טכנולוגיית חיזוק שיפוע חומרי Fishplate ופתרון לשיפור ביצועי עייפות מפרקים
מהן הצורות והגורמים העיקריים לנזקי עייפות של מפרקי דגימה?
הצורות העיקריות של נזקי עייפות של מפרקי לוחיות דג כוללות שלושה סוגים: סדקים סביב חורי ברגים, בלאי משטח מגע ושבר בגוף. סדקים סביב חורי ברגים הם צורת הנזק הנפוצה ביותר. הסיבה היא שמקדם ריכוז המתח בחורי הברגים גבוה עד 3.0, ותחת פעולת עומסים מתחלפים של מסילה- של גלגלים, סדקי עייפות יתחילו תחילה סביב החורים. הסיבה לבלאי משטח המגע היא שתזוזת המסילה במפרק גורמת להחלקה יחסית בין לוחית הדג למסילה. חיכוך החלקה יגרום לקילוף מתכת על משטח המגע. כאשר עומק הבלאי עולה על 0.5 מ"מ, זה ישפיע על מידת ההתאמה של המפרק. הסיבה לשבר בגוף היא עמידות לא מספקת של חומר צלחת הדג. כאשר הסדק מתפשט לאורך הקריטי, לוחית הדג יעבור שבר פתאומי. סוג זה של נזק מתרחש בעיקר בחלקים המפרקים של-קווי הובלה כבדים. נזקי העייפות של מפרקי הדגימה קשורים גם כן לתהליך ההתקנה. מומנט בורג לא מספיק יוביל להגדלת פערי המפרקים וריכוז מתח מוגבר; מומנט מופרז יוביל לעיוות פלסטי של לוחית הדג ויפחית את התנגדות העייפות שלו. בנוסף, גורמים סביבתיים הם גם תמריצים חשובים לנזק. קורוזיה בקווי חוף תאיץ את התפשטות הסדקים, וטמפרטורה נמוכה בקווים אלפיניים תפחית את הקשיחות של לוחות הדגים ותגביר את הסיכון לשבר.
מהו העיקרון הטכני הליבה של חיזוק שיפוע חומר של לוחית הדג?
העיקרון הטכני הליבה של חיזוק שיפוע חומר של לוחית הדג הוא לממש את השיפור המתואם של קשיחות המטריצה וחוזק פני השטח. באמצעות תהליך המרוכב של "טיפול מרווה ומטריצה + טיפול התקשות פני השטח" על לוח הדג, צלחת הדג יוצר חלוקת ביצועים שיפועית. טיפול ההמרה והטיפוס המטריצה מאמץ את תהליך "המרווה + חיסום-בטמפרטורה גבוהה". לוחית הדג מחוממת ל-860-880 מעלות למרווה, ולאחר מכן מחוממת ב-580-600 מעלות לטמפרטורה גבוהה, כך שהמטריקס מקבל מבנה סורביט מחוסמ, בעל קשיחות מעולה ועמידות בפני פגיעות. אנרגיית ההשפעה של מדד הקשיחות גדולה או שווה ל-50J (-20 מעלות). טיפול התקשות פני השטח מאמץ תהליך התקשות אינדוקציה, המחמם באופן מקומי את חלקי ריכוז הלחץ כגון משטח המגע והיקפי חור הברגים של לוחית הדג. טמפרטורת החימום נשלטת ב-900-920 מעלות, ולאחר מכן מתקררת במהירות, כך שהמשטח יוצר מבנה מרטנזיט מחוסמ בעובי של 2-3 מ"מ, קשיות פני השטח יכולה להגיע ל-HRC55-60, מה שמשפר מאוד את עמידות הבלאי והתנגדות העייפות של המשטח. המפתח של חיזוק שיפוע הוא לשלוט בביצועים של שכבת המעבר. עובי שכבת המעבר נשלט ב-1-2 מ"מ כדי לממש את מעבר הביצועים החלק בין המטריצה למשטח, תוך הימנעות מריכוז מתח חדש הנגרם על ידי שינויים פתאומיים בביצועים. באמצעות טיפול לחיזוק שיפוע, לוחית הדג יכולה לעמוד בדרישות הביצועים הכפולות של "התנגדות פגיעות מטריצה ועמידות בפני שחיקה" בו זמנית, תוך התאמה לסביבת הלחץ המורכבת של המפרק.
מהם מדדי התהליך לחיזוק עמידות בפני שחיקה של משטחי המגע של לוחית הדג?
מדדי התהליך לחיזוק עמידות בפני שחיקה של משטחי מגע של לוחית דג כוללים בעיקר שלושה סוגים: התקשות אינדוקציה, ריתוך בהתזה פלזמה וניטריד משטח. התקשות אינדוקציה היא התהליך הנפוץ ביותר. הוא מחמם את משטח המגע באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית, מגדיל את קשיות פני השטח למעל HRC55, ועמידות הבלאי גבוהה יותר מפי 3 מזו של לוחות דג לא מטופלים, שיכולים להתנגד ביעילות לבלאי החלקה של משטח המגע. תהליך ריתוך התזת פלזמה מרסס אבקת סגסוגת על בסיס ברזל על משטח המגע, עובי שכבת ריתוך ההתזה נשלט ב-3-4 מ"מ, הקשיות יכולה להגיע ל-HRC60-65, ועמידות הבלאי גבוהה פי 2 מזו של תהליך התקשות האינדוקציה, המתאים לחיזוק של לוחות דג-ha כבדים. תהליך הניגוד על פני השטח מאמץ את שיטת הניגוד בגז. בטמפרטורה של 520-540 מעלות, אטומי חנקן חודרים אל פני השטח של לוחית הדג ליצירת שכבה ניטרדית בעובי של 0.3-0.5 מ"מ, קשיות פני השטח יכולה להגיע ל-HV900-1000. לשכבה הניטרידית יש עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני קורוזיה מצוינת, המתאימה לצלחות דג בסביבות קורוזיביות של החוף. ללא קשר לתהליך שאומץ, משטח המגע צריך לעבור טיפול מוקדם. אבנית תחמוצת פני השטח והפגמים מוסרים על ידי שחיקה, וחספוס פני השטח נשלט מתחת ל-Ra1.6μm כדי להבטיח את השפעת תהליך החיזוק. לאחר טיפול החיזוק, יש לבדוק את דיוק משטח המגע על מנת להבטיח שהשטוח והדיוק הממדים של משטח המגע עומדים בדרישות התכנון ולהימנע מפגיעה במידת ההתאמה של המפרק.
מהי ערכת התכנון והתהליכים לחיזוק עמידות בפני עייפות של חורי בריח של לוחית דג?
ערכת התכנון והתהליכים לחיזוק עמידות בפני עייפות של חורי בריח של לוחית דג נוקטת באסטרטגיה משולבת של "אופטימיזציה של צורת חורים + חיזוק היקפי חורים". אופטימיזציית צורת החור משנה את החור המעגלי המסורתי לחור אליפטי, וכיוון הציר הארוך של האליפסה תואם את כיוון הלחץ, מה שיכול להפחית את גורם ריכוז המתח סביב החור מ-3.0 מתחת ל-1.5, מה שמפחית מאוד את ההסתברות להתחלת סדק. עבור לוחות דג סטנדרטיים שלא ניתן לשנות את צורת החור שלהם, תהליך חיזוק גלגול היקפי החור מאומץ. הדופן הפנימית של חור הבריח מגולגלת קרה- על ידי כלי גלגול ליצירת שכבת מתח לחיצה שיורית בעובי של 0.2-0.3 מ"מ סביב החור. ערך מתח הלחיצה השיורי יכול להגיע ל-300MPa עד -400MPa, מה שיכול למעשה לקזז את ההשפעה של מתח מתיחה לסירוגין ולעכב את התפשטות הסדקים סביב החור. חיזוק היקפי החור יכול גם לאמץ תהליך כיבוי בלייזר כדי לכבות באופן מקומי את היקפי חור הבורג ליצירת טבעת מוקשה ברוחב של 5-8 מ"מ. הקשיות של הטבעת המוקשה יכולה להגיע מעל HRC55, מה שמשפר את עמידות הבלאי והתנגדות העייפות של פריפריית החור. ערכת התכנון צריכה לשקול גם את דיוק ההתאמה בין חור הבורג לבורג, תוך אימוץ התאמה של מעבר, ורווח ההתאמה נשלט ב-0.05-0.1 מ"מ כדי למנוע ריכוז מתח שנגרם על ידי פער מופרז. לאחר יישום ערכת התהליך, נדרשות בדיקות עייפות כדי לאמת את התנגדות העייפות של חורי הברגים כדי להבטיח שאין סדקים סביב החורים מתחת למיליון עומסים מתחלפים.
מהם מדדי הליבה ותקני ההערכה לזיהוי ביצועי עייפות של מפרקי לוחית דג?
אינדיקטורים הליבה לזיהוי ביצועי עייפות של מפרקי לוחית דג כוללים שלוש קטגוריות: חיי עייפות, מתח סביב חורי ברגים ובלאי משטח המגע. זיהוי חיי העייפות משתמש בספסל לבדיקת עייפות משותפת כדי לדמות עומסי פגיעת גלגלים-. חיבורי הדגימה של קווי רכבת-מהירים צריכים לעבור 5 מיליון מחזורי עומס ללא נזק, אלו לקווי-הובלה כבדים צריכים לעבור 3 מיליון מחזורי עומס ללא נזק, ואלו לקווים מהירים-רגילים צריכים לעבור 2 מיליון מחזורי עומס ללא נזק. זיהוי הלחץ סביב חורי הברגים מאמץ את שיטת בדיקת מד המתח. מדי מתח מודבקים סביב החורים כדי למדוד את ערך הלחץ בעומסים מתחלפים. ערך הלחץ חייב להיות נמוך מגבול העייפות של חומר לוחית הדג, ומקדם ריכוז המתח קטן או שווה ל-1.5. זיהוי בלאי משטח המגע נמדד על ידי פרופילר. לאחר הדמיית מחזורי עומס, עומק השחיקה של משטח המגע של פחות או שווה ל-0.2 מ"מ מוסמך להבטיח שמידת ההתאמה של המפרק לא תושפע. תקן ההערכה הוא שכל מחווני הזיהוי עומדים בסטנדרטים, חיי העייפות של מפרק הדגימה עומדים בדרישות התכנון, ושיעור ההסמכה של אותה אצווה של צלחות דג גדול או שווה ל-98%. בנוסף, יש צורך גם לזהות אינדיקטורים כגון דיוק הממדים וחלוקת הקשיות של לוחית הדג כדי להבטיח את השפעת תהליך חיזוק השיפוע. יש לעבד או לגרוט מוצרים לא מוסמכים כדי להבטיח את הבטיחות של יישומים הנדסיים.