Ray Kaynaklı Bağlantıların Artık Gerilim Kontrol Teknolojisi ve Kaynak Dayanıklılığının İyileştirilmesi
Ray kaynaklı bağlantılarda artık gerilimin dağılım özellikleri nelerdir?
Ray kaynaklı bağlantılarda artık gerilimin dağılım özelliklerikaynak bölgesinde ve ısıdan-etkilenen bölgede çift yönlü çekme gerilimi zirveleri ile belirgin homojensizlik. Kaynak sırasında, kaynak bölgesindeki metal, son derece büyük bir sıcaklık gradyanı ile hızlı bir şekilde erimeye ve katılaşmaya maruz kalır: kaynak merkezindeki sıcaklık 1500 derecenin üzerine çıkabilirken, ana metalin sıcaklığı yalnızca oda sıcaklığıdır. Bu sıcaklık farkı, kaynak bölgesindeki metalin soğuma sırasında büzülmesi sırasında ana metal tarafından sınırlanmasına ve çekme gerilimi oluşmasına neden olur. Rayın uzunlamasına yönünde (uzunluk yönünde), kaynak merkezindeki en yüksek uzunlamasına artık çekme gerilimi, malzemenin akma dayanımının %80-%90'ına ulaşabilir, ana metalin her iki tarafında kademeli olarak zayıflar ve temel olarak 50 mm'nin ötesinde sıfır gerilim durumuna geri döner. Enine yönde (genişlik yönünde), ısıdan etkilenen bölgedeki en yüksek enine çekme gerilimi akma dayanımının yaklaşık %60-%70'i kadardır ve esas olarak kaynağın her iki tarafında 10-20 mm'lik alanda yoğunlaşır. Ek olarak, ray kafası ile ray tabanı arasındaki artık gerilim dağılımında farklılıklar vardır: eklem çatlamalarının yüksek oranda meydana geldiği bir alan olan daha hızlı soğuma hızı nedeniyle ray başlığı daha yüksek bir artık gerilim zirvesine sahiptir.
Ray kaynaklı bağlantıların artık gerilim kontrolü için temel kaynak prosesi optimizasyon önlemleri nelerdir?
Ray kaynaklı bağlantıların artık gerilim kontrolüne yönelik çekirdek kaynak prosesi optimizasyon önlemleri, şu prosesi benimsiyor:ön ısıtma + çok-katmanlı çok-geçişli kaynak + bölümlü kaynakKaynak sırasında sıcaklık eğimini azaltmak için. Ön ısıtma önemli adımdır: kaynak ile ana metal arasındaki sıcaklık farkını azaltmak ve soğuma büzülmesi sırasındaki kısıtlama gerilimini azaltmak için kaynak öncesinde ray eklemini 200-250 dereceye önceden ısıtın. Aşırı düşük ön ısıtma sıcaklığının belirgin bir etkisi yoktur, aşırı yüksek sıcaklık ise kaba tanelere yol açacaktır. Çok-katmanlı, çok-geçişli kaynak işlemi, kaynağı kaynak için 3-5 katmana böler. Her katman kaynaklandıktan sonra, bir sonraki katman kaynaklanmadan önce 150-200 dereceye kadar soğutulması gerekir, böylece tek katmanlı kaynakta aşırı ısı konsantrasyonundan kaçınılır ve sıcaklık gradyanı azaltılır. Aynı zamanda, çok katmanlı kaynakların gerilimi birbirini dengeleyerek artık gerilim zirvesini azaltabilir. Bölümlü kaynak işlemi, ısıyı eşit şekilde dağıtmak ve tek taraflı ısı konsantrasyonunun neden olduğu gerilim dengesizliğini önlemek için kaynak merkezinden her iki tarafa bölümlü kaynak gibi simetrik bölümlü bir yöntemi benimser. Optimize edilmiş kaynak işlemi, artık gerilim tepe noktasını %30 - %40 oranında azaltabilir ve bağlantının stabilitesini büyük ölçüde artırabilir.
Ray kaynaklı bağlantıların artık gerilim kontrolü için kaynak-sonrası ısıl işlem süreci noktaları nelerdir?
Ray kaynaklı bağlantıların artık gerilim kontrolüne yönelik anahtar-kaynak sonrası ısıl işlem süreci noktaları, kompozit işlem sürecini benimsiyor:gerilim giderme tavlaması + yerel tavlamaArtık stresi ortadan kaldırmak veya azaltmak için. Gerilim giderme tavlaması temel adımdır: kaynaklı bağlantının tamamını 550-600 dereceye ısıtın, 2-3 saat sıcak tutun, ardından fırınla yavaşça oda sıcaklığına soğutun ve soğutma hızını 50 derece/saat içinde kontrol edin. Bu işlem, bağlantının içindeki mikro yapının iyileşmeye ve yeniden kristalleşmeye uğramasını sağlayabilir, artık gerilimi serbest bırakabilir ve en yüksek uzunlamasına artık çekme gerilimini akma mukavemetinin %30'unun altına düşürebilir. Yerel tavlama işlemi, ray kafasının ısıdan etkilenen bölgesini hedef alır: ray kafasını 400-450 dereceye ısıtın, 1 saat sıcak tutun, ray kafasının stres zirvesini daha da azaltın ve yorulma direncini artırın. Isıl işlem sırasında aşırı sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan yeni stresleri önlemek için ısıtma hızı ve soğutma hızı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Yüksek hızlı demiryollarında kullanılan demiryolu bağlantıları için ultrasonik darbe işlemi de gereklidir: kaynak yüzeyinde plastik deformasyon oluşturmak, çekme geriliminin bir kısmını dengelemek ve faydalı bir basınç gerilimi tabakası oluşturmak için mekanik darbe kullanılır.
Farklı kaynak yöntemlerinin ray bağlantılarının artık gerilimi üzerindeki etkisi nedir?
Farklı kaynak yöntemlerinin ray bağlantılarının artık gerilimi üzerindeki etkisi, esas olarak aşağıdakilere bağlı olarak önemli ölçüde farklıdır:kaynak ısı kaynağının enerji yoğunluğu ve ısıtma hızı. Flaş alın kaynağı,-sahada ray kaynağı için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Isı kaynağı yüksek enerji yoğunluğuna ve hızlı ısıtma hızına sahiptir, bu da kaynak bölgesinde büyük bir sıcaklık gradyanına ve yüksek artık gerilim zirvesine neden olur: tepe boylamasına çekme gerilimi akma dayanımının yaklaşık %85'ine ulaşabilir. Bununla birlikte, yüksek kaynak verimliliğine sahiptir ve sıradan-hızlı demiryolları ve ağır-demiryollarının yerinde-kaynaklanması için uygundur. Termit kaynağı, düşük bir ısı kaynağı enerji yoğunluğuna ve yavaş bir ısıtma hızına sahiptir; nispeten küçük bir sıcaklık gradyanı ve düşük bir artık gerilim zirvesi vardır: en yüksek uzunlamasına çekme gerilimi, akma mukavemetinin yaklaşık %60'ıdır. Ancak kaynak mukavemeti düşüktür, bu da acil onarım ve küçük{11}}yarıçaplı eğri bölümleri için uygundur. Gaz basınçlı kaynak, ısı kaynağı olarak gaz alevini kullanır, eşit ısıtma ve küçük sıcaklık gradyanı ile en düşük artık gerilim zirvesi elde edilir: tepe uzunlamasına çekme gerilimi akma dayanımının yalnızca %40-%50'sidir ve kaynak kalitesi sabittir, yüksek-hızlı demiryollarının demiryolu kaynağı için uygundur. Lazer kaynağı, son derece yüksek enerji yoğunluğuna, küçük ısıtma aralığına ve dar ısıdan etkilenen bölgeye ve daha düzgün artık gerilim dağılımına sahiptir. Ancak ekipman maliyeti yüksektir ve şu anda esas olarak rayların fabrika kaynağında kullanılmaktadır.
Ray kaynaklı bağlantıların artık gerilimini tespit etme yöntemleri ve kabul standartları nelerdir?
Ray kaynaklı bağlantıların artık gerilimine yönelik tespit yöntemleri temel olarak şunları içerir:kör delik yöntemi, X-ışını kırınımı yöntemi ve ultrasonik yöntem. Kör delik yöntemi,-sahada yaygın olarak kullanılan bir algılama yöntemidir ve kabul standartlarının TB/T 1632-2014 ray kaynak standartlarına uygun olması gerekir. Kör delik yönteminin tespit adımları şunlardır: bağlantı yüzeyinde 1-2 mm çapında bir kör delik açın, delmeden önce ve sonra gerinim değişimini ölçün, yerinde hızlı tespit için uygun, ±10MPa algılama doğruluğu ile gerilim-gerinim formülü aracılığıyla artık gerilim değerini hesaplayın. X-ışını kırınımı yöntemi, kristal kırınım tepe noktalarının yer değiştirmesini ölçerek artık gerilimi hesaplayan,-tahribatsız bir tespit yöntemidir. Yüksek algılama doğruluğuna sahiptir ve hassas laboratuvar algılaması için uygundur, ancak algılama ekipmanı nedeniyle sınırlıdır ve-sahada kullanımı zordur. Ultrasonik yöntem, gerilim altındaki ultrasonik dalgaların dalga hızı değişimini kullanarak artık gerilimi tespit eder; bu, temassız algılama gerçekleştirebilir ve geniş-alanda hızlı tarama için uygundur. Kabul standardı, yüksek hızlı demiryolları için demiryolu kaynaklı bağlantıların en yüksek boyuna artık çekme geriliminin 150MPa'ya eşit veya daha az, ağır nakliye demiryolları için 200MPa'ya eşit veya daha az ve normal hızlı demiryolları için 250MPa'ya eşit veya daha az olduğunu şart koşar; artık gerilim dağılımı, belirgin bir gerilim yoğunlaşması olmadan tekdüze olmalıdır. Örnekleme oranı 100 bağlantı başına 3 bağlantıdır. Niteliksiz olunması halinde çift numune alımı yapılır; yine de yeterli değilse kaynak işlemine ara verilecek ve proses parametreleri kontrol edilecektir.