Di mana Tekanan Baki Berpunca dari Kimpalan Rel
Kimpalan menyambung rel dengan mencairkan dan{0}}memejalankan semula keluli, dan proses meninggalkan terkunci-dalam tekanan. Pusat kimpalan mencapai lebih 1500 darjah Celsius manakala logam asas kekal pada suhu ambien; apabila logam cair menjadi pejal dan mengecut, logam asas tegar menghalang penguncupan bebas, jadi tegasan tegangan dibekukan ke dalam sendi. Oleh kerana tegasan ini menambahkan tegasan perkhidmatan daripada trafik, kimpalan dengan tegangan sisa yang tinggi ialah kimpalan dengan hayat lesu yang berkurangan dan tapak pilihan untuk retak. Oleh itu, mengawal tegasan sisa adalah bahagian teras kejuruteraan ketahanan kimpalan, bukan kemewahan kemasan.
Taburan Tekanan Merentasi Zon Kimpalan
Tegasan baki dalam kimpalan rel adalah sangat tidak homogen. Dalam arah membujur, tegasan tegangan puncak di pusat kimpalan mencapai 80-90 peratus daripada kekuatan hasil bahan dan mereput ke arah logam asas, kembali pada asasnya kepada sifar melebihi kira-kira 50 mm dari kimpalan. Dalam arah melintang, kemuncaknya ialah 60-70 peratus hasil dan menumpukan 10-20 mm setiap sisi kimpalan dalam zon-panas yang terjejas. Terdapat juga perbezaan kepala ke kaki: kepala rel menyejuk lebih cepat dan membawa puncak tegasan yang lebih tinggi, itulah sebabnya kumpulan kecacatan kimpalan di kepala dan mengapa pemeriksaan bahagian kepala penting.
Kawalan Proses Kimpalan untuk Hadkan Tekanan Baki
Kawalan proses berfungsi dengan meratakan kecerunan suhu semasa mengimpal. Urutan standard ialah prapemanasan campur kimpalan berbilang-berbilang lapisan-tambah kimpalan bersegmen.
Prapemanasan: menaikkan sambungan kepada 200-250 darjah Celsius sebelum mengimpal mengurangkan perbezaan suhu antara kimpalan dan logam asas, mengurangkan tegasan kekangan semasa penyejukan. Pemanasan awal yang terlalu rendah tidak mempunyai kesan; prapanas terlalu tinggi menyebabkan bijirin menjadi kasar.
Lulus berbilang-berbilang lapisan-: kimpalan dibina dalam 3-5 lapisan dan setiap lapisan menyejuk hingga 150-200 darjah Celsius sebelum lapisan seterusnya dimendapkan. Ini mengelakkan kepekatan haba satu laluan tebal dan membolehkan tekanan lapisan berturut-turut mengimbangi satu sama lain.
Kimpalan bersegmen: kimpalan berjalan secara simetri dari pusat kimpalan ke luar supaya haba diagihkan sama rata dan kepekatan haba unilateral tidak tidak mengimbangi medan tegasan.
Digunakan dengan betul, langkah-langkah ini mengurangkan puncak tegasan sisa sebanyak 30-40 peratus, yang diterjemahkan terus kepada hayat kimpalan yang lebih lama di bawah trafik.
Selepas-Rawatan Haba Kimpalan dan Peningkatan Permukaan
Rawatan haba selepas kimpalan menghilangkan kebanyakan tekanan-yang terkunci. Penyepuhlindapan pelega tekanan memanaskan keseluruhan sambungan kepada 550-600 darjah Celsius, menahannya selama 2-3 jam, kemudian menyejukkannya perlahan-lahan dengan relau pada suhu tidak melebihi 50 darjah Celsius sejam. Pemulihan dan penghabluran semula yang berlaku melepaskan tegasan baki, menjadikan puncak membujur di bawah 30 peratus hasil. Pembajaan tempatan kemudian menyasarkan zon terjejas haba kepala rel: memanaskan kepala kepada 400-450 darjah Celcius selama satu jam seterusnya merendahkan puncak tekanan kepala dan meningkatkan rintangan keletihan. Untuk kimpalan rel berkelajuan tinggi, rawatan hentaman ultrasonik ditambah: kesan mekanikal mengubah bentuk permukaan kimpalan secara plastik, mengimbangi sebahagian daripada tegasan tegangan dan meninggalkan lapisan mampatan yang bermanfaat.
Bagaimana Kaedah Kimpalan Membandingkan dan Bagaimana Tekanan Diterima
Kaedah kimpalan menetapkan tahap tegasan garis dasar kerana ketumpatan tenaga sumber haba memacu kecerunan suhu.
| Kaedah kimpalan | Tegasan puncak membujur | Penggunaan biasa |
|---|---|---|
| Kimpalan punggung kilat | Kira-kira 85 peratus daripada hasil | Pada-kimpalan tapak, garisan angkut-biasa dan-berat |
| Kimpalan termit | Kira-kira 60 peratus daripada hasil | Pembaikan kecemasan, lengkung jejari-kecil |
| Kimpalan tekanan gas | 40-50 peratus hasil | Kimpalan-kereta api berkelajuan tinggi |
| Kimpalan laser | Seragam, haba sempit-zon terjejas | Kimpalan rel kilang |
Penerimaan dinilai dengan ukuran. Kaedah lubang buta ialah teknik standard pada-tapak: lubang 1-2 mm digerudi, perubahan terikan direkodkan dan tegasan dikira daripada-hubungan terikan dengan ketepatan kira-kira tambah atau tolak 10 MPa. Pembelauan sinar-X memberikan ketepatan gred-makmal dengan mengukur anjakan kekisi kristal dan kaedah ultrasonik mengimbas kawasan besar tanpa sentuhan. Setiap TB/T 1632-2014, tegasan tegangan sisa membujur pada kimpalan tidak boleh melebihi 150 MPa untuk-kereta api kelajuan tinggi, 200 MPa untuk kereta api jarak jauh dan 250 MPa untuk kereta api laju biasa, dengan taburan kepekatan seragam dan tiada tegasan jelas. Persampelan adalah tiga sendi setiap 100; jika satu gagal, pensampelan berganda akan menyusul, dan kegagalan kedua menggantung kimpalan sehingga parameter proses disemak.
Soalan Lazim
Mengapakah pusat kimpalan membawa tegasan tegangan yang paling tinggi?
Kerana ia adalah titik terpanas dan oleh itu mengecut paling banyak semasa penyejukan, manakala logam asas sejuk di kedua-dua belah menghalang penguncupan. Lebih cepat kecerunan suhu, lebih tinggi terkunci-di puncak.
Bolehkah tekanan sisa dihapuskan sepenuhnya?
Tidak. Penyepuhlindapan melegakan tekanan mengurangkan puncak membujur di bawah 30 peratus hasil, tetapi beberapa tekanan sentiasa kekal. Sasaran kejuruteraan adalah untuk membawanya ke bawah siling penerimaan supaya kimpalan mengekalkan margin keletihannya di bawah beban perkhidmatan.
Kaedah kimpalan manakah yang sesuai dengan-rel berkelajuan tinggi?
Kimpalan tekanan gas menghasilkan puncak membujur terendah, 40-50 peratus hasil, dengan kualiti yang stabil, itulah sebabnya ia lebih disukai untuk-talian berkelajuan tinggi. Kimpalan punggung kilat kekal sebagai kuda kerja untuk pengangkutan berat dan talian biasa.
Berapa banyak pengoptimuman proses boleh mengurangkan tekanan sisa?
Pemanasan awal ditambah berbilang-berbilang lapisan kimpalan-laluan bersegmen biasanya mengurangkan puncak sebanyak 30-40 peratus dan digabungkan dengan rawatan haba selepas kimpalan, tegasan membujur baki berkurangan di bawah 30 peratus hasil.
Apakah had penerimaan bagi tegasan sisa?
Puncak tegangan membujur tidak melebihi 150 MPa untuk-kelajuan tinggi, 200 MPa untuk jarak-berat dan 250 MPa untuk-kereta api laju biasa, dengan taburan seragam dan tiada kepekatan tegasan, disahkan oleh peraturan pensampelan TB/T 1632-2014.
Bagaimanakah tegasan sisa diukur di tapak?
Kaedah lubang buta ialah teknik tapak standard, dengan kira-kira tambah atau tolak ketepatan 10 MPa. Kaedah pembelauan-sinar X dan ultrasonik digunakan di mana ketepatan yang lebih tinggi atau-pengimbasan kawasan yang besar diperlukan.