Ką neša slėgio plokštė
Slėgio plokštė yra tarp bėgio pagrindo ir pabėgio arba pagrindo plokštės, paskirsto tvirtinimo sistemos suspaudimo jėgą per bėgio koją ir padeda išlaikyti bėgelį iš šono. Jis mato kintantį apkrovos spektrą: kiekvienas rato pravažiavimas padidina suspaudimo impulsą, o lenkimas – šoninį lenkimą. Plokštė, kuri netenka stiprumo arba atsiranda įtrūkimų, pakeičia viso tvirtinimo komplekto apkrovos pasiskirstymą, bėgelis pradeda judėti po ja. Todėl atsparumas nuovargiui, gebėjimas atlaikyti milijonus apkrovos ciklų be įtrūkimų, yra pagrindinė plokštės medžiagos konstrukcinė savybė, kuri sukuriama terminio apdorojimo krosnyje, o ne braižymo biure. Dvi naudojamos plieno šeimos – vidutinio anglies plienas C45 ir spyruoklinis plienas 60Si2Mn – pasirinktos būtent dėl šios priežasties: abu gerai reaguoja į terminį apdorojimą, o proceso kelias nusprendžia, ar plokštė tarnaus metus, ar sugenda per mėnesius.
C45 gesinimas ir temperavimas, palyginti su normalizavimu
| Turtas | Užgesintas ir grūdintas | Normalizuotas |
|---|---|---|
| Tempimo stiprumas | 600 MPa ir daugiau | Apie 500 MPa |
| Smūgio tvirtumas | 30 J kvadratiniam cm ir daugiau | Iki maždaug 20 J vienam kvadratiniam cm |
| Nuovargio riba | 250 MPa ir daugiau | Iki maždaug 180 MPa |
| Mikrostruktūra | Grūdintas sorbitas | Perlitas ir feritas |
| Santykinis tarnavimo laikas | 100 procentų | Apie 60 proc |
Grūdinant ir grūdinant susidaro grūdintas sorbitas – struktūra, kurioje didelis stiprumas derinamas su kietumu, todėl plokštė atspari kintamam traukinio apkrovų gniuždymui ir ratų plokštumų poveikiui. Normalizuota struktūra, perlitas ir feritas, turi mažesnį kietumą, o nuovargio įtrūkimai anksti atsiranda įtempių koncentracijos taškuose, tokiuose kaip skylių kraštai ir sekcijų kampai. Nuovargio ribos skirtumas, 250 MPa ir 180 MPa, tiesiogiai paverčiamas gyvybe: esant tokiam pačiam apkrovos spektrui, normalizuota plokštelė tarnauja tik apie 60 procentų. Komponento, kuris stovi kelyje daugelį metų, papildomos gesinimo ir grūdinimo maršruto išlaidos yra daug kartų padengiamos patikrinimo ir pakeitimo sąnaudomis.
60Si2Mn plokščių paviršiaus grūdinimas
Ten, kur plokštė taip pat turi būti atspari trinčiai nuo bėgio kojelės, 60Si2Mn klasės spyruoklinio plieno paviršius grūdinamas indukciniu kaitinimu ir greitu aušinimu. Paviršius siekia HRC 45–50 su tankiu martensitiniu sluoksniu, kuris padidina atsparumą dilimui daugiau nei du kartus. Dar svarbiau nuovargiui, kad sukietėjęs paviršiaus sluoksnis turi liekamąjį gniuždymo įtempį, kuris panaikina dalį tempimo lenkimo įtempių, atsirandančių dėl traukinio apkrovų, padidindamas nuovargio ribą 25–30 procentų. Struktūra sąmoningai sudaryta iš dviejų-sluoksnių: atsparus dilimui-apvalkalas išorėje ir kietas grūdintas šerdis viduje, todėl dizainas vadinamas kietu išorėje ir kietu viduje. Dėl šio derinio paviršiaus sukietintos 60Si2Mn plokštės yra tinkamiausias pasirinkimas sunkioms{15}}vilkimo linijoms, kuriose dilimas ir nuovargis veikia kartu. Turi būti nurodytas ir kietėjimo gylis, ir šerdies kietumas, nes per plonas korpusas susidėvi, o per kietas – praranda tvirtumą.
Užgesinkite įtrūkimus ir jų prevencija
Gesinimo įtrūkimai yra klasikinis terminio apdorojimo defektas ir atsiranda dėl trijų priežasčių. Pirma, per greitas kaitinimas sukuria didelį temperatūros skirtumą tarp paviršiaus ir šerdies bei didelį šiluminį įtampą. Antra, per greitai aušinant gesinant, austenito transformacijos į martensitą įtempis viršija vietinį plieno stiprumą. Trečia, aštrūs kampai ir skylių kraštai be nuožulnų veikia kaip įtempių koncentratoriai, kur transformacijos įtempis išsikrauna. Prevencinės priemonės yra standartinės: kaitinkite žingsniais, kad temperatūros skirtumas išliktų mažas, gesinkite rūšiuotoje terpėje, pvz., nitratų vonelėje, kad sulėtintumėte aušinimą, ir kiekvieną aštrų kampą ir skylės kraštą nusklembkite 0,5 mm ar didesniu spinduliu prieš sukietėjimą. Plokštė su gesinimo įtrūkimu yra laužas, nes plyšys atsidaro veikiant apkrovai ir perauga į nuovargio gedimą, todėl prevencijos kaina yra daug mažesnė nei defekto kaina.
Kietumo priėmimas ir klaidingų vertybių pavojus
Kietumas yra parduotuvės{0}}grindų vartai terminio apdorojimo kokybei užtikrinti. Grūdintos ir grūdintos C45 plokštės HRC turi būti nuo 22 iki 28, o paviršiuje sukietintos 60Si2Mn plokštės – nuo 45 iki 50 HRC. Jei kietumas yra per didelis, didesnis nei HRC 55, plokštė tampa trapi: atsparumas smūgiams sumažėja daugiau nei 40 procentų ir plokštė gali lūžti veikiant smūgio apkrovai, o didžiausia rizika kyla esant žemai žiemos temperatūrai. Jei kietumas yra per mažas, mažesnis nei HRC 35, stiprumas ir atsparumas dilimui yra nepakankami, veikiant šoninei bėgio apkrovai, plokštė plastiškai deformuojasi, kontaktiniame paviršiuje susidaro laiptelis, bėgis pradeda šliaužti į šoną ir platinti gabaritą. Abu gedimo režimai sutrumpina plokštės tarnavimo laiką ir destabilizuoja tvirtinimo sistemą, todėl priėmimo bandymas apima tam tikro partijos dalių skaičiaus kietumo matavimą.
Įdiegtų plokščių patikrinimai vietoje
Vietoje terminio apdorojimo būklė tikrinama be laboratorinės įrangos. Nešiojamas Rockwell kietumo matuoklis matuoja paviršiaus kietumą ir patvirtina juostą: HRC 22–28 grūdintam ir grūdintam C45, o HRC 45–50 – grūdinto paviršiaus -60Si2Mn. Paviršius tiriamas dėl įtrūkimų, dekarbonizacijos ir deformacijų; bet kuris iš jų atmeta plokštelę. Patyrę inspektoriai taip pat naudoja garso testą: užgesinta ir grūdinta plokštelė skamba giliu tonu, paviršinė{11}}sukietėjusi plokštelė – aišku, o užkimęs tonas rodo vidinį įtrūkimą. Įtarus partiją, prieš išleidžiant plokštes į pėdsaką imami mėginiai atsparumo smūgiams bandymui patvirtinti, kad būtų atliktas terminis apdorojimas. Tie patys patikrinimai taikomi ir gaunamoms prekėms, o pirkėjas techninėje sutartyje turi nurodyti kietumo langą, mėginių ėmimo dažnį ir tyrimo metodą.
Kodėl slėgio plokštelių gesinimas ir grūdinimas yra geriau nei normalizavimas?
Nes susidaro grūdintas sorbitas, kuriame tvirtumas derinamas su kietumu. Nuovargio riba pakyla nuo maždaug 180 MPa iki 250 MPa, o tarnavimo laikas maždaug dvigubai ilgesnis, palyginti su normalizuota to paties plieno plokšte.
Kokio kietumo turėtų būti slėgio plokštė?
Grūdintos ir grūdintos C45 plokštės HRC turi būti 22–28, o paviršiuje sukietėjusios 60Si2Mn plokštės – HRC 45–50. Vertės, viršijančios HRC 55, rizikuoja trapiu lūžimu, o mažesnės nei HRC 35 – plastinės deformacijos.
Kaip išvengiama gesinimo įtrūkimų?
Pakopinis kaitinimas, gradacija nitratų vonelėje ir kiekvieną aštrų kampą bei skylės kraštą nusklembiant 0,5 mm ar didesniu spinduliu. Nuožulniai pašalina įtempių koncentracijos taškus, kur transformacijos įtempis sulaužo plieną.
Kas atsitiks, jei plokštė per kieta?
Plokštė tampa trapi, o atsparumas smūgiams sumažėja daugiau nei 40 procentų. Jis gali lūžti veikiant traukinio smūgio apkrovai, o rizika yra didžiausia šaltomis žiemos sąlygomis, todėl kietumas, didesnis nei HRC 55, nepriimamas.
Kaip vietoje tikrinama terminio apdorojimo kokybė?
Su nešiojamu Rockwell kietumo matuokliu prieš nurodytą langą, vizualiu įtrūkimų ir dekarbonizavimo patikrinimu bei garso bandymu plaktuku. Užkimęs tonas rodo vidinį įtrūkimą, o įtartinos partijos atliekamos atsparumo smūgiams bandymams.
C45 ar 60Si2Mn, kuri medžiaga sunkioms{3}}traukimo plokštėms?
60Si2Mn su paviršiaus grūdinimu yra sunkus pasirinkimas: HRC 45–50 paviršius atsparus bėgio pėdos trinčiai, o liekamasis gniuždymo įtempis padidina nuovargio ribą 25–30 proc., o kieta šerdis apsaugo nuo lūžių.