Fishplate Värmebehandlingsprocessoptimering och schema för förbättring av rälsfogens utmattningstyrka
Vilka är utmattningsfelmekanismen och de huvudsakliga påverkande faktorerna för skarven?
Utmattningsbrottsmekanismen i fiskplåtskarven ärsprickinitiering och fortplantning under alternerande stress. Under tågdrift finns en viss styvhetsmutation vid rälsleden. Hjul-rälsbelastningen överförs till fiskplattan genom skenan, vilket gör att fiskplattan utsätts för upprepade drag- och tryckomväxlande spänningar runt bulthålen och i ändarna. Mikrosprickor initieras först i spänningskoncentrationsområden, och mikrosprickorna fortsätter att fortplanta sig under växelvis spänning. När spricklängden når det kritiska värdet spricker fiskplattan. De huvudsakliga påverkande faktorerna inkluderar tre aspekter: för det första,materialprestandafaktorer. Om 45#-stålet som vanligtvis används för fiskplåtar inte utsätts för rimlig värmebehandling, är dess draghållfasthet och seghet otillräcklig, och sprickor är benägna att uppstå i spänningskoncentrationsområden; andra,strukturella faktorer. Periferin av bulthålen och ändarna på fiskplattan är spänningskoncentrationsområden. Om hålens periferi inte är avfasad, kommer spänningskoncentrationsfaktorn att öka kraftigt, vilket påskyndar sprickinitiering; tredje,processfaktorer. Orimliga värmebehandlingsprocessparametrar, såsom för låg härdningstemperatur och otillräcklig härdningstid, kommer att leda till ojämn metallografisk struktur hos fiskplattan, kvarvarande spänningar och minskad utmattningsmotstånd. Dessutom kommer linjens underhållsskick också att påverka utmattningsfel. För stor höjdskillnad vid skenleden kommer att öka den extra spänningen på fiskplattan och förkorta livslängden.
Vilka är kärnprocessparametrarna och optimeringsmetoderna för härdning och härdning av värmebehandling för fiskplattor?
Kärnprocessen för härdning och härdning av värmebehandling för fiskplattor ärsläckning + hög-temperaturtempering. Kärnprocessparametrarna inkluderar fem aspekter: kylningstemperatur, hålltid, kylhastighet, anlöpningstemperatur och anlöpningstid. För 45# stålplåtar är det optimerade intervallet för härdningstemperatur 830-850 grader. För låg temperatur kommer att leda till otillräcklig austenitisering, och det kommer att finnas olöst ferrit i den metallografiska strukturen, vilket minskar hållfastheten hos fiskplattan; för hög temperatur leder till grova korn och minskad seghet. Hålltiden anpassas efter fiskplattans tjocklek. För fiskplåtar med en tjocklek på 20 mm är hålltiden optimerad till 60-90 minuter för att säkerställa fullständig austenitisering inuti materialet. Kylningshastigheten antar metoden förvattensläckning och oljekylning. Den kylda fiskplattan kyls först till 300 grader i vatten och överförs sedan till olja för kylning. Denna metod kan minska härdningsspänningen och undvika sprickbildning i fiskplattan. Tempereringstemperaturen är optimerad till 550-580 grader, och anlöpningstiden är optimerad till 120-150 minuter. Högtemperaturhärdning kan omvandla den metallografiska strukturen till härdad sorbit, som har både hög hållfasthet och hög seghet, och avsevärt kan förbättra utmattningsmotståndet. Optimeringsmetoden använder den ortogonala testmetoden, med draghållfasthet och slagseghet som bedömningsindikatorer, och optimerar kombinationen av fem processparametrar för att slutligen bestämma den optimala parameterkombinationen, så att draghållfastheten för fiskplattan är större än eller lika med 650MPa och slagsegheten större än eller lika med 30J/cm².
Vilken är den ytförstärkande behandlingsprocessen och vilken funktion har bulthålets periferi?
Ytförstärkningsbehandlingen av fiskplattans bulthåls periferi antar en sammansatt process avrullförstärkning + uppkolningsbehandling. Rullförstärkning är den första processen. Ett speciellt rullverktyg används för att applicera tryck på ytan runt bulthålet, vilket orsakar plastisk deformation på ytan runt hålet, vilket bildar ett arbets-härdat lager med en tjocklek på 0,2-0,3 mm. Hårdheten på det-härdade lagret kan nå HV350 eller mer, vilket är 30 % högre än matrishårdheten. Rullförstärkning kan också minska ytjämnheten runt hålet till under Ra0,8 och minska spänningskoncentrationskällor. Karbureringsbehandling är den andra processen. Den rullade fiskplattan placeras i en uppkolningsugn och hålls vid en temperatur av 920-940 grader i 4-6 timmar för att tillåta kolatomer att tränga in i ytan runt hålet. Tjockleken på det uppkolade skiktet regleras till 0,8-1,0 mm, och kolinnehållet i det uppkolade skiktet är 0,8%-1,0%. Efter uppkolningsbehandling krävs lågtemperaturhärdning vid en temperatur på 180-200 grader i 60 minuter för att eliminera kvarvarande stress som genereras under uppkolningsprocessen. Kompositförstärkningsprocessen har två huvudfunktioner: för det första förbättrar den hårdheten och slitstyrkan hos ytan runt hålet, vilket förhindrar friktion och slitage mellan bulten och hålets periferi; för det andra bildar det kvarvarande tryckspänning på ytan runt hålet, vilket kan kompensera en del av den alternerande dragspänningen, minska sannolikheten för sprickinitiering och öka utmattningshållfastheten hos fiskplattan med mer än 40 %.
Vilka är de differentierade designpunkterna för värmebehandlingsprocesser mellan nationell standard och utländsk standard fiskplattor?
Den differentierade designen av värmebehandlingsprocesser mellan nationell standard och utländsk standard fiskplattor härrör från skillnaderna i deras material och servicekrav. National standard fishplates använder huvudsakligen 45# stål, anpassade till nationell standard 60kg/m och 75kg/m räls, medan utländska standard fishplates mestadels använder europeisk standard C45E stål, anpassad till UIC60 och UIC54 skenor.Differentiering av släckningsprocesser: Släckningstemperaturen för nationell standard 45 # stålfiskplattor är 830-850 grader, med vattensläckning och oljekylning; släckningstemperaturen för främmande standard C45E stålfiskplattor är 820-840 grader, med luftkylning. Eftersom C45E-stål har bättre härdbarhet kan enhetlig martensitstruktur erhållas genom luftkylning, vilket undviker sprickrisken orsakad av vattenkylning.Differentiering av härdningsprocesser: Tempereringstemperaturen för nationell standard fiskplattor är 550-580 grader, och anlöpningstiden är 120 minuter, i syfte att erhålla härdad sorbitstruktur; anlöpningstemperaturen för främmande standard fiskplattor är 520-550 grader, och anlöpningstiden är 150 minuter, i syfte att erhålla härdad troostitstruktur, som har högre styrka och är lämplig för behoven hos europeiska tunga transportlinjer.Ytförstärkande differentiering: National standard fishplates anta kompositförstärkningsprocessen av valsning + uppkolning; fiskplattor av främmande standard använder en förstärkningsprocess för kulblästring, vilket kan bilda kvarvarande tryckspänning på den övergripande ytan av fiskplattan, mer lämpad för underhållsläget för europeiska linjer.
Vilka är testartiklarna och acceptansstandarderna för värmebehandlingskvaliteten på fiskplattor?
Testobjekten för värmebehandlingskvaliteten hos fiskplattor inkluderar fyra kärnpunkter:metallografisk strukturtestning, mekanisk egenskapstestning, ythårdhetstestning och restspänningstestning. Metallografisk strukturtestning använder ett metallografiskt mikroskop för att observera fiskplattans mikrostruktur. Den kvalificerade strukturen för nationell standard fiskplattor är härdat sorbit, kornstorleksgraden större än eller lika med 8, och ingen nätverksferrit eller grova korn är tillåtna; den kvalificerade strukturen av främmande standard fiskplattor är härdad troostit, kornstorleken större än eller lika med 7. Testning av mekaniska egenskaper inkluderar draghållfasthet, sträckgräns, töjning och slagseghet. För nationell standard fiskplåtar, draghållfasthet Större än eller lika med 650 MPa, sträckgräns Större än eller lika med 355 MPa, töjning Större än eller lika med 16%, slagseghet Större än eller lika med 30J/cm²; för främmande standard fiskplåtar, draghållfasthet Större än eller lika med 700 MPa, sträckgräns Större än eller lika med 400 MPa, töjning Större än eller lika med 14%, slagseghet Större än eller lika med 25J/cm². Ythårdhetstestning använder en Rockwell hårdhetstestare för att detektera hårdheten runt bulthålen. Ythårdheten för nationell standard fiskplåtar är HRC28-32, och den för utländska standard fiskplattor är HRC30-35. Restspänningstestning använder ett röntgenspänningsmätinstrument för att upptäcka restspänningen runt bulthålen. Det återstående tryckspänningsvärdet bör vara större än eller lika med 100 MPa, och ingen kvarvarande dragspänning tillåts. Acceptansstandarden är att alla fyra testobjekten är kvalificerade. Provtagningsförhållandet för varje parti fiskplattor är inte mindre än 5 %. Om det finns okvalificerade föremål krävs dubbelprovtagning. Om de fortfarande är okvalificerade kommer hela partiet att skrotas.