הקשר בין חומר, תהליך טיפול בחום ועמידות בפני עייפות של לוחות לחץ
מה ההבדל בעמידות העייפות בין לוחות לחץ מפלדה 45# שטופלו על ידי כיבוי וטמפרור לעומת נורמליזציה?
לוחות לחץ מפלדה 45# לאחר כיבוי וחיפוי בעלות חוזק מתיחה גדול או שווה ל-600MPa, קשיחות פגיעה גדולה או שווה ל-30J/cm² ומגבלת עייפות גדולה או שווה ל-250MPa. אלה לאחר נורמליזציה הם בעלי חוזק מתיחה בלבד גדול מ-500MPa או שווה ל-500MPa, קשיחות פגיעה קטנה מ-או שווה ל-20J/cm², ומגבלת עייפות קטנה או שווה ל-180MPa, עם הפרש התנגדות עייפות של יותר מ-30%. כיבוי וטמפרור יוצרים מבנה סורביט מחוסם אחיד מפלדת #45, המשלב חוזק גבוה וקשיחות גבוהה, ויכולים לעמוד ביעילות בפני ההשפעה של עומסי רכבת מתחלפים. המבנה המנורמל הוא פרלייט + פריט, עם קשיחות לא מספקת, מה שגורם לסדקים לעייפות להיווצר בנקודות ריכוז מתח, וחיי השירות הם רק 60% מזה של לוחות לחץ מרווים ומחוסמים.
איזו השפעת שיפור יש לתהליך כיבוי פני השטח על ההתנגדות לעייפות של לוחות לחץ 60Si2Mn?
לאחר כיבוי פני השטח, קשיות פני השטח של לוחות לחץ 60Si2Mn יכולה להגיע ל-HRC45-50, ויוצרות מבנה מרטנסיטי צפוף, ועמידות הבלאי משתפרת ביותר מפי 2. במקביל, כיבוי פני השטח יוצר לחץ לחיצה שיורי על שכבת פני השטח של לוחית הלחץ, מקזז חלק ממתח המתיחה שנוצר על ידי עומסי רכבת, ומגדיל את גבול העייפות ב-25%-30%. קשיות פני השטח הגבוהה יכולה להתנגד לנזקי חיכוך מהמסילה, ולמנוע עיוות פלסטי של לוחית הלחץ, בעוד הליבה עדיין שומרת על הקשיחות הגבוהה של סורביט מחוסמת, ומונעת מלוח הלחץ להישבר בעומסי פגיעה. מאפיין מבני "קשה מבחוץ וקשוח מבפנים" הופך את לוחות הלחץ של 60Si2Mn לבחירה המועדפת לקווי הובלה כבדים.
מהם הגורמים המרכזיים ל"כיבוי סדקים" בפלטות לחץ במהלך טיפול בחום, וכיצד להימנע מהם?
הסיבות העיקריות כוללות: ראשית, מהירות חימום מהירה מדי, המובילה להפרש טמפרטורה גדול בין החלק הפנימי והחיצוני של לוח הלחץ וללחץ תרמי מוגזם; שנית, מהירות קירור מרווה מהירה מדי, כאשר הלחץ המבני מהפיכת אוסטניט למרטנזיט עולה על חוזק המתיחה של החומר; שלישית, ללא טיפול שיוף בפינות החדות וקצוות החורים של לוחית הלחץ, מה שיוצר נקודות ריכוז מתח. אמצעי הימנעות: אמצו תהליך חימום מדורג כדי להעלות לאט את הטמפרטורה ולהפחית את הפרש הטמפרטורה הפנימי והחיצוני; בחר אמצעי מרווה מדורגים (כגון אמבט חנקה) כדי להפחית את מהירות הקירור והלחץ המבני; במהלך עיבוד לוחות הלחץ, בצע שיוף עם R גדול מ-0.5 מ"מ או שווה ל-0.5 מ"מ בפינות חדות וקצוות חורים כדי למנוע נקודות ריכוז מתח.
אילו סכנות שירות נגרמות כתוצאה מקשיות לא מותאמת (גבוהה מדי או נמוכה מדי) של לוחות לחץ לאחר טיפול בחום?
כאשר הקשיות גבוהה מדי (HRC＞55), שבריריות לוחית הלחץ עולה באופן משמעותי, קשיחות ההשפעה יורדת ביותר מ-40%, ושבר פריך נוטה להתרחש בעומסי פגיעה ברכבת, במיוחד בסביבות-טמפרטורות נמוכות בחורף, בהן הסיכון לשברים גבוה יותר. כאשר הקשיות נמוכה מדי (HRC＜35), החוזק וההתנגדות לבלאי של לוח הלחץ אינם מספיקים, ועיוות פלסטי נוטה להתרחש בעומסים רוחביים של מסילה, מה שמוביל ל"צעד" על משטח ההתאמה בין לוחית הלחץ למסילה, מה שמחריף את תזוזה הצידית של המסילה והתרחבות המדידה. שני המצבים יקצרו את חיי השירות של לוחית הלחץ, יפגעו ביציבות מערכת ההידוק ויגרמו למפגעי בטיחות במסלול.
כיצד לשפוט במהירות אם איכות הטיפול בחום של לוחות לחץ מוסמכת באתר?
באתר, בודק קשיות Rockwell נייד יכול לשמש כדי לזהות את קשיות פני השטח של לוחית הלחץ: הקשיות של לוחות לחץ מרוה מפלדה 45# צריכה להיות בין HRC22-28, וקשיות פני השטח של 60Si2Mn משטח-לוחות לחץ מרווה-50 צריכה להיות בין HRC45. במקביל, התבונן במצב פני השטח של לוחית הלחץ; אין סדקים, אין שכבת decarburization חמצון, ואין עיוות הם מוסמכים. בנוסף, ניתן להשתמש בשיטת הקשה: ללוחות לחץ מרווה ומחוסם יש צליל עמוק, ולצלחות לחץ מרווה משטח יש צליל חד; צליל צרוד עשוי להעיד על סדקים פנימיים. עבור בעיות אצווה, יש לקחת דגימות לבדיקת קשיחות השפעה כדי להבטיח שאיכות הטיפול בחום עומדת בדרישות השירות.