Baskı Plakası Ne Taşır?
Baskı plakası, ray tabanı ile travers veya taban plakası arasına oturur, sabitleme sisteminin sıkıştırma kuvvetini ray ayağı üzerine yayar ve rayın yanal olarak tutulmasına yardımcı olur. Dalgalanan bir yük spektrumu görülüyor: her tekerlek geçişi bir sıkıştırma darbesi eklerken, kıvrılma da yanal bükülmeye neden olur. Mukavemetini kaybeden veya çatlayan bir plaka, tüm bağlantı setinin yük dağılımını değiştirir ve ray, altında hareket etmeye başlar. Yorulma direnci, yani milyonlarca yük döngüsüne çatlamadan dayanma yeteneği, bu nedenle plaka malzemesinin birincil tasarım özelliğidir ve çizim ofisinde değil, ısıl işlem fırınında oluşturulur. Kullanılan iki çelik ailesi (C45 orta karbonlu çelik ve 60Si2Mn yay çeliği) tam olarak bu nedenle seçilmiştir: her ikisi de ısıl işleme iyi yanıt verir ve plakanın yıllarca mı yoksa aylarca mı arızalanacağına proses rotası karar verir.
C45 için Söndürme ve Öfkeye Karşı Normalleştirme
| Mülk | Söndürülmüş ve temperlenmiş | Normalleştirilmiş |
|---|---|---|
| Çekme mukavemeti | 600 MPa ve daha fazlası | Yaklaşık 500 MPa |
| Darbe dayanıklılığı | cm kare başına 30 J ve üzeri | cm kare başına yaklaşık 20 J'ye kadar |
| Yorulma sınırı | 250 MPa ve daha fazlası | Yaklaşık 180 MPa'ya kadar |
| Mikroyapı | Temperlenmiş sorbit | Perlit artı ferrit |
| Göreceli servis ömrü | yüzde 100 | Yaklaşık yüzde 60 |
Söndürme ve temperleme, yüksek mukavemeti toklukla birleştiren bir yapı olan temperlenmiş sorbiti oluşturur, böylece plaka hem tren yüklerinin alternatif sıkıştırmasına hem de tekerlek düzlüklerinin darbesine karşı direnç gösterir. Normalleştirilmiş yapı, perlit artı ferrit, daha düşük tokluğa sahiptir ve yorulma çatlakları, delik kenarları ve kesit köşeleri gibi gerilim yoğunlaşma noktalarında erken başlar. Yorulma sınırındaki 250 MPa'ya karşı 180 MPa'lık fark, doğrudan hayata yansır: aynı yük spektrumu altında normalize edilmiş plaka yalnızca yüzde 60 daha uzun süre dayanır. Yıllarca yolunda kalan bir bileşen için, söndürme ve temperleme rotasının ekstra maliyeti, inceleme ve değiştirme maliyetinde birçok kez karşılanır.
60Si2Mn Plakaların Yüzey Sertleştirmesi
Plakanın aynı zamanda ray tabanından kaynaklanan aşınmaya da dayanıklı olması gereken durumlarda, 60Si2Mn kalite yay çeliğinin yüzeyi indüksiyonla ısıtma ve hızlı soğutma yoluyla sertleştirilir. Yüzey, aşınma direncini iki kattan fazla artıran yoğun martensitik katmanla 45 ila 50 HRC'ye ulaşır. Yorgunluk açısından daha da önemlisi, sertleştirilmiş yüzey tabakası, tren yüklerinden kaynaklanan çekme bükülme geriliminin bir kısmını iptal eden ve yorulma sınırını yüzde 25 ila 30 oranında artıran artık basınç gerilimini taşır. Yapı bilinçli olarak iki-katmanlıdır: dış tarafta aşınmaya-dirençli sert bir kabuk ve iç kısımda sertleştirilmiş bir çekirdek; bu nedenle tasarıma dışı sert, içi sert denir. Bu kombinasyon, yüzeyi-sertleştirilmiş 60Si2Mn plakaları, aşınma ve yorulmanın birlikte etki gösterdiği ağır nakliye hatları için tercih edilen seçenek haline getirir. Sertleştirme derinliği ve çekirdek sertliğinin her ikisinin de belirtilmesi gerekir çünkü çok ince bir kasa aşınır ve çok sert bir çekirdek tokluğunu kaybeder.
Çatlakları Söndürmek ve Önlenmesi
Söndürme çatlakları klasik ısıl işlem hatasıdır ve üç nedenden kaynaklanır. Birincisi, çok hızlı ısıtma, yüzey ile çekirdek arasında büyük bir sıcaklık farkı ve yüksek termal stres yaratır. İkincisi, söndürmede çok hızlı soğutma, ostenitin martensite dönüşüm geriliminin çeliğin yerel mukavemetini aşmasına neden olur. Üçüncüsü, keskin köşeler ve pahsız delik kenarları, dönüşüm geriliminin boşaltıldığı gerilim yoğunlaştırıcılar olarak işlev görür. Önleme önlemleri standarttır: sıcaklık farkının küçük kalması için kademeli ısıtma, soğumayı yavaşlatmak için nitrat banyosu gibi kademeli bir ortamda söndürme ve sertleşmeden önce her keskin köşeye ve delik kenarına 0,5 mm veya daha fazla yarıçapla pah kırma. Söndürme çatlağı olan bir plaka hurdadır çünkü çatlak yük altında açılır ve yorulma hasarına dönüşür, dolayısıyla önleme maliyeti kusurun maliyetinin çok altındadır.
Sertlik Kabulü ve Yanlış Değer Tehlikesi
Sertlik, ısıl işlem kalitesinin atölye-kat kapısıdır. Su verilmiş ve temperlenmiş bir C45 plakası HRC 22 ila 28 arasında ölçülmeli ve yüzeyde sertleştirilmiş 60Si2Mn plaka HRC 45 ila 50 arasında olmalıdır. Sertlik çok yüksekse, HRC 55'in üzerindeyse plaka kırılgan hale gelir: Darbe dayanıklılığı yüzde 40'tan fazla düşer ve plaka darbe yükü altında kırılabilir; bu risk düşük kış sıcaklıklarında en yüksektir. Sertlik çok düşükse, HRC 35'in altındaysa, mukavemet ve aşınma direnci yetersizdir, plaka yanal ray yükü altında plastik olarak deforme olur, temas yüzeyinde bir basamak oluşur ve ray yanlara doğru sürünmeye ve açıklığı genişletmeye başlar. Her iki arıza modu da plaka ömrünü kısaltır ve sabitleme sistemini istikrarsızlaştırır; bu nedenle kabul testi, parti başına belirli sayıda parça üzerinde sertlik ölçümünü içerir.
Takılı Plakaların Saha Kontrolleri
Sahada ısıl işlemin durumu laboratuvar ekipmanı olmadan kontrol edilir. Taşınabilir bir Rockwell sertlik test cihazı, yüzey sertliğini ölçer ve su verilmiş ve temperlenmiş C45 için HRC 22 ila 28 ve yüzeyi-sertleştirilmiş 60Si2Mn için HRC 45 ila 50 olan bandı doğrular. Yüzey çatlaklar, dekarburizasyon ve deformasyon açısından incelenir; bunlardan herhangi biri plakayı reddeder. Deneyimli denetçiler ayrıca ses testini de kullanır: söndürülmüş ve temperlenmiş bir plaka derin bir tonda çalar, yüzeyi{11}sertleştirilmiş bir plaka net bir tondadır ve boğuk bir ton dahili bir çatlak olduğunu gösterir. Bir partiden şüphelenildiğinde, plakalar yola çıkmadan önce ısıl işlemi doğrulamak amacıyla darbe dayanıklılığı testi için numuneler alınır. Aynı kontroller gelen mallar için de geçerlidir ve alıcının teknik anlaşmada sertlik penceresini, numune alma oranını ve test yöntemini belirtmesi gerekir.
Baskı plakaları için söndürme ve temperleme neden normalleştirmeden daha iyidir?
Çünkü gücü toklukla birleştiren temperlenmiş sorbit oluşturur. Yorulma sınırı yaklaşık 180 MPa'dan 250 MPa'ya yükselir ve hizmet ömrü, aynı çelikten yapılmış normalleştirilmiş bir plakayla karşılaştırıldığında kabaca iki katına çıkar.
Bir baskı plakasının sertliği ne olmalıdır?
Su verilmiş ve temperlenmiş bir C45 plakası HRC 22 ila 28 arasında olmalı ve yüzeyde-sertleştirilmiş 60Si2Mn plaka HRC 45 ila 50 olmalıdır. HRC 55'in üzerindeki değerler gevrek kırılma riskini, HRC 35'in altındaki değerler ise plastik deformasyon riskini taşır.
Söndürme çatlakları nasıl önlenir?
Kademeli ısıtma, nitrat banyosunda kademeli su verme ve her keskin köşe ve delik kenarına 0,5 mm veya daha fazla yarıçapla pah kırma yoluyla. Pahlar, dönüşüm geriliminin çeliği çatlattığı gerilim yoğunlaşma noktalarını ortadan kaldırır.
Plaka çok sert olursa ne olur?
Plaka kırılgan hale gelir ve darbe dayanıklılığı yüzde 40'tan fazla azalır. Tren darbe yükü altında kırılabilir ve soğuk kış koşullarında risk en yüksek düzeydedir, dolayısıyla HRC 55'in üzerindeki sertlikler kabul sırasında reddedilir.
Isıl işlem kalitesi sahada nasıl kontrol edilir?
Belirtilen pencereye karşı taşınabilir bir Rockwell sertlik test cihazıyla, çatlaklar ve dekarbürizasyon için görsel kontrol ve çekiçle ses testi. Boğuk bir ses tonu, dahili bir çatlağı gösterir ve şüpheli gruplar darbe dayanıklılığı testine tabi tutulur.
C45 veya 60Si2Mn, ağır-taşıma plakaları için hangi malzeme?
Yüzey sertleştirmeli 60Si2Mn ağır taşıma seçeneğidir: HRC 45 ila 50 yüzeyi ray ayağı aşınmasına karşı dayanıklıdır ve kalan basınç gerilimi, yorulma sınırını yüzde 25 ila 30 oranında artırırken, sert çekirdek kırılmayı önler.