השוואה של הרכב החומרים ועמידות הבלאי בין מסילות תקן לאומי לתקן זר
מדוע ההבדל בתכולת הפחמן בין מסילת GB 60 ק"ג/מ"ר לבין מסילת UIC60 משפיע על חיי הבלאי-?
תכולת הפחמן של רכבת GB 60 ק"ג/מ"ר היא כ-0.70%-0.80%, בעוד זו של מסילת UIC60 היא 0.85%-0.95%. תכולת פחמן גבוהה יותר מובילה לקשיות גבוהה יותר של מטריצת המסילה ועמידות טובה יותר בפני שחיקה. למסילת UIC יש תכולת פחמן גבוהה יותר, עם חלק גדול יותר של מרטנזיט בראש המסילה, שיכול לעמוד ביעילות בפני שחיקה שוחקת הנגרמת מחיכוך גלגל-מסילה. למסילת GB יש תכולת פחמן נמוכה יותר וקשיות מעט נמוכה יותר; תחת עומס כבד וחיכוך בתדירות גבוהה, ראש המסילה נוטה לבלאי והתפרקות. בנוסף, תכולת פחמן מוגברת תגביר את שבירות המסילה. מסילת UIC צריכה לאזן את הקשיחות באמצעות מרווה וטיהור, וזו הסיבה העיקרית לחיי השירות הארוכים יותר שלה. לכן, ההבדל בתכולת הפחמן הוא גורם הליבה המשפיע על עמידות הבלאי של שני סוגי המסילות.
מסילות סטנדרטיות חיצוניות מוסיפות לעתים קרובות אלמנטים מסגסוגת כרום ונדיום. אילו יתרונות יש להם בהשוואה למסילות GB?
תוספת של כרום ונדיום למסילות סטנדרטיות חיצוניות יכולה לעדן משמעותית את הגרגירים, לשפר את חוזק המתיחה ועמידות בפני עייפות. כרום יכול לשפר את יכולת ההתקשות של המסילה, מה שהופך את חלוקת הקשיות של ראש המסילה לאחידה יותר ולהימנע מנקודות רכות מקומיות; ונדיום יכול ליצור קרבידים, מה שמשפר את הבלאי וההתנגדות לפגיעה של המסילה. מסילות GB הן לרוב חומרים מסגסוגת-נמוכים או לא-מסגסוגת, חסרות חיזוק סגסוגת כזה. בתנאי-מהירות ועומסים כבדים-, הם נוטים לעיוות פלסטי של ראש המסילה. מסילות סטנדרטיות חיצוניות עם תוספת סגסוגות יכולות לשפר את חיי השירות ב-20%-30% בהשוואה למסילות GB, מה שהופך אותן למתאימים יותר להנחת קווים ברמה גבוהה.
מדוע קווים באזורים קרים ו-גבוהים צריכים לבחור מסילות סטנדרטיות חיצוניות עם תכולת זרחן וגופרית נמוכה במקום מסילות GB?
הגבול העליון של תכולת זרחן וגופרית במסילות GB הוא 0.04%, בעוד שהגבול החיצוני של מסילות עמידות קור-תקני נשלט מתחת ל-0.025%. תכולת טומאה נמוכה יכולה להפחית את טמפרטורת המעבר של שבירות קרה. באזורים קרים ו-גבוהים, הטמפרטורה נמוכה בחורף, והמסילה נוטה לשבר שביר. זרחן וגופרית, כיסודות מזיקים, יגבירו את שבירות המסילה ויאיצו את התפשטות הסדקים. מסילות סטנדרטיות חיצוניות מפחיתות זיהומים באמצעות טכנולוגיית זיקוק, שיכולה לשפר קשיחות-בטמפרטורה נמוכה ולהבטיח פלסטיות טובה גם בסביבות מתחת ל--40 מעלות. למסילות GB יש תכולת זיהומים גבוהה וסיכון גבוה לשבר פריך בטמפרטורות נמוכות, מה שהופך אותן לבלתי מתאימות להנחת באזורים קרים ובגובה רב. זוהי התגלמות חשובה של הסתגלות החומר.
כיצד ישפיע ההבדל בקשיחות של חומרי מסילה על שיפוע הקשיות של ראש המסילה?
למסילות בעלות קשיחות טובה יש שיפוע קשיות עדין יותר מהמשטח לליבה של ראש המסילה, ופיזור המתח אחיד יותר בכוח. יכולת ההתקשות של מסילות סטנדרטיות חיצוניות טובה יותר מזו של מסילות GB. קשיות פני השטח של ראש המסילה יכולה להגיע ל-HB360-400, וקשיות הליבה עדיין יכולה לשמור על מעל HB300, מה שיכול למעשה לפזר את מתח המגע של הגלגל-. למסילות GB יש יכולת התקשות ירודה, עם קשיות משטח גבוהה מדי של ראש המסילה וקשיות הליבה נמוכה, היוצרות מבנה של "קליפה קשה וליבה רכה". בכוח, קל ליצור סדקים מיקרו- בממשק. בעומסים מתחלפים-לטווח ארוך, מיקרו-סדקים יתפשטו במהירות, ויובילו להתפרקות ראש המסילה ולהשפיע על בטיחות הנהיגה.
כיצד להבחין במהירות בעמידות הבלאי של מסילות GB ומסילות סטנדרטיות חיצוניות באמצעות בדיקת חומרים?
ניתן להשתמש בספקטרומטר כדי לזהות את תכולת הפחמן, המנגן והכרום של חומרי הרכבת. מסילות עם תכולת פחמן גדולה או שווה ל-0.85% ותכולת מנגן של 1.0%-1.5% בעלות עמידות טובה יותר בפני שחיקה. לאחר מכן, בודק קשיות Brinell משמש לזיהוי קשיות פני השטח של ראש המסילה. מסילות עם קשיות גדולה או שווה ל-HB360 עומדות בדרישות העמידות בפני שחיקה. במקביל, ניתן לבצע בדיקת פגיעה במשקל ירידה כדי לזהות את קשיחות ההשפעה בטמפרטורה נמוכה. קשיחות ההשפעה של מסילות סטנדרטיות חיצוניות גבוהה בדרך כלל ב-15%-20% מזו של מסילות GB. בשילוב שלוש תוצאות הבדיקה הללו, ניתן לשפוט במהירות את עמידות הבלאי והתנגדות העייפות של המסילה, מה שמספק בסיס לבחירת קו.