Raylarda Ne Tür Çelik Kullanılır?

Ray Çeliği Yumuşak Çelik Değil, Özel Bir Malzemedir

Ray, tekerlek yükünü taşıyan, trene kılavuzluk eden ve çalışma yüzeyini sağlayan sıcak-haddelenmiş bir çelik bölümdür ve bunu her tekerleğin altında bir gigapaskaldan daha fazla temas basıncına ve yılda milyonlarca yük döngüsüne maruz kalarak yapar. Sıradan yapısal çelik bu göreve dayanamaz: aşınmaya karşı çok yumuşaktır ve yuvarlanma temas gerilimine karşı yorulma açısından çok zayıftır. Bu nedenle ray çeliği, genellikle yüzde 0,60 ila 0,82 karbon aralığında, ince dönüşümlü ferrit ve sementit lamellerinden oluşan perlitik bir mikro yapıya sahip, yüksek-karbonlu bir çeliktir. Perlit önemli olan kombinasyonu sağlar: aşınma direnci için yüksek sertlik ve çatlakların yayılmasını durdurmak için yeterli tokluk. Karbon içeriği, ray çeliğini açıkça inşaat çeliklerinin üzerine yerleştirir ve bileşim sıkı bir şekilde kontrol edilir çünkü karbon, manganez veya silikonun her yüzde 0,1'i rayın aşınma oranını, yorulma mukavemetini ve kaynaklanabilirliğini değiştirir.

Ana Standart Sistemlerdeki Sınıf Kimyası

Ray dereceleri, satın alan ülkenin standart sistemi tarafından tanımlanır ve aynı nominal ray, birçok ulusal versiyonda mevcut olabilir. Aşağıdaki tablo yaygın olarak ticareti yapılan kaliteleri tipik karbon ve manganez aralıklarıyla özetlemektedir.

İki aile öne çıkıyor. U-serisi kaliteler Çin demiryolu çelikleridir: U71Mn en güçlü iş makinesidir, U75V hızlı hatlarda daha yüksek mukavemet için vanadyum ekler ve krom ve vanadyum kaliteleri ağır-haliyat ve çok yüksek sertlik taleplerine hizmet eder. EN 13674-1 ailesi, adında sertlik veya mukavemetle birlikte R tanımını kullanır: R260 standart kalitedir ve R350HT ve R370CrHT gibi kafada sertleştirilmiş kaliteler, şiddetli aşınma koşulları için yüzey sertliğini 350 ila 390 HBW aralığına iter.

Isıl-İşlem Görmüş ve Alaşımlı Raylar

Aşınma talebi düz perlitik kalitenin sağlayabileceğini aştığında cevap kafa sertleştirme veya alaşımlama veya her ikisidir. Kafa sertleştirme, haddelemeden sonra ray kafasının-hatlı bir ısıl işlemidir: kafa hızla soğutulur, böylece R350HT gibi kaliteler için 350 ila 390 HBW yüzey sertliğine sahip ince bir perlit oluşturulurken ağ ve taban daha sert, daha kaynak yapılabilir bir yapıyı korur. Bu, sertliği tam olarak aşınmanın olduğu yerde yoğunlaştırır ve rayın geri kalan kısmının şekillendirilebilir ve kaynaklanabilir kalmasını sağlar; bu nedenle baş-sertleştirilmiş raylar, ağır-hareket hatlarına ve şiddetli virajlara hakim olur. Alaşımlama şununla birlikte çalışır: vanadyum ve krom perliti rafine eder ve mukavemeti artırır; niyobyum mikro-alaşımı ise dayanıklılığı artırır. Şu anda ortaya çıkan krom-molibden ve beynitik raylar gibi en ağır hatlarda kullanılan çok yüksek mukavemet dereceleri, sertliği ve tokluğu perlitik sınırın ötesine itmektedir, ancak bunlar hâlâ aynı standartlar çerçevesi tarafından belirlenmekte ve aynı testlerle doğrulanmaktadır: çekme mukavemeti, yüzey ve çekirdek sertliği, darbe enerjisi ve yorulma davranışı.

Hafif Raylar ve Vinç Rayları

Tüm raylar ana hat rayları değildir. Maden taşımacılığı, hafif endüstriyel hatlar ve geçici hatlar için kullanılan 8 ila 30 kg/m hafif raylar, aşınma direncinin ekonomi ve işlenebilirlikten daha az önemli olduğu düşük hız ve düşük aks yükü olduğundan, 55Q ve Q235 gibi daha yumuşak kalitelerle GB/T 11264'e yuvarlanır. QU70'den QU120'ye kadar QU serisi vinç rayları, portal ve gezer vinç raylarında kullanılır; Bunlar, vinçlerin düz tekerlekleri için tasarlanmış geniş, düz bir kafa ile vinç rayı spesifikasyonuna göre yuvarlanır ve Çin QU rayları, ana hat uygulaması yerine vinç rayı standardı tarafından belirlenen sertlik ve düzlük gereklilikleri ile genellikle U71Mn olarak tedarik edilir. Tedarikte bu ayrım önemlidir: profil, sertlik ve sabitleme sistemi farklı olduğundan, bir ana hat R260 rayı bir vinç rayının veya maden tramvay hattının yerine basitçe değiştirilemez.

Proje Notunun Seçilmesi

Not seçimi bir isim tablosundan değil, proje standardından başlar. Yönetim girdileri aks yükü, yıllık tonaj, maksimum hız, viraj şiddeti ve iklimdir. Yıllık tonajı yüksek ve keskin eğrilere sahip ağır-nakliye hatları, kafa-sertleştirilmiş veya krom-alaşımlı en yüksek sertlik derecelerini seçer, çünkü ray ömrünü yorgunluk değil aşınma belirler. Yüksek-hızlı yolcu hatları, Çin'de U75V veya Avrupa'da R260 gibi yüksek yorulma direncine ve tutarlı sertliğe sahip, yüzey kalitesi gereksinimlerinin sıkılaştırıldığı kaliteleri tercih ediyor. Geleneksel karma-trafik hatları, R260 veya U71Mn standart kaliteleri tarafından iyi bir şekilde sunulmaktadır. Soğuk bölge hatları, minimum servis sıcaklığında darbe-enerjisi gereksinimi ekler; aşındırıcı ortamlar ise alaşımlama veya kaplama gereksinimleri ekleyebilir. Her durumda alıcı, profili, kaliteyi ve geçerli standardı (örneğin, GB/T 2585'e göre 60 kg/m U75V veya EN 13674-1'e göre 60E1 R260) belirtmeli ve teslim edilen kimya ve mekanik değerlerin kalite sınırlarına göre kontrol edilebilmesi için değirmen test sertifikasını talep etmelidir.

Sıkça Sorulan Sorular

S1: Ray çeliği yalnızca yüksek-karbonlu çelik midir?

Yüksek-karbonlu çeliktir ve yüzde 0,60 ila 0,82 karbon içerir, ancak aynı zamanda manganez, silikon ve kalıntılar bakımından da kontrol edilir, hassas bir profile haddelenir ve sertlik, çekme mukavemeti ve yorulma açısından test edilir. Derece ve standart birlikte malzemeyi tanımlar.

S2: R260 ve R350HT arasındaki fark nedir?

R260, minimum çekme mukavemeti 880 MPa olan standart perlitik kalitedir. R350HT de aynı ailedendir ancak ağır taşıma ve yüksek-aşınma hizmetleri için 350 - 390 HBW yüzey sertliğine kadar-sertleştirilmiştir.

S3: U71Mn'deki U ne anlama geliyor?

U öneki, ray çeliğinin Çince adıdır. U71Mn, GB/T 2585'e göre yüzde 0,65 ila 0,76 karbon ve yüzde 1,10 ila 1,40 manganez içeren bir manganez ray çeliğidir.

S4: Virajlarda neden başı-sertleştirilmiş raylar kullanılıyor?

Çünkü eğriler en yüksek aşınma oranlarını oluşturur. Kafa sertleştirme, çalışma yüzeyine tam olarak 350 ila 390 HBW sertliği vererek ray ömrünü aynı eğrideki standart kaliteye kıyasla birkaç kat uzatır.

S5: Demiryolu hatlarında vinç rayları kullanılabilir mi?

Hayır. Vinç rayları, düz vinç tekerlekleri ve düşük hızlar için tasarlanmış farklı bir kafa profiline, sertliğe ve sabitleme sistemine sahiptir. Demiryolu hatları, geçerli standardın demiryolu profilini ve derecesini gerektirir.

S6: Verilen not nasıl doğrulanıyor?

Isı numarası, pota analizi ve mekanik testleri içeren değirmen test sertifikası ile ve kimyanın standardın kalite sınırlarına göre kontrol edilmesiyle. Sertlik, teslimat sırasında portatif bir test cihazı ile ray başlığı üzerinde doğrulanabilir.