เทคโนโลยีการเสริมความแข็งแกร่งของการไล่ระดับวัสดุแผ่นปลาและโซลูชั่นการปรับปรุงประสิทธิภาพความล้าของข้อต่อ
อะไรคือรูปแบบหลักและสาเหตุของความเสียหายเมื่อยล้าของข้อต่อแผ่นปลา?
รูปแบบหลักของความเสียหายจากความเมื่อยล้าของข้อต่อแผ่นปลามีสามประเภท: รอยแตกรอบรูโบลต์ การสึกหรอของพื้นผิวสัมผัส และการแตกหักของร่างกาย รอยแตกรอบๆ รูสลักเกลียวเป็นรูปแบบความเสียหายที่พบบ่อยที่สุด สาเหตุก็คือปัจจัยความเข้มข้นของความเค้นที่รูโบลต์มีค่าสูงถึง 3.0 และภายใต้การทำงานของโหลดสลับรางล้อ- รอยแตกเมื่อยล้าจะเกิดขึ้นรอบๆ รูก่อน สาเหตุของการสึกหรอที่พื้นผิวสัมผัสคือการเคลื่อนตัวของรางที่ข้อต่อทำให้เกิดการเลื่อนสัมพัทธ์ระหว่างแผ่นปลากับราง แรงเสียดทานจากการเลื่อนจะทำให้โลหะหลุดลอกบนพื้นผิวสัมผัส เมื่อความลึกของการสึกหรอเกิน 0.5 มม. จะส่งผลต่อระดับความพอดีของข้อต่อ สาเหตุของการแตกหักของร่างกายคือความต้านทานต่อความล้าของวัสดุแผ่นปลาไม่เพียงพอ เมื่อรอยแตกขยายไปจนถึงความยาววิกฤติ แผ่นปลาจะเกิดการแตกหักกะทันหัน ความเสียหายประเภทนี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ข้อต่อของสายลากจูงหนัก- ความเสียหายจากความเมื่อยล้าของข้อต่อแผ่นปลายังเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกระบวนการติดตั้งอีกด้วย แรงบิดโบลต์ที่ไม่เพียงพอจะนำไปสู่ช่องว่างของข้อต่อที่เพิ่มขึ้นและความเข้มข้นของความเครียดที่เข้มข้นขึ้น แรงบิดที่มากเกินไปจะนำไปสู่การเสียรูปพลาสติกของแผ่นปลาและลดความต้านทานต่อความเมื่อยล้า นอกจากนี้ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมยังเป็นแรงจูงใจที่สำคัญสำหรับความเสียหายอีกด้วย การกัดกร่อนในแนวชายฝั่งจะเร่งการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว และอุณหภูมิต่ำในแนวเทือกเขาแอลป์จะลดความเหนียวของแผ่นปลา และเพิ่มความเสี่ยงของการแตกหัก
หลักการทางเทคนิคหลักของการเสริมความแข็งแกร่งของการไล่ระดับวัสดุแผ่นปลาคืออะไร?
หลักการทางเทคนิคหลักของการเสริมความแข็งแกร่งของการไล่ระดับวัสดุแผ่นปลาคือการตระหนักถึงการปรับปรุงการประสานงานของความเหนียวของเมทริกซ์และความแข็งแรงของพื้นผิว ด้วยกระบวนการคอมโพสิตของ "การชุบแข็งแบบเมตริกซ์และการอบคืนตัว + การชุบแข็งพื้นผิว" บนแผ่นปลา แผ่นปลาจะสร้างการกระจายประสิทธิภาพการไล่ระดับ การชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทาเมทริกซ์ใช้กระบวนการ "การชุบแข็ง + การแบ่งเบาบรรเทาอุณหภูมิสูง-" แผ่นปลาถูกให้ความร้อนที่ 860-880 องศาสำหรับการชุบแข็ง จากนั้นจึงนำไปชุบแข็งที่ 580-600 องศาสำหรับอุณหภูมิสูง เพื่อให้เมทริกซ์ได้รับโครงสร้างซอร์ไบต์ที่มีอุณหภูมิ ซึ่งมีความเหนียวและทนต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม พลังงานกระแทกดัชนีความเหนียวมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ 50J (-20 องศา) การชุบแข็งพื้นผิวใช้กระบวนการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ ซึ่งจะให้ความร้อนเฉพาะส่วนที่มีความเข้มข้นของความเค้น เช่น พื้นผิวสัมผัส และขอบรูสลักเกลียวของแผ่นปลา อุณหภูมิความร้อนจะถูกควบคุมที่ 900-920 องศา จากนั้นระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว เพื่อให้พื้นผิวสร้างโครงสร้างมาร์เทนไซต์ที่มีความหนา 2-3 มม. ความแข็งของพื้นผิวสามารถเข้าถึง HRC55-60 ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานต่อความล้าของพื้นผิวได้อย่างมาก กุญแจสำคัญของการเสริมความแข็งแกร่งของการไล่ระดับสีคือการควบคุมประสิทธิภาพของเลเยอร์การเปลี่ยนแปลง ความหนาของชั้นการเปลี่ยนแปลงจะถูกควบคุมที่ 1-2 มม. เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพที่ราบรื่นระหว่างเมทริกซ์และพื้นผิว หลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเครียดใหม่ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพอย่างกะทันหัน ด้วยการเสริมความแข็งแกร่งแบบไล่ระดับ แผ่นปลาสามารถตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพสองประการของ "ความต้านทานแรงกระแทกแบบเมทริกซ์และความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิว" ในเวลาเดียวกัน โดยปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมความเครียดที่ซับซ้อนของข้อต่อ
มาตรการในกระบวนการเสริมความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวสัมผัสแผ่นปลามีอะไรบ้าง?
การวัดกระบวนการเพื่อเพิ่มความต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวสัมผัสแผ่นปลาส่วนใหญ่มีสามประเภท ได้แก่ การชุบแข็งด้วยการเหนี่ยวนำ การเชื่อมด้วยสเปรย์พลาสม่า และการทำไนไตรด์ที่พื้นผิว การชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำเป็นกระบวนการที่ใช้กันมากที่สุด โดยให้ความร้อนแก่พื้นผิวสัมผัสผ่านการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า เพิ่มความแข็งของพื้นผิวให้สูงกว่า HRC55 และความต้านทานการสึกหรอสูงกว่าแผ่นปลาที่ไม่ผ่านการบำบัดถึง 3 เท่า ซึ่งสามารถต้านทานการสึกหรอแบบเลื่อนของพื้นผิวสัมผัสได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการเชื่อมด้วยสเปรย์พลาสม่าจะพ่นผงโลหะผสมที่มีธาตุเหล็ก-ลงบนพื้นผิวสัมผัส ความหนาของชั้นเชื่อมด้วยสเปรย์จะถูกควบคุมที่ 3-4 มม. ความแข็งสามารถเข้าถึง HRC60-65 และความต้านทานการสึกหรอสูงกว่ากระบวนการชุบแข็งแบบเหนี่ยวนำ 2 เท่า ซึ่งเหมาะสำหรับการเสริมความแข็งแกร่งของแผ่นปลาในสายลากหนัก กระบวนการไนไตรด์ที่พื้นผิวใช้วิธีการไนไตรด์ด้วยแก๊ส ที่อุณหภูมิ 520-540 องศา อะตอมไนโตรเจนจะถูกแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวของแผ่นปลาเพื่อสร้างชั้นไนไตรด์ที่มีความหนา 0.3-0.5 มม. ความแข็งของพื้นผิวสามารถเข้าถึง HV900-1000 ชั้นไนไตรด์มีความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ซึ่งเหมาะสำหรับแผ่นปลาในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนชายฝั่ง ไม่ว่ากระบวนการที่นำมาใช้จะเป็นอย่างไร พื้นผิวสัมผัสจะต้องได้รับการปรับสภาพล่วงหน้า สเกลและข้อบกพร่องของออกไซด์ของพื้นผิวจะถูกกำจัดออกโดยการเจียร และความหยาบของพื้นผิวจะถูกควบคุมให้ต่ำกว่า Ra1.6μm เพื่อให้มั่นใจถึงผลของกระบวนการเสริมความแข็งแกร่ง หลังจากการเสริมความแข็งแรง จำเป็นต้องทดสอบความแม่นยำของพื้นผิวสัมผัสเพื่อให้แน่ใจว่าความเรียบและความแม่นยำของมิติของพื้นผิวสัมผัสตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ และหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อระดับความพอดีของข้อต่อ
รูปแบบการออกแบบและกระบวนการสำหรับการเสริมความต้านทานความล้าของรูโบลต์แผ่นปลาคืออะไร?
รูปแบบการออกแบบและกระบวนการสำหรับการเสริมความทนทานต่อความล้าของรูโบลต์แผ่นยึดปลาใช้กลยุทธ์แบบผสมผสาน "การปรับรูปร่างของรูให้เหมาะสม + การเสริมความแข็งแรงของขอบรู" การปรับรูปร่างของรูให้เหมาะสมจะเปลี่ยนรูทรงกลมแบบดั้งเดิมไปเป็นรูทรงรี และทิศทางแกนยาวของวงรีจะสอดคล้องกับทิศทางของความเค้น ซึ่งสามารถลดปัจจัยความเข้มข้นของความเค้นรอบรูจาก 3.0 เหลือต่ำกว่า 1.5 ได้ ซึ่งช่วยลดความน่าจะเป็นของการเริ่มต้นรอยแตกได้อย่างมาก สำหรับแผ่นปลามาตรฐานที่ไม่สามารถเปลี่ยนรูปร่างของรูได้ จะใช้กระบวนการเสริมความแข็งแรงของการกลิ้งขอบรู ผนังด้านในของรูสลักเกลียวถูกรีดเย็น-ด้วยเครื่องมือรีดเพื่อสร้างชั้นความเค้นอัดที่เหลือซึ่งมีความหนา 0.2-0.3 มม. รอบรู ค่าความเค้นอัดที่เหลือสามารถสูงถึง -300MPa ถึง -400MPa ซึ่งสามารถชดเชยผลกระทบของความเค้นดึงแบบสลับได้อย่างมีประสิทธิภาพ และชะลอการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวรอบๆ รู การเสริมความแข็งแกร่งของขอบรูยังสามารถใช้กระบวนการชุบด้วยเลเซอร์เพื่อดับขอบรูโบลต์ในพื้นที่เพื่อสร้างวงแหวนแข็งที่มีความกว้าง 5-8 มม. ความแข็งของแหวนที่ชุบแข็งสามารถเข้าถึงได้สูงกว่า HRC55 ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอและความต้านทานต่อความล้าของขอบรู รูปแบบการออกแบบยังต้องพิจารณาความแม่นยำของความพอดีระหว่างรูโบลต์และโบลต์ โดยใช้ความพอดีในการเปลี่ยน และช่องว่างพอดีจะถูกควบคุมที่ 0.05-0.1 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเค้นที่เกิดจากช่องว่างที่มากเกินไป หลังจากดำเนินการตามแผนกระบวนการแล้ว จำเป็นต้องมีการทดสอบความล้าเพื่อตรวจสอบความต้านทานความล้าของรูโบลต์ เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีรอยแตกร้าวรอบๆ รูที่รับแรงกดทับ 1 ล้านครั้ง
ตัวบ่งชี้หลักและมาตรฐานการประเมินสำหรับการตรวจจับประสิทธิภาพความล้าของข้อต่อแผ่นปลามีอะไรบ้าง
ตัวบ่งชี้หลักสำหรับการตรวจจับประสิทธิภาพความล้าของข้อต่อแผ่นปลาประกอบด้วยสามประเภท: อายุความล้า ความเครียดรอบรูโบลต์ และการสึกหรอของพื้นผิวสัมผัส การตรวจจับอายุความล้าใช้แท่นทดสอบความล้าของข้อต่อเพื่อจำลองน้ำหนักการกระแทกของรางล้อ- ข้อต่อป้ายปลาสำหรับเส้นทางรถไฟความเร็วสูง-ต้องผ่านรอบการบรรทุก 5 ล้านรอบโดยไม่มีความเสียหาย ส่วนข้อต่อสำหรับสายลากหนัก-ต้องผ่านรอบการบรรทุก 3 ล้านรอบโดยไม่มีความเสียหาย และสำหรับเส้นทางความเร็วธรรมดา-ต้องผ่านรอบการบรรทุก 2 ล้านรอบโดยไม่มีความเสียหาย การตรวจจับความเค้นรอบรูสลักเกลียวใช้วิธีการทดสอบสเตรนเกจ สเตรนเกจจะถูกติดไว้รอบๆ รูเพื่อวัดค่าความเค้นภายใต้โหลดแบบสลับ ค่าความเค้นต้องต่ำกว่าขีดจำกัดความล้าของวัสดุแผ่นปลา และปัจจัยความเข้มข้นของความเค้นน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.5 การตรวจจับการสึกหรอของพื้นผิวสัมผัสวัดโดยเครื่องโปรไฟล์ หลังจากจำลองรอบโหลดแล้ว ความลึกการสึกหรอของพื้นผิวสัมผัสที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2 มม. มีคุณสมบัติเพื่อให้แน่ใจว่าระดับความพอดีของข้อต่อจะไม่ได้รับผลกระทบ มาตรฐานการประเมินคือ ตัวบ่งชี้การตรวจจับทั้งหมดตรงตามมาตรฐาน อายุการใช้งานความล้าของข้อต่อแผ่นปลาตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ และอัตราคุณสมบัติของแผ่นปลาชุดเดียวกันนั้นมากกว่าหรือเท่ากับ 98% นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องตรวจจับตัวชี้วัด เช่น ความแม่นยำของมิติและการกระจายความแข็งของแผ่นปลา เพื่อให้มั่นใจถึงผลของกระบวนการเสริมความแข็งแกร่งแบบเกรเดียนต์ ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ผ่านการรับรองจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงใหม่หรือกำจัดทิ้งเพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของการใช้งานทางวิศวกรรม