Bėgio smaigalio medžiagos parinkimo suderinamumas su pabėgių tvirtinimo metodais
Kokie yra pagrindiniai anglinio plieno ir legiruotojo plieno geležinkelio smaigalių veikimo skirtumai?
Anglies plieno smaigai pagaminti iš Q235 arba 45 plieno. Pagrindinės jų eksploatacinės savybės yra vidutinio stiprumo, geras tvirtumas ir maža kaina. Jų tempiamasis stipris yra didesnis arba lygus 450 MPa, kietumas mažesnis arba lygus HB200, jie puikiai apdirbami, todėl tinkami masinei gamybai. Kita vertus, legiruotojo plieno smaigaliai pridėjo legiruojančių elementų, tokių kaip chromas, manganas ir vanadis. Po terminio apdorojimo jų tempiamasis stipris yra didesnis arba lygus 800 MPa, o kietumas gali siekti HB280-320. Jų stiprumas ir atsparumas nuovargiui yra daug pranašesni už anglinio plieno smaigalius. Legiruotojo plieno spygliai taip pat turi didesnį atsparumą dilimui, atsparūs sriegio dilimui, kurį sukelia ilgalaikė{14}}vibracija. Abu yra palyginti silpni atsparūs korozijai, todėl norint pagerinti jų apsaugines savybes, reikia apdoroti paviršių. Anglies plieno smaigai tinka įprastoms greičio linijoms ir stočių bėgiams; legiruotojo plieno smaigai yra tinkami didelės{15}}greičių, didelės apkrovos linijoms ir gali atlaikyti didesnį apkrovos poveikį.
Kokioms specialioms linijoms tinka nerūdijančio plieno spygliai ir kodėl įprastose linijose jie naudojami rečiau?
Nerūdijančio plieno bėgių spygliai (dažniausiai pagaminti iš 304 arba 316 nerūdijančio plieno) pasižymi puikiu atsparumu korozijai ir daugiausia tinka linijoms pakrančių druskos purškimo zonose, chemiškai užterštose vietose ir drėgnoje aplinkoje, pavyzdžiui, tuneliuose. Šiose vietose yra atšiauri korozinė aplinka ir net apdorojant paviršių anglinio plieno ir legiruotojo plieno bėgių spygliai yra linkę rūdyti, todėl sumažėja tvirtinimo stiprumas. Kita vertus, nerūdijančio plieno bėgių spygliai užtikrina ilgalaikę apsaugą nuo korozijos-nereikalaujant priežiūros. Pagrindinė nerūdijančio plieno bėgių spyglių riboto naudojimo įprastose linijose priežastis yra didelė jų kaina; jie kainuoja 5-8 kartus daugiau nei anglinio plieno bėgių spygliai, o tai žymiai padidina statybos sąnaudas. Be to, nerūdijančio plieno vikšrų spyglių kietumas ir sriegio stiprumas yra mažesnis, palyginti su legiruotojo plieno vikšrų spygliais, todėl jie linkę nuimti sriegius sunkiose{11}}apkrovos linijose. Todėl jie tinka tik nedidelės apkrovos linijoms ypatingoje korozinėje aplinkoje.
Kodėl sieros inkaravimo metu pirmenybė teikiama anglinio plieno vikšrų smaigai, o ne legiruotojo plieno vikšrų smaigaliai?
Sieros inkaravimas fiksuoja bėgių spyglius per sieros skiedinio sukibimo jėgą. Pirmenybė teikiama anglinio plieno bėgių spygliams pirmiausia dėl to, kad jų paviršiaus šiurkštumas yra vidutinis, todėl geriau sukimba su sieros skiediniu. Anglies plieno bėgių spyglių oksido mastelis ir mikro-šiurkštumas padidina mechaninę jungties jėgą tarp smaigalių ir sieros skiedinio, todėl tvirtinimas yra stabilesnis. Legiruotojo plieno vikšrų spygliai, paprastai apdoroti termiškai{4}}, turi lygų paviršių ir didelį kietumą, todėl silpnėja sukibimas su sieros skiediniu, o po tvirtinimo jie linkę atsilaisvinti dėl vibracijos. Sieros{6}}inkarinės linijos dažniausiai yra įprastos greičio linijos arba stoties linijos su santykinai mažomis apkrovomis; anglinio plieno bėgių spyglių stiprumas yra pakankamas jų reikalavimams, todėl nereikia naudoti didelio-stiprumo legiruotojo plieno spyglių. Be to, anglinio plieno bėgių spyglių šiluminio plėtimosi koeficientas yra artimesnis sieros skiedinio koeficientui, todėl temperatūros pokyčių metu atsiranda sinchroninė deformacija ir sumažėja delaminacijos tikimybė.
Kokias pagrindines charakteristikas turi turėti spygliuočių medžiagos, tinkamos tvirtinti derva?
Inkaravimas su derva fiksuoja bėgių spyglius per dervos inkaravimo agento sukibimo ir tvirtinimo jėgą. Tinkamos bėgių smailių medžiagos turi turėti tris pagrindines charakteristikas: didelį stiprumą, didelį kietumą ir švarų paviršių. Inkaravimas iš dervos daugiausia naudojamas didelės-greitos, sunkios{3}}apkrovos linijose. Spygliai turi atlaikyti didžiules ištraukimo{5}}ir šlyties jėgas; todėl legiruotasis plienas turi būti parinktas taip, kad būtų užtikrintas didesnis arba lygus 800 MPa atsparumas tempimui ir atsparumas apkrovos smūgiams. Smaigalio paviršius turi būti nuvalytas smėliasrove, kad būtų pašalintos oksido nuosėdos ir alyva, o paviršiaus šiurkštumas Ra yra reguliuojamas tarp 6,3–12,5 μm, kad padidėtų sukibimo plotas su dervos tvirtinimo priemone ir pagerintų tvirtinimo jėgą. Smaigalio kietumas turi būti didesnis arba lygus HB280, kad būtų išvengta plastinių deformacijų tvirtinimo ir priežiūros metu. Be to, spygliuočių medžiagos šiluminio plėtimosi koeficientas turi būti artimas dervos inkaravimo agento koeficientui, kad būtų išvengta tvirtinimo medžiagos įtrūkimų dėl temperatūros pokyčių.
Kodėl mechaniniu tvirtinimo būdu (pvz., sraigtiniais smaigaliais) turi būti naudojamos legiruotojo plieno medžiagos?
Mechaninis inkaravimas užtikrina fiksavimą, kai smaigalio sriegiai sujungiami su iš anksto{0}}įdėta įvore į pabėgį. Sraigtiniai smaigaliai, kaip pagrindinė mechaninio inkaravimo sudedamoji dalis, turi būti pagaminti iš legiruotojo plieno, o tai lemia jų įtempių charakteristikos. Pirma, mechaninis inkaravimas nepriklauso nuo klijų; jis perduoda apkrovas tik per mechaninį blokavimą tarp smaigalio sriegių ir įvorės. Smaigalys turi atlaikyti didžiulę traukos jėgą ir sukimo momentą. Anglies plienas nėra pakankamai tvirtas ir labai linkęs slysti arba lūžti. Antra, bebalastiniai bėgiai plačiai naudojami greitųjų geležinkelių-ir keleivių{7}} linijose, kurioms keliami itin aukšti bėgių kelio lygumo reikalavimai. Po gesinimo ir grūdinimo legiruotojo plieno smaigaliai užtikrina išskirtinį matmenų stabilumą, efektyviai atsparūs plastinei deformacijai, kurią sukelia ilgalaikė-traukinio vibracija. Be to, legiruotojo plieno spyglių paviršius gali būti apdirbamas, kad būtų pasiektas didesnis sriegio tikslumas, todėl su iš anksto{11}}įterptomis movomis pasiekiamas minimalus sukibimo tarpas, geresnis išankstinės apkrovos išlaikymas ir išvengiama smaigalių atsipalaidavimo. Galiausiai, dėl paviršiaus apdorojimo, pvz., cinko įsiskverbimo, legiruotasis plienas pasižymi geresniu nuovargiu ir atsparumu korozijai, palyginti su anglies plienu, užtikrinant, kad smaigalys nesuges per savo tarnavimo laiką. Todėl,Greitųjų{0}}geležinkelio bebalastinių bėgių techninės sąlygosaiškiai numato, kad sraigtiniai smaigaliai turi būti gaminami naudojant 40Cr arba lygiaverčio stiprumo legiruotą plieną.