Hvorfor Railhead-hærdning bruges
På kurver, hældninger og tunge-trækstrækninger slides skinnehovedet gennem hjul-skinnekontakt og lider af rullekontakttræthed (RCF), såsom afskalning, squats og bølget slid. Hovedhærdning hæver skinnens overfladehårdhed, så slid og RCF kontrolleres, hvilket holder skinnen i drift længere. Kinesisk praksis er kendetegnet ved den U75VH-hoved-hærdet kvalitet, der er dækket af TB/T 2344, og europæisk praksis ved R350HT- og R400HT-kvaliteterne i EN 13674-1.
Common Railhead Quenching Processer
| Behandle | Opvarmning og Køling | Hærdet dybde | Typisk brug |
|---|---|---|---|
| Induktionsvarmeslukning | Høj-induktionsspole opvarmer hovedet til omkring 850 til 900 grader Celsius, hvorefter vandspray afkøler det | 8 til 12 mm, ensartet | Hoved-linje og tunge-transportskinner |
| Flammeslukning | Acetylen-iltflammeopvarmning | 5 til 8 mm, lavere | Linjer med lille trafikmængde |
| Kontakt (elektrode) varmeslukning | Elektroder opvarmer hovedet direkte | Kontrollerbart, men udstyret er komplekst | Sjældent brugt i moderne praksis |
Krav til hårdhed og hærdet-lag
Hoved-hærdede skinner er normalt specificeret efter overfladehårdhed: U75VH-skinner opnår omkring HB 341 til 400, og førsteklasses kvaliteter er målrettet mod HB 380 til 420, der kan sammenlignes med R400HT-kvaliteten. Hårdheden må ikke falde pludseligt under overfladen: Hårdhedsgradienten i det hærdede lag bør være skånsom med et hårdhedsfald på højst ca. 20 HB pr. millimeter fra overflade til kerne, for at undgå spændingskoncentration. Overgangszonen mellem afkølet og uafkølet skinne skal være mindst 50 mm lang, så hjul{11}}skinnekræfterne ændres jævnt. Hærdet-lagdybde på tunge-trækskinner skal være mindst 10 mm.
Effekt på slidstyrke og levetid
Induktionshovedhærdning forbedrer typisk skinnernes slidstyrke med to til tre gange på almindelig linje: hoved-hærdede skinner tjener 10 til 15 år under normal trafik, hvor uhærdede skinner holder 5 til 8 år. Det hærdede lag modstår også træthed i kontakt med hjul-, hvilket reducerer hovedafskalning og bølget slid. Flamme-afkølede skinner giver med deres mere lavvandede lag en forbedring på ca. 1,5 gange og passer til medium-trafiklinjer, hvor fuld induktionshærdning ikke er økonomisk.
Kvalitetstest af det hærdede lag
Hårdhed: Mål overfladehårdheden med en Brinell eller Rockwell tester på definerede positioner, typisk tre punkter pr. meter skinne, og tag gennemsnittet.
Struktur: undersøg det hærdede lag metallografisk; kravet er en fin perlitstruktur (mindst 90 procent fin perlit) - martensit er ikke acceptabelt, fordi det er for skørt til rullekontakt.
Dybde: Bekræft det hærdede-lags dybde ved ultralydstestning eller snitundersøgelse, med afvigelse kontrolleret inden for plus/minus 1 mm fra designværdien.
Valg af processen efter trafikmængde
Tunge-træklinjer med en årlig trafik på over 50 millioner bruttotons: induktionshærdning, hærdet dybde mindst 10 mm.
Stammejernbaner med 20 til 50 millioner bruttotons om året: induktionshærdning (8 til 10 mm) eller højkvalitets-flammeslukning.
Grenlinjer under 20 millioner bruttotons: flammeslukning (5 til 8 mm) balancerer omkostninger og ydeevne.
FAQ
Sp.: Hvorfor skal det hærdede lag være mindst 10 mm på tunge-trækstrækninger?
A: Fordi kontaktspændinger på hjul- trænger igennem flere millimeter; et dybere lag holder bærematerialet hårdt under kontaktzonen, efterhånden som overfladen slides.
Q: Er martensit acceptabelt i et hærdet skinnehoved?
A: Ingen - hærdede skinnehoveder bør have en fin perlitisk struktur; martensit er skørt og dannes under forskellig afkølingspraksis, hvilket fører til afskalning under trafik.
Q: Hvordan hænger hårdhed sammen med slidstyrke?
A: Inden for perlitisk skinnestål falder slidhastigheden, når hårdheden stiger, hvilket er grunden til, at tunge-transportjernbaner specificerer HB 340 eller derover på kurver.
Spørgsmål: Kan hoved-hærdede skinner svejses?
A: Ja, med svejseprocedurer kvalificeret til karakteren; hovedets hårdhed skal gendannes eller accepteres i henhold til svejsespecifikationen, og svejsevarme-berørte zoner inspiceres i overensstemmelse hermed.
Spørgsmål: Hvordan bekræfter jeg leveringskvaliteten af hoved-hærdede skinner?
A: Tjek møllecertifikatet for hårdhedsresultater, hærdede-lagdybderegistreringer og ultralydstestrapporter, og bekræft dem i forhold til den gældende standard.