Bağlantı Plakası Isıl İşlem Prosesi Optimizasyonu ve Ray Bağlantı Yorulma Dayanımını Artırma Planı
Balık plakalı bağlantının yorulma arıza mekanizması ve ana etkileyen faktörler nelerdir?
Balık plakalı bağlantının yorulma hatası mekanizmasıAlternatif stres altında çatlak başlangıcı ve yayılması. Trenin çalışması sırasında ray birleşim yerinde belirli bir sertlik mutasyonu meydana gelir. Tekerlek-ray yükü, ray aracılığıyla bağlantı plakasına iletilir, bu da bağlantı plakasının cıvata delikleri çevresinde ve uçlarında tekrarlanan çekme ve basma alternatif gerilimlerine maruz kalmasına neden olur. Mikro çatlaklar ilk olarak gerilim yoğunlaşma alanlarında başlar ve mikro çatlaklar alternatif gerilim altında yayılmaya devam eder. Çatlak uzunluğu kritik değere ulaştığında bağlantı plakası kırılır. Ana etkileyen faktörler üç hususu içerir: birincisi,malzeme performans faktörleri. Balık plakaları için yaygın olarak kullanılan 45# çeliği makul bir ısıl işleme tabi tutulmazsa, çekme mukavemeti ve tokluğu yetersiz olur ve gerilim yoğunlaşma alanlarında çatlaklar oluşma eğilimi gösterir; ikinci,yapısal faktörler. Cıvata deliklerinin çevresi ve bağlantı plakasının uçları gerilim yoğunlaşma alanlarıdır. Deliklerin çevresi pahlanmazsa gerilim konsantrasyon faktörü büyük ölçüde artacak ve çatlak başlangıcını hızlandıracaktır; üçüncü,süreç faktörleri. Çok düşük söndürme sıcaklığı ve yetersiz temperleme süresi gibi makul olmayan ısıl işlem prosesi parametreleri, bağlantı plakasının düzensiz metalografik yapısına, artık gerilime ve yorulma direncinin azalmasına yol açacaktır. Ayrıca hattın bakım durumu da yorulma arızasını etkileyecektir. Ray bağlantısındaki aşırı yükseklik farkı, bağlantı plakasının ilave gerilimini artıracak ve servis ömrünü kısaltacaktır.
Balık plakalarına yönelik su verme ve temperleme ısıl işleminin temel proses parametreleri ve optimizasyon yöntemleri nelerdir?
Balık plakaları için ısıl işlemin söndürülmesi ve temperlenmesinin temel sürecisöndürme + yüksek-sıcaklıkta tavlama. Temel proses parametreleri beş hususu içerir: söndürme sıcaklığı, tutma süresi, soğutma hızı, temperleme sıcaklığı ve temperleme süresi. 45# çelik bağlantı plakaları için optimize edilmiş söndürme sıcaklığı aralığı 830-850 derecedir. Çok düşük sıcaklık, yetersiz östenitleşmeye yol açacak ve metalografik yapıda çözünmemiş ferrit bulunarak bağlantı plakasının mukavemeti azalacaktır; çok yüksek sıcaklık iri tanelerin oluşmasına ve tokluğun azalmasına yol açacaktır. Bekleme süresi balık plakasının kalınlığına göre ayarlanır. 20 mm kalınlığa sahip bağlantı plakaları için tutma süresi, malzemenin içinde tam östenitizasyonun sağlanması amacıyla 60-90 dakikaya optimize edilir. Soğutma hızı yöntemini benimsersu söndürme ve yağ soğutma. Söndürülmüş balık plakası önce suda 300 dereceye kadar soğutulur, ardından soğuması için yağa aktarılır. Bu yöntem söndürme stresini azaltabilir ve bağlantı plakasının çatlamasını önleyebilir. Temperleme sıcaklığı 550-580 dereceye optimize edilmiştir ve temperleme süresi 120-150 dakikaya optimize edilmiştir. Yüksek sıcaklıkta temperleme, metalografik yapıyı hem yüksek mukavemete hem de yüksek tokluğa sahip olan temperlenmiş sorbite dönüştürebilir ve yorulma direncini önemli ölçüde artırabilir. Optimizasyon yöntemi, değerlendirme göstergeleri olarak çekme mukavemeti ve darbe dayanıklılığı ile ortogonal test yöntemini benimser ve bağlantı plakasının gerilme mukavemeti 650MPa'ya eşit veya daha büyük ve darbe dayanıklılığı 30J/cm²'ye eşit veya daha büyük olacak şekilde en uygun parametre kombinasyonunu belirlemek için beş işlem parametresinin kombinasyonunu optimize eder.
Bağlantı plakası cıvata deliği çevresinin yüzey güçlendirme işlemi ve işlevi nelerdir?
Bağlantı plakası cıvata deliği çevresinin yüzey güçlendirme işlemi, kompozit bir işlemi benimserhaddeleme güçlendirme + karbürleme işlemi. Haddeleme güçlendirmesi ilk işlemdir. Cıvata deliğinin etrafındaki yüzeye basınç uygulamak için özel bir haddeleme aleti kullanılır, bu da deliğin etrafındaki yüzeyde plastik deformasyona neden olur ve 0,2-0,3 mm kalınlığında iş-sertleştirilmiş bir katman oluşturur. İşlenerek sertleştirilmiş katmanın sertliği, matris sertliğinden %30 daha yüksek olan HV350 veya daha fazlasına ulaşabilir. Yuvarlanma güçlendirmesi aynı zamanda deliğin etrafındaki yüzey pürüzlülüğünü Ra0,8'in altına düşürebilir ve gerilim yoğunlaşma kaynaklarını azaltabilir. Karbonlama işlemi ikinci işlemdir. Haddelenmiş balık plakası bir karbonlama fırınına yerleştirilir ve karbon atomlarının deliğin etrafındaki yüzeye nüfuz etmesine izin vermek için 4-6 saat boyunca 920-940 derecelik bir sıcaklıkta tutulur. Karbürlenmiş katmanın kalınlığı 0,8-1,0 mm'de kontrol edilir ve karbürlenmiş katmanın karbon içeriği %0,8-%1,0'dır. Karbürleme işleminden sonra, karbürleme işlemi sırasında oluşan artık gerilimi ortadan kaldırmak için 60 dakika boyunca 180-200 derecelik bir sıcaklıkta düşük sıcaklıkta temperleme gerekir. Kompozit güçlendirme işleminin iki ana işlevi vardır: birincisi, delik çevresindeki yüzeyin sertliğini ve aşınma direncini artırır, cıvata ile delik çevresi arasındaki sürtünmeyi ve aşınmayı önler; ikincisi, deliğin etrafındaki yüzeyde, alternatif çekme geriliminin bir kısmını dengeleyebilen, çatlak başlama olasılığını azaltabilen ve bağlantı plakasının yorulma mukavemetini %40'tan fazla artırabilen artık basınç gerilimi oluşturur.
Ulusal standarttaki ve yabancı standarttaki bağlantı plakaları arasında ısıl işlem proseslerinin farklılaşan tasarım noktaları nelerdir?
Ulusal standart ve yabancı standart bağlantı plakaları arasındaki ısıl işlem proseslerinin farklı tasarımı, malzeme ve hizmet gereksinimlerindeki farklılıklardan kaynaklanmaktadır. Ulusal standart bağlantı plakaları çoğunlukla ulusal standart 60kg/m ve 75kg/m raylara uyarlanmış 45# çelik kullanırken, yabancı standart bağlantı plakaları çoğunlukla UIC60 ve UIC54 raylarına uyarlanmış Avrupa standardı C45E çeliğini kullanır.Söndürme prosesi farklılaşması: Ulusal standart 45 # çelik bağlantı plakalarının söndürme sıcaklığı, su söndürme ve yağ soğutma kullanılarak 830-850 derecedir; Yabancı standart C45E çelik bağlantı plakalarının söndürme sıcaklığı, hava soğutması kullanılarak 820-840 derecedir. C45E çeliğinin sertleşebilme özelliği daha iyi olduğundan, hava soğutması ile düzgün martenzit yapısı elde edilebilir ve su soğutmasının neden olduğu çatlama riski ortadan kaldırılır.Temperleme prosesi farklılaşması: Ulusal standarttaki balık plakalarının tavlama sıcaklığı 550-580 derecedir ve temperleme süresi 120 dakika olup, temperlenmiş sorbit yapısının elde edilmesi amaçlanmaktadır; yabancı standarttaki balık plakalarının temperleme sıcaklığı 520-550 derece olup, temperleme süresi 150 dakika olup, daha yüksek mukavemete sahip ve Avrupa ağır nakliye hatlarının ihtiyaçlarına uygun temperlenmiş troostit yapısının elde edilmesi hedeflenmektedir.Yüzey güçlendirme farklılaşması: Ulusal standart bağlantı plakaları, haddeleme + karbürlemenin kompozit güçlendirme sürecini benimser; Yabancı standarttaki bağlantı plakaları, Avrupa hatlarının bakım modu için daha uygun olan, bağlantı plakasının genel yüzeyinde artık basınç gerilimi oluşturabilen bilyeli dövme güçlendirme işlemini benimser.
Balık plakalarının ısıl işlem kalitesine ilişkin test maddeleri ve kabul standartları nelerdir?
Bağlantı plakalarının ısıl işlem kalitesine yönelik test öğeleri dört temel öğeyi içerir:metalografik yapı testi, mekanik özellik testi, yüzey sertliği testi ve artık gerilim testi. Metalografik yapı testi, bağlantı plakasının mikro yapısını gözlemlemek için metalografik bir mikroskop kullanır. Ulusal standart balık plakalarının nitelikli yapısı temperlenmiş sorbittir, tane büyüklüğü derecesi 8'den büyük veya ona eşittir ve ağ ferritine veya iri tanelere izin verilmez; yabancı standart bağlantı plakalarının nitelikli yapısı temperlenmiş troostittir, tane boyutu derecesi 7'den büyük veya ona eşittir. Mekanik özellik testleri, çekme mukavemeti, akma mukavemeti, uzama ve darbe tokluğunu içerir. Ulusal standart bağlantı plakaları için, çekme mukavemeti 650MPa'ya eşit veya daha büyük, akma mukavemeti 355MPa'ya eşit veya daha büyük, uzama %16'ya eşit veya daha büyük, darbe dayanıklılığı 30J/cm²'ye eşit veya daha büyük; yabancı standart bağlantı plakaları için, çekme mukavemeti 700MPa'ya eşit veya daha büyük, akma mukavemeti 400MPa'ya eşit veya daha büyük, uzama %14'e eşit veya daha büyük, darbe dayanıklılığı 25J/cm²'ye eşit veya daha büyük. Yüzey sertliği testinde cıvata delikleri etrafındaki sertliği tespit etmek için Rockwell sertlik test cihazı kullanılır. Ulusal standarttaki bağlantı plakalarının yüzey sertliği HRC28{17}}32, yabancı standarttaki bağlantı plakasının yüzey sertliği ise HRC30-35'tir. Artık gerilim testi, cıvata delikleri etrafındaki artık gerilimi tespit etmek için bir X-ışını gerilim ölçüm cihazı kullanır. Artık basınç gerilimi değeri 100 MPa'dan büyük veya ona eşit olmalıdır ve artık çekme gerilimine izin verilmez. Kabul standardı, dört test öğesinin tamamının nitelikli olmasıdır. Her bir balık tabağı partisinin örnekleme oranı %5'ten az değildir. Niteliksiz öğeler varsa, çift örnekleme gereklidir. Eğer hala vasıfsızlarsa, partinin tamamı hurdaya çıkarılacaktır.