Zašto riblje ploče ne mogu biti jednolično tvrde
Riblja ploča povezuje dva kraja šine i pričvršćena je vijcima kroz šinu. Tokom rada nosi dva kontradiktorna opterećenja: kontaktno lice trlja o šinu i potrebna mu je visoka tvrdoća da bi se oduprla trošenju, dok je tijelo ploče pogođeno naizmjeničnim udarnim naprezanjima od svakog točka koji prolazi i potrebna mu je visoka žilavost. Dizajn sveukupne visoke-tvrdoće otporan je na habanje, ali postaje lomljiv i podložan lomovima pod udarom. Ukupni dizajn niske{4}}tvrdoće je težak, ali kontaktna površina se brzo troši, spoj olabavi i geometrija kraja šine je uništena. Dizajn gradijenta tvrdoće rješava kontradikciju dajući svakoj zoni ploče ono svojstvo koje joj je stvarno potrebno.
Idealni gradijent tvrdoće: zona po zona
Prihvaćena kriva gradijenta lagano se spušta od radne površine do jezgre. Tabela ispod daje ciljne zone za riblje ploče očvršćene površinskim indukcijskim kaljenjem, s dubinom očvrslog sloja kontroliranom na oko 3 mm.
| Zona | Dubina | Tvrdoća | Funkcija |
|---|---|---|---|
| Površinski sloj | 0-0,5 mm | HRC 45-50 | Otpornost na habanje na šinu; štiti kontaktno lice |
| Prijelazni sloj | 0,5-3 mm | HRC 45 do 35, brzina promjene manja ili jednaka HRC 5 po mm | Tampon zona; izbjegava nagle korake tvrdoće i koncentraciju naprezanja |
| Core | Ispod 3 mm | HRC 28-32 | udarna žilavost; nosi naizmjenični napon savijanja |
Prijelazni sloj je kritični dio dizajna. Omogućava da napon nesmetano teče od tvrde površine do čvrstog jezgra, tako da interfejs ne postane izvor pukotina.
Načini kvarova uzrokovani pogrešnim dizajnom gradijenta
Očvrsli sloj previše plitak (ispod 1 mm): tvrda površina se brzo troši, otkrivajući meku jezgru i uzrokujući rano labavljenje spoja.
Preduboko očvrsnuti sloj (iznad 5 mm): prelazni sloj nestaje, jezgro postaje pretvrdo, žilavost opada i počinje lom zamora na rupama za vijke.
Previše strm gradijent (bez prijelaznog sloja): površinski-sučelje jezgre djeluje kao izvor pukotina; pod vibracijama pukotine se šire duž međupovršine i uzrokuju lom delaminacije.
Sva tri kvara dolaze iz istog osnovnog uzroka: neravnoteže između otpornosti na habanje i žilavosti u poprečnom-presjeku.
Kineski i međunarodni zahtjevi za testiranje
Kineski standardi za konvencionalne riblje ploče općenito testiraju dvije tačke - površinsku tvrdoću i tvrdoću jezgre - i koriste dubinu očvrslog sloja kao referentni indeks. Međunarodna praksa, koju predstavlja UIC 860, zahtijeva ispitivanje krive gradijenta tvrdoće: tvrdoća se mjeri svakih 0,2 mm preko poprečnog-presjeka kako bi se nacrtala puna kriva, a nagle promjene tvrdoće nisu dozvoljene. Za teške-tegljačke ploče, međunarodne specifikacije idu dalje i fiksiraju stopu promjene tvrdoće prelaznog sloja na najviše HRC 5 po mm, i zahtijevaju simulacijske testove habanja kako bi se dokazalo da gradijent zapravo poboljšava otpornost spoja na habanje.
Na-Ne-nedestruktivnoj evaluaciji lokacije
Najpraktičnija terenska metoda je ispitivanje tvrdoće po Leeb-u na više-tačaka. Prvo izmjerite tvrdoću na radnoj (kontaktnoj) površini - treba da bude HRC 45-50. Zatim napravite nekoliko očitanja na strani ploče od površine prema sredini i promatrajte trend. Razuman gradijent pokazuje konzistentnu površinsku tvrdoću između radne površine i bočne strane, pri čemu tvrdoća postepeno opada prema jezgru. Ujednačena bočna tvrdoća ili nagli pad ukazuje na problem procesa gašenja. Za kritične spojeve, uzorkovani metalografski pregled može vizualno potvrditi strukturu očvrslog i prijelaznog sloja.
Često postavljana pitanja
P1: Zašto jednostavno ne napravite cijeli riblji tanjir jako tvrdom?
Visoka tvrdoća znači visoku lomljivost. Jednako tvrda riblja ploča se lomi pod naizmjeničnim udarnim opterećenjem na zglobovima, a slomljena riblja ploča je daleko opasnija od istrošene. Gradijentni dizajn održava površinu tvrdom za habanje, dok jezgro ostaje otporno na udar.
P2: Šta se dešava ako je očvrsli sloj previše plitak?
Ako je očvrsli sloj ispod oko 1 mm, tvrda površina se brzo troši u radu, meka jezgra je otkrivena, spoj se olabavi i krajevi šine počinju da se udaraju. Riblja ploča se tada mora zamijeniti mnogo ranije od predviđenog vijeka trajanja.
P3: Šta UIC 860 zahtijeva za testiranje gradijenta tvrdoće?
UIC 860 nalaže testiranje krive gradijenta tvrdoće sa očitanjima koja se uzimaju svakih 0,2 mm preko poprečnog-presjeka i zabranjuje nagle promjene tvrdoće. Za teške{4}}primjene, također ograničava brzinu promjene prelaznog sloja na manje od ili jednaku HRC 5 po mm i zahtijeva testiranje simulacije habanja.
P4: Kako mogu provjeriti gradijent riblje ploče na licu mjesta, a da je ne uništim?
Koristite Leeb tester tvrdoće: izmjerite radnu površinu (očekujte HRC 45-50), a zatim očitajte niz stranu ploče prema sredini. Postepeni pad ukazuje na razuman gradijent; ujednačen ili naglo spušten bočni profil ukazuje na problem gašenja.
P5: Na kojim lokacijama staze su najpotrebnije-kaljene riblje ploče?
Teške{0}}puteve i linije velike{1}}brzine, gdje područja spojeva imaju najveću kombinaciju trošenja i udarnog opterećenja. Ista logika vrijedi i za spojeve mostova i tunela, gdje je pristup zamjeni otežan, a duži vijek trajanja je najvažniji.