Skinneoverfladeforstærkende teknologi og dens tilpasning til strækninger med forskellig trafikkapacitet
Hvad er kerneprocesparametrene for overfladehærdende forstærkning for nationale standardskinner?
Kernen i overfladeslukningsforstærkning for nationale standardskinner er præcis styring af opvarmnings- og afkølingsparametre. For det første anvendes mellem-frekvent induktionsopvarmning for at opvarme skinnens løbeflade til 850-900 grader, et temperaturområde, der sikrer, at skinneoverfladen austenitiseres uden at overbrænde. Opvarmningstiden bør kontrolleres inden for 30-40 sekunder for at sikre, at opvarmningsdybden af løbefladen når 2-3 mm, hvilket opfylder kravene til forstærkning af overfladehårdhed. Højtryksvandtågekøling bruges i afkølingsstadiet, med vandtryk styret til 0,8-1,2MPa og afkølingshastighed, der når mere end eller lig med 15 grader/s, hvilket fremmer omdannelsen af overfladestrukturen til fin martensit. Efter bratkøling udføres lavtemperatur-tempereringsbehandling ved 180-200 grader i 1 time for at eliminere restspænding ved bratkøling og undgå overfladerevner på skinnen. Hårdheden af skinnens løbeoverflade behandlet ved denne proces kan nå HRC58-62, og slidstyrken er mere end 3 gange så stor som ubehandlede skinner.
Hvad er de særlige tekniske krav til laserbeklædningsforstærkning af udenlandske standardskinner?
For laserbeklædningsforstærkning af fremmede standardskinner som UIC60 og AREMA115RE er det første krav god kompatibilitet mellem beklædningsmaterialet og skinnegrundmetallet. Jern-baseret legeringspulver vælges sædvanligvis, og dets sammensætning skal være tæt på legeringsforholdet for skinnebasismetallet for at undgå afskalning ved overgangen mellem beklædningslaget og basismetallet. Lasereffekten skal justeres i henhold til skinnemodellen: Lasereffekten for UIC60-skinner styres til 2000-2500W, og for AREMA115RE-skinner skal den øges til 2500-3000W for at sikre, at beklædningslagets tykkelse når ensartet 0,5-0,8 mm. Beskyttelse af inert gas er påkrævet under beklædningsprocessen, med argonstrømningshastighed styret til 10-15L/min for at forhindre oxidation af beklædningslaget. Efter beklædning skal skinneoverfladen slibes til en ruhed Ra Mindre end eller lig med 1,6μm for at sikre jævn kontakt mellem hjul og skinner. Derudover kræves hårdhedstest af beklædningslaget, med hårdhed Større end eller lig med HV800 og bindingsstyrke mellem beklædningslaget og grundmetallet Større end eller lig med 300MPa.
Hvad er den foretrukne overfladeforstærkningsplan for skinner i høj-trafiktunge-strækninger?
Skinner i høj-trafiktunge-trækstrækninger bærer høj hjul-kontaktbelastning og har en hurtig slidhastighed, så det foretrukne skema er "quenching + laser cladding"-kompositforstærkningsmetoden. Først påføres medium- quenching på skinnens løbeoverflade for at forbedre overfladelagets grundlæggende hårdhed og slidstyrke, og derefter udføres laserbeklædning på det quenchede lag for yderligere at øge trætheds- og afskalningsmodstanden. Skinneoverfladen danner efter kompositforstærkning en dobbelt-lagsstruktur af "hærdet forstærkningslag + beklædningsslid-bestandigt lag". Det afkølede lag giver tilstrækkelig styrkestøtte, mens beklædningslaget har fremragende slidstyrke og slagfasthed. Denne ordning kan forlænge jernbanens levetid med mere end 50 % sammenlignet med single quenching-teknologi, tilpasset behovene for tunge-transportlinjer med en årlig trafikmængde på over 300 millioner ton-kilometer. Under konstruktionen skal man være opmærksom på, at tykkelsen matcher mellem det bratkølede lag og beklædningslaget: Tykkelsen af det bratkølede lag styres til 2-3 mm, og beklædningslagets tykkelse til 0,5-0,8 mm for at undgå spændingskoncentration forårsaget af ubalanceret tykkelsesforhold. Desuden bør der udføres simuleringstests for hjul-skinnekontakt på skinnerne efter kompositforstærkning for at sikre ensartet kontaktspændingsfordeling.
Hvad er den økonomiske overfladeforstærkningsteknologi til skinner i almindelige-lavtrafikslinjer-?
Lav-almindelige- hastighedslinjer har høje krav til omkostningskontrol, så den økonomiske teknologi til forstærkning af skinneoverflader foretrækkes. Forstærkning af haglblæsning bruger støbejernshagler eller stålhagler som projektiler med en projektildiameter styret til 0,8-1,2 mm og indsprøjtningstryk ved 0,4-0,6 MPa, hvilket får projektilerne til at støde på skinnens løbeflade med høj hastighed. Denne proces kan danne et resterende trykspændingslag med en tykkelse på 0,1-0,2 mm på skinneoverfladen, hvilket effektivt hæmmer initieringen og udbredelsen af udmattelsesrevner og øger samtidig overfladehårdheden til HRC45-50. Omkostningerne til shot peening-forstærkning er kun 1/5 af quenching-forstærkning og 1/20 af laserbeklædning, hvilket er meget velegnet til strækninger med almindelig hastighed med en årlig trafikmængde på mindre end 50 millioner ton-kilometer. Mobilt shotpeening-udstyr kan bruges til byggeri, som kan fungere online direkte uden at skille skinnerne ad, hvilket i høj grad reducerer byggeomkostningerne. Derudover kan skinne-anti-rust-primer efter shot-peening-forstærkning påføres for yderligere at forlænge skinnernes anti-rust-cyklus og reducere vedligeholdelsesfrekvensen.
Hvad er detektionsindikatorerne og acceptstandarderne for skinneoverfladeforstærkende effekter?
Detekteringsindikatorerne for skinneoverfladeforstærkende effekter omfatter hovedsageligt overfladehårdhed, resterende trykspænding, slidstyrke og udmattelseslevetid. Overfladehårdhed detekteres af en Rockwell-hårdhedstester: løbeoverfladehårdheden af bratkølede skinner skal være større end eller lig med HRC58, hårdheden af laserbeklædningslag større end eller lig med HV800, og hårdheden af strøskinnede skinner større end eller lig med HRC45; resterende trykspænding detekteres af en røntgenspændingsanalysator: den resterende trykspænding af det skudte lag skal være større end eller lig med -300 MPa, og det for det bratkølede lag skal være større end eller lig med -200 MPa; slidstyrke detekteres af en slidtestmaskine: slidtabet af forstærkede skinner bør reduceres med mere end 50 % sammenlignet med uforstærkede skinner; træthedslevetid detekteres af en bøjningstræthedstestmaskine: træthedslevetiden for forstærkede skinner bør øges med mere end 1 gang. Acceptstandarden er: Der udtages 10 målepunkter pr. kilometer linje, og alle indikatorer for hvert målepunkt skal opfylde standarderne. Hvis 1 målepunkt er ukvalificeret, kræves dobbelt prøvetagning; hvis der stadig er ukvalificerede point i dobbeltsampling, vurderes den styrkende effekt af denne linjesektion at være ukvalificeret. Efter at have bestået accepten, skal der oprettes en forstærkningsfil for at registrere forstærkningstiden, procesparametre og testresultater, hvilket giver dataunderstøttelse til efterfølgende vedligeholdelse.