בקרת מתח שארית במפרקי מסילה מרותכים

מהיכן נובע שאריות מתח בריתוך מסילה

ריתוך מצטרף למסילה על ידי התכה ו{0}}מיצוק מחדש של פלדה, והתהליך נשאר נעול-בלחץ. מרכז הריתוך מגיע למעל 1500 מעלות צלזיוס בעוד המתכת הבסיסית נשארת בטמפרטורת הסביבה; כאשר המתכת המותכת מתמצקת ומתכווצת, מתכת הבסיס הנוקשה מונעת התכווצות חופשית, ולכן מתח המתיחה קפוא לתוך המפרק. מכיוון שהלחץ הזה מוסיף ללחץ השירות מהתנועה, ריתוך עם מתח שיורי גבוה הוא ריתוך עם חיי עייפות מופחתים ואתר מועדף לסדיקה. שליטה במתח שיורי היא אפוא חלק מרכזי בהנדסת עמידות הריתוך, לא יופי של גימור.

התפלגות מתח על פני אזור הריתוך

מתח שיורי בריתוך מסילה הוא מאוד לא הומגני. בכיוון האורך, שיא מתח המתיחה במרכז הריתוך מגיע ל-80-90 אחוז מחוזק התנובה של החומר ומתפרק לכיוון המתכת הבסיסית, וחוזר למעשה לאפס מעבר ל-50 מ"מ בערך מהריתוך. בכיוון הרוחבי, השיא הוא 60-70 אחוז מהתפוקה ומתרכז 10-20 מ"מ בכל צד של הריתוך באזור המושפע-החום. יש גם הבדל בין ראש לרגל: ראש המסילה מתקרר מהר יותר ונושא שיא מתח גבוה יותר, וזו הסיבה שפגמי ריתוך מתקבצים בראש ומדוע חשובה בדיקת צד הראש.

בקרת תהליך ריתוך להגבלת מתח שיורי

בקרת תהליך פועלת על ידי שיטוח שיפוע הטמפרטורה במהלך הריתוך. הרצף הסטנדרטי הוא חימום מוקדם בתוספת ריתוך רב-שכבתי רב-מעבר בתוספת ריתוך מפולח.

חימום מוקדם: העלאת המפרק ל-200-250 מעלות צלזיוס לפני הריתוך חותכת את הפרש הטמפרטורות בין ריתוך למתכת בסיסית, ומפחיתה את מתח האילוץ במהלך הקירור. לחימום מוקדם מדי אין השפעה; חימום גבוה מדי מחסם את הגרגר.

מעבר רב-שכבתי רב-: הריתוך בנוי ב-3-5 שכבות, וכל שכבה מתקררת ל-150-200 מעלות צלזיוס לפני שכבה הבאה מונחת. זה מונע את ריכוז החום של מעבר עבה בודד ונותן ללחץ של שכבות עוקבות לקזז זו את זו.

ריתוך מפולח: הריתוך ממשיך באופן סימטרי ממרכז הריתוך כלפי חוץ, כך שהחום מתפזר באופן שווה וריכוז החום החד צדדי אינו מבטל את איזון שדה הלחץ.

ביישום נכון, אמצעים אלה מפחיתים את שיא הלחץ השיורי ב-30-40 אחוז, מה שמתורגם ישירות לחיי ריתוך ארוכים יותר בתנועה.

לאחר-טיפול בחום ריתוך ושיפור פני השטח

טיפול בחום לאחר ריתוך מסיר את רוב המתח הנעולים-. חישול הפגת מתח מחמם את כל המפרק ל-550-600 מעלות צלזיוס, מחזיק אותו למשך 2-3 שעות, ואז מקרר אותו באיטיות עם התנור בטמפרטורה של לא יותר מ-50 מעלות צלזיוס לשעה. ההתאוששות וההתגבשות המתרחשים משחררים את הלחץ השיורי, ומביאים את שיא האורך מתחת ל-30 אחוז מהתשואה. החיסום המקומי מכוון לאחר מכן לאזור המושפע מחום של ראש המסילה: חימום הראש ל-400-450 מעלות צלזיוס למשך שעה אחת מוריד עוד יותר את שיא מתח הראש ומשפר את ההתנגדות לעייפות. עבור ריתוך מסילה במהירות גבוהה, מתווסף טיפול אימפקט קולי: השפעה מכנית מעוותת פלסטית את פני הריתוך, מקזזת חלק ממתח המתיחה ומשאירה שכבת דחיסה מועילה.

כיצד משתווים שיטות ריתוך וכיצד מתקבל מתח

שיטת הריתוך קובעת את רמת המתח הבסיסית מכיוון שצפיפות האנרגיה של מקור החום מניעה את שיפוע הטמפרטורה.

הקבלה נשפטת לפי מדידה. שיטת החור העיוור היא הטכניקה הסטנדרטית של-אתר: חור של 1-2 מ"מ נקדח, שינוי המתח נרשם והמתח מחושב מקשר המתח-ברמת דיוק של בערך פלוס מינוס 10 MPa. עקיפה של-קרני רנטגן מעניקה דיוק ברמת-מעבדה על ידי מדידת תזוזה של סריג הגביש, ושיטות אולטרסאונד סורקות שטחים גדולים ללא מגע. לפי TB/T 1632-2014, מתח המתיחה השיורי של הריתוך לא יעלה על 150 MPa עבור{15}}רכבות במהירות גבוהה, 200 MPa עבור מסילות רכבת כבדות ו-250 MPa עבור מסילות ברזל מהירות רגילות וללא ריכוז ברור. הדגימה היא שלושה מפרקים לכל 100; אם אחד נכשל, דגימה כפולה תופיע, וכשל שני משעה את הריתוך עד לבדיקת פרמטרי התהליך.

שאלות נפוצות

מדוע מרכז הריתוך נושא את מתח המתיחה הגבוה ביותר?

מכיוון שזו הנקודה החמה ביותר ולכן מתכווצת הכי הרבה בזמן הקירור, בעוד שמתכת הבסיס הקרה משני הצדדים חוסמת את ההתכווצות. ככל ששיפוע הטמפרטורה מהיר יותר, כך השיא הנעול- גבוה יותר.

האם ניתן להעלים לחלוטין את שאריות הלחץ?

לא. חישול הפחתת מתח מפחית את שיא האורך מתחת ל-30 אחוז מהתפוקה, אך תמיד נשאר מתח מסוים. היעד ההנדסי הוא להביא אותו מתחת לתקרת הקבלה כך שהריתוך ישמור על מרווח העייפות שלו תחת עומסי שירות.

איזו שיטת ריתוך מתאימה למסילות-במהירות גבוהה?

ריתוך בלחץ גז מייצר את שיא האורך הנמוך ביותר, 40-50 אחוז מהתפוקה, עם איכות יציבה, וזו הסיבה שהיא מועדפת לקווים מהירים-. ריתוך קת בזק נותר סוס העבודה עבור קווים כבדים וקווים רגילים.

עד כמה אופטימיזציית תהליכים יכולה להפחית מתח שיורי?

חימום מוקדם בתוספת ריתוך רב-שכבתי רב-שכבתי-מפולח חותך בדרך כלל את השיא ב-30-40 אחוזים, ובשילוב עם טיפול בחום לאחר הריתוך, המתח האורך השיורי יורד מתחת ל-30 אחוז מהתפוקה.

מהן גבולות הקבלה למתח שיורי?

שיא מתיחה אורכי לא מעל 150 MPa עבור מהירות- גבוהה, 200 MPa עבור הובלה כבדה- ו-250 MPa עבור רכבות מהירות- רגילות, עם חלוקה אחידה וללא ריכוז מתח, מאומת לפי כללי הדגימה של TB/T 1632-2014.

כיצד מודדים מתח שיורי באתר?

שיטת החור העיוור היא טכניקת האתר הסטנדרטית, עם דיוק פלוס מינוס 10 MPa בערך. נעשה שימוש בשיטות דיפרקציה של-קרני רנטגן ואולטרסאונד כאשר יש צורך בדיוק גבוה יותר או בסריקה של שטח- גדול.