavarivanje tračnica} brzih{17. Lasersko zavarivanje ima izuzetno visoku gustinu energije, mali raspon grijanja i usku zonu toplotnog utjecaja, sa ravnomjernijom raspodjelom zaostalih naprezanja. Međutim, cijena opreme je visoka i trenutno se uglavnom koristi za fabričko zavarivanje šina.
Koje su metode detekcije i standardi prihvatanja zaostalog naprezanja zavarenih spojeva šina?
Metode detekcije zaostalog naprezanja zavarenih spojeva tračnica uglavnom uključujumetoda slijepih rupa, metoda difrakcije X- zraka i ultrazvučna metoda. Metoda slijepih rupa je uobičajena metoda detekcije-na gradilištu, a standardi prihvatanja moraju biti u skladu sa TB/T 1632-2014 standardima za zavarivanje tračnica. Koraci detekcije metode slijepih rupa su: izbušite slijepu rupu promjera 1-2mm na površini spoja, izmjerite promjenu deformacije prije i nakon bušenja, izračunajte vrijednost preostalog naprezanja pomoću formule naprezanja-deformacije, sa preciznošću detekcije od ±10MPa, pogodno za brzo otkrivanje na licu mjesta{1. Metoda X{12}}difrakcije X zraka je ne{14}}metoda detekcije bez destrukcije, koja izračunava zaostalo naprezanje mjerenjem pomaka vrhova kristalne difrakcije. Ima visoku tačnost detekcije i pogodan je za preciznu laboratorijsku detekciju, ali je ograničen opremom za detekciju i težak za korištenje na-licu mjesta. Ultrazvučna metoda detektuje zaostalo naprezanje korištenjem promjene brzine talasa ultrazvučnih talasa pod stresom, što može ostvariti beskontaktno otkrivanje-i pogodno je za brzo skeniranje velikih{19}}oblasti. Standard prihvata propisuje da je vršno uzdužno zaostalo zatezno naprezanje tračničkih zavarenih spojeva za-brze željeznice manje od ili jednako 150MPa, za željeznice za teške relacije manje ili jednako 200MPa, a za željeznice obične brzine2 manje od ili jednako; raspodjela zaostalog naprezanja mora biti ujednačena bez očite koncentracije naprezanja. Omjer uzorkovanja je 3 spojnice na 100 spojeva. Ako je neko nekvalifikovan, vrši se dvostruko uzorkovanje; ako je i dalje nekvalifikovan, operacija zavarivanja se obustavlja i provjeravaju se parametri procesa.