Ray Başak Malzemesi Seçiminin Travers Ankraj Yöntemlerine Uygunluğu
Karbon çeliği ile alaşımlı çelik demiryolu çivileri arasındaki temel performans farkları nelerdir?
Karbon çeliği çiviler Q235 veya 45 çelikten yapılmıştır. Temel performans özellikleri orta düzeyde güç, iyi tokluk ve düşük maliyettir. Çekme mukavemeti 450MPa'dan büyük veya ona eşittir, sertliği HB200'den az veya ona eşittir ve mükemmel işlenebilirliğe sahiptirler, bu da onları seri üretime uygun hale getirir. Alaşımlı çelik çivilere ise krom, manganez ve vanadyum gibi alaşım elementleri eklenmiştir. Isıl işlemden sonra gerilme mukavemetleri 800MPa'dan büyük veya ona eşittir ve sertlikleri HB280-320'ye ulaşabilir. Mukavemetleri ve yorulma dirençleri karbon çeliği sivri uçlardan çok daha üstündür. Alaşımlı çelik çiviler aynı zamanda daha güçlü bir aşınma direncine sahiptir ve uzun süreli titreşimin neden olduğu iplik aşınmasına karşı direnç gösterir. Her ikisinin de nispeten zayıf korozyon direnci vardır ve koruyucu yeteneklerini geliştirmek için yüzey işlemi gerektirir. Karbon çeliği çiviler geleneksel hız hatları ve istasyon rayları için uygundur; alaşımlı çelik çiviler yüksek-hızlı, ağır yüklü hatlar için uygundur ve daha büyük yük darbelerine dayanabilir.
Paslanmaz çelik çiviler hangi özel hatlara uygundur ve sıradan hatlarda neden daha az kullanılır?
Paslanmaz çelik ray çivileri (genellikle 304 veya 316 paslanmaz çelikten yapılmıştır) mükemmel korozyon direncine sahiptir ve esas olarak kıyıdaki tuz püskürtme alanlarındaki, kimyasal olarak kirli alanlardaki ve tüneller gibi nemli ortamlardaki hatlar için uygundur. Bu alanlar zorlu korozif ortamlara sahiptir ve yüzey işleminde bile karbon çeliği ve alaşımlı çelik palet çivileri paslanmaya eğilimlidir ve bu da ankraj mukavemetinde azalmaya yol açar. Öte yandan, paslanmaz çelik palet çivileri bakım gerektirmeyen-uzun-dönemli korozyon koruması sunar. Paslanmaz çelik palet çivilerinin sıradan hatlarda sınırlı kullanımının ana nedeni, bunların yüksek maliyetidir; karbon çeliği ray çivilerinden 5-8 kat daha pahalıdırlar, bu da inşaat maliyetlerini önemli ölçüde artırır. Ayrıca, paslanmaz çelik palet sivri uçları, alaşımlı çelik palet sivri uçlarına kıyasla daha düşük sertliğe ve diş mukavemetine sahiptir, bu da onları ağır yük hatlarında diş-sıyırmaya eğilimli hale getirir. Bu nedenle sadece özel korozif ortamlardaki hafif yüklü hatlar için uygundurlar.
Kükürt ankrajında neden alaşımlı çelik palet sivri uçları yerine karbon çelik palet sivri uçları tercih ediliyor?
Kükürt ankrajı, kükürt harcının bağlama kuvveti sayesinde yoldaki sivri uçları sabitler. Karbon çelik palet çivileri öncelikli olarak yüzey pürüzlülüğü orta düzeyde olduğundan ve kükürt harcına daha iyi yapışma sağladığından tercih edilir. Karbon çeliği palet sivri uçlarının oksit tabakası ve mikro-pürüzlülüğü, sivri uçlar ile kükürt harcı arasındaki mekanik bağlanma kuvvetini artırarak daha stabil bir sabitleme sağlar. Tipik olarak ısıl işlem görmüş alaşımlı çelik palet çivileri, pürüzsüz yüzeylere ve yüksek sertliğe sahip olup, kükürtlü harçta daha zayıf yapışmaya ve sabitleme sonrasında titreşim nedeniyle gevşeme eğilimine yol açar. Kükürt-bağlantılı hatları çoğunlukla geleneksel hızlı hatlar veya nispeten düşük yüklü istasyon hatlarıdır; karbon çeliği palet çivilerinin gücü gereksinimleri için yeterlidir ve yüksek-mukavemetli alaşımlı çelik çivilere olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Ayrıca, karbon çeliği ray sivri uçlarının termal genleşme katsayısı kükürt harcınınkine daha yakındır, bu da sıcaklık değişimleri sırasında senkronize deformasyona neden olur ve tabakalara ayrılma olasılığını azaltır.
Reçine sabitlemeye uygun çivi malzemelerinin takip edilmesi gereken temel özellikler nelerdir?
Reçine sabitleme, reçine sabitleme maddesinin bağlama ve sabitleme kuvveti sayesinde yol sivri uçlarını sabitler. Uygun palet çivisi malzemeleri üç temel özelliğe sahip olmalıdır: yüksek mukavemet, yüksek sertlik ve temiz bir yüzey. Reçine sabitleme esas olarak yüksek-hızlı, ağır-yük hatlarında kullanılır. Sivri uçların çok büyük çekme ve kesme kuvvetlerine- dayanması gerekir; bu nedenle alaşımlı çelik, 800MPa'ya eşit veya daha büyük bir çekme mukavemeti ve yük darbelerine karşı direnç sağlayacak şekilde seçilmelidir. Reçine sabitleme maddesiyle bağlanma alanını arttırmak ve sabitleme kuvvetini geliştirmek için yüzey pürüzlülüğü Ra 6,3-12,5μm arasında kontrol edilerek oksit tabakasını ve yağı çıkarmak için çivi yüzeyinin kumlanması gerekir. Ankraj ve servis sırasında plastik deformasyonu önlemek için çivi sertliği HB280'den büyük veya ona eşit olmalıdır. Ayrıca çivi malzemesinin termal genleşme katsayısı, sabitleme maddesinin sıcaklık değişimlerinden dolayı çatlamasını önlemek için reçine sabitleme maddesininkine yakın olmalıdır.
Neden mekanik sabitleme yöntemlerinde (vida çivileri gibi) alaşımlı çelik malzemeler kullanılmalıdır?
Mekanik sabitleme, çivinin dişlerinin traversteki-önceden gömülü manşonla birleştirilmesi yoluyla sabitlemeyi sağlar. Mekanik sabitlemenin temel bileşeni olarak vida sivri uçları, stres özelliklerine göre belirlenen bir gereklilik olarak alaşımlı çelikten yapılmalıdır. İlk olarak, mekanik sabitleme yapıştırıcılara dayanmaz; yükleri tamamen çivi dişleri ile manşon arasındaki mekanik kilit aracılığıyla iletir. Çivinin muazzam çekme kuvvetine ve torka dayanması gerekir. Karbon çeliği yeterli dayanıma sahip değildir ve diş kaymasına veya kırılmaya oldukça yatkındır. İkinci olarak, balastsız hatlar, hat düzgünlüğü konusunda son derece yüksek gereksinimlere sahip olan yüksek-hızlı demiryollarında ve yolculara-özel hatlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Söndürme ve temperleme sonrasında, alaşımlı çelik çiviler olağanüstü boyutsal kararlılık sunarak uzun süreli tren titreşiminin neden olduğu plastik deformasyona-etkili bir şekilde direnç gösterir. Ek olarak, alaşımlı çelik çivilerin yüzeyi, daha yüksek diş hassasiyeti elde etmek için işlenebilir; bu, önceden gömülü manşonlarla minimum kavrama açıklığı, daha iyi ön yük tutma ve çivi gevşemesinin önlenmesiyle sonuçlanır. Son olarak, çinko infiltrasyonu gibi yüzey işlemleri yoluyla alaşımlı çelik, karbon çeliğine kıyasla üstün yorulma ve korozyon direnci sergileyerek çivinin hizmet ömrü boyunca bozulmamasını sağlar. Bu nedenle,Yüksek-Hızlı Demiryolu Balastsız Hatlarına İlişkin Teknik Koşullaraçıkça vida sivri uçlarının 40Cr veya eşdeğer güçte alaşımlı çelik kullanılarak üretilmesi gerektiğini şart koşuyor.