Bėgių medžiagų ir mechaninių savybių skirtumai
Kokios yra pagrindinės įprastų nacionalinių standartinių bėgių medžiagų charakteristikos?
Pagrindinės nacionalinių standartinių bėgių medžiagos yra U71Mn ir U75V, kurių kiekviena tinka įvairiems scenarijams. U71Mn anglies kiekis yra 0,65 %-0,76 %, o mangano kiekis – 1,10 %-1,50 %, pasižymintis geru stiprumu ir kietumu, todėl jis yra tinkamiausia medžiaga paprastiems geležinkeliams. U75V pasiekia mikrolydymą pridedant 0,04%-0,12% vanadžio, kuris labai pagerina stiprumą ir atsparumą dilimui, ir yra labiau tinkamas sunkiasvoriams geležinkeliams ir kai kuriems greitiesiems geležinkeliams. Abi medžiagos griežtai kontroliuoja fosforo ir sieros kiekį, mažesnį arba lygų 0,030%, kad būtų užtikrintas stabilus veikimas ir išvengta linijos gedimų, atsirandančių dėl medžiagų defektų. Jų mechaninių charakteristikų konstrukcija atitinka įvairius vidaus geležinkelių eksploatavimo poreikius ir gali atlikti patikimą vaidmenį tiek įprastose greitųjų, tiek sunkiųjų krovinių linijose.
Kokios yra išskirtinės užsienio standartinių bėgių medžiagų savybės, palyginti su nacionaliniais standartais?
Užsienio standartinių bėgių medžiagos yra tiksliai optimizuotos pagal regioninius eksploatavimo poreikius, sudarant skirtingas charakteristikas nuo nacionalinių standartų. Europos UIC standarte dažniausiai naudojama S355Jr medžiaga, kurios anglies kiekis yra mažesnis arba lygus 0,22%, o takumo riba yra didesnė arba lygi 355 MPa, kuri pasižymi puikiu suvirinamumu ir tinka tankiam Europos geležinkelių tinklui. Amerikos AAR standartas apima AAR M102 Grade 115 medžiagą, kurios tempiamasis stipris yra didesnis nei 790 MPa arba lygus 790 MPa, daugiausia dėmesio skiriant atsparumo nuovargiui didinimui, tinkama esant didelei ašies apkrovai ir gabenant didelius{8}}atstumus. Rusiškuose GOST standartiniuose bėgiuose pridedami lydinio elementai, pvz., chromas ir nikelis, pasižymintys išskirtiniu atsparumu žemai temperatūrai, kurie gali prisitaikyti prie šaltų regionų aplinkos. Užsienio standartinės medžiagos daugiau dėmesio skiria tikslingam veikimo gerinimui, o ne universaliam nacionalinių standartų dizainui ir gali patenkinti specialių eksploatavimo sąlygų poreikius.
Kaip medžiagų skirtumai įtakoja bėgių atsparumą tempimui?
Bėgių medžiagų sudėties santykis tiesiogiai nulemia tempimo stiprumą, todėl šiame rodiklyje yra akivaizdžių nacionalinių ir užsienio standartų skirtumų. Nacionalinio standarto U75V bėgių tempiamasis stipris gali siekti daugiau nei 980 MPa, daug didesnis nei įprastų medžiagų, kurios gali veiksmingai atlaikyti sunkiųjų-traukinių bėgių slėgį. Europos S355Jr medžiagos tempiamasis stipris yra tarp 510-680 MPa, o tai yra mažesnis nei nacionalinių standartinių sunkiųjų{13} medžiagų, tačiau to pakanka, kad patenkintų Europos eksploatavimo poreikius, daugiausia atsižvelgiant į vidutines ir mažas apkrovas. Amerikietiška AAR M102 Grade 115 medžiaga pasižymi puikiu atsparumu tempimui dėl didelio lydinio santykio ir gali susidoroti su įtempių poveikiu, kurį sukelia dažni paleidimai ir sustojimai. Anglies, mangano, vanadžio ir kitų elementų kiekio medžiagoje reguliavimas yra pagrindinė priemonė norint pasiekti skirtingus tempimo stiprio lygius, tiesiogiai atitinkančius linijos laikančiųjų projektavimo standartus.
Kuo skiriasi skirtingų medžiagų bėgių suvirinimo procesai?
Medžiagos charakteristikos lemia suvirinimo proceso pasirinkimą, taip pat yra didelių nacionalinių ir užsienio standartinių bėgių suvirinimo būdų skirtumų. Nacionalinio standarto U71Mn bėgiai dažniausiai naudoja staigiojo suvirinimo procesą, kurio metu reikia kontroliuoti 800–900 laipsnių pakaitinimo temperatūrą ir 100–120 MPa slėgį, kad būtų užtikrinta, jog suvirintos jungties stiprumas atitiktų netauriojo metalo stiprumą. Dėl savo gero suvirinamumo Europos S355Jr medžiaga gali pritaikyti suvirinimą dujų slėgiu, kuris yra patogesnis naudoti, kai suvirinimo temperatūra kontroliuojama 1200–1300 laipsnių, o konstrukcijos lankstumas yra didesnis. Amerikietiškiems AAR standartiniams bėgiams reikia naudoti specialias suvirinimo medžiagas, kuriose yra nikelio ir molibdeno, kad būtų užtikrintas suvirintos jungties tvirtumas ir stiprumas. Suvirinimo proceso pasirinkimo esmė yra prisitaikyti prie cheminės medžiagos sudėties, kad būtų išvengta jungties gedimo dėl netinkamo suvirinimo ir įtakos bendrai linijos saugai.
Kodėl sunkiasvorėms{1}}traukų linijoms pirmenybė teikiama mikrolydiniams bėgiams, pvz., U75V?
Sunkiųjų{0}}traukų linijų eksploatacinės charakteristikos lemia aukštus jų reikalavimus bėgių medžiagoms, o mikro legiruoti bėgiai, tokie kaip U75V, yra optimalus pasirinkimas. Sunkios-traukos linijos turi dideles traukinio ašių apkrovas ir didelius transportavimo kiekius, o bėgiai ilgą laiką turi atlaikyti didžiulį ratų-kontakto slėgį. Įprastos medžiagos yra linkusios nusidėvėti, deformuotis ir turėti kitų problemų. Apdorojant vanadžio mikrolydinį, U75V pasižymi dideliu grūdėtumo rafinavimo efektu, o jo kietumas ir atsparumas dilimui labai pagerėjo, o tai gali sumažinti susidėvėjimo greitį sunkiomis{8}}gabenimo sąlygomis. Jo didesnis atsparumas tempimui ir takumo riba gali veiksmingai atsispirti nuovargio žalai, kurią sukelia pasikartojančios traukinio apkrovos, ir pailginti bėgių tarnavimo laiką. Lyginant su įprastomis medžiagomis, mikro legiruoti bėgiai gali sumažinti techninės priežiūros ir keitimo dažnumą, prisitaikyti prie didelio{11}}stiprumo ir ilgo ciklo{12}}sunkių vilkimo linijų poreikių ir užtikrinti linijos stabilumą.