הערכת תאימות ריתוך וטכנולוגיית בחירת חומרים מתכלים לריתוך עבור מסילות סטנדרטיות זרות
מהם מדדי הליבה להערכת תאימות הריתוך של מסילות בתקן בינלאומי, וכיצד הם משפיעים על בחירת תהליכי הריתוך?
אינדיקטורים הליבה להערכת תאימות הריתוך של מסילות בתקן בינלאומי הםשווה ערך פחמן (Ceq)ואינדקס רגישות לסדק (Pcm), אשר משקפים ישירות את נטיית הסדק הריתוך של המסילה. ככל ששווי הפחמן גבוה יותר, כך נטיית ההתקשות של המסילה ברורה יותר, כך נוטה יותר לסדקים קרים במהלך הריתוך, ותאימות הריתוך גרועה יותר; כאשר שווה ערך הפחמן הוא פחות או שווה ל-0.45%, יכולת הריתוך טובה, וניתן לאמץ את תהליך ריתוך הבזק המקובל. מדד הרגישות לסדק מתמקד בהערכת ההשפעה של אלמנטים מתגזרים על סדקים. ככל שערך ה-Pcm גדול יותר, כך הסיכון לסדקים מאוחרים במפרק המרותך גבוה יותר. המקבילה לפחמן של מסילת UIC60 היא כ-0.42%, שיש לה תאימות טובה לריתוך וניתן להתאים אותה לתהליך ריתוך הבזק המרכזי בסין; המקבילה לפחמן של מסילה ASTM136 Grade4 היא 0.50%, שיש לה תאימות ריתוך לקויה ודורשת תהליך ריתוך בחימום מוקדם. לכן, הערכת שני האינדיקטורים הללו היא הנחת היסוד לקביעת טמפרטורת החימום המוקדם לריתוך, זמן ההחזקה ותהליך הטיפול בחום שלאחר-הריתוך.
אילו פגמים במפרקי ריתוך ייגרמו מחוסר ההתאמה בין מסילות בתקן בינלאומי לחומרי ריתוך בתקן לאומי?
חוסר ההתאמה בין מסילות בתקן בינלאומי לחומרי ריתוך בסטנדרטים לאומיים תוביל תחילה לחוזק תת סטנדרטי של המפרק המרותך. אם חוזק חומר הריתוך נמוך מזה של מתכת הבסיס של המסילה, המפרק נוטה לעיוות פלסטי בעומס הרכבת, ויוצר פגם במפרק נמוך; אם חוזק חומר הריתוך גבוה מדי, קשיחות המפרק אינה מספקת, ושבר שביר נוטה להתרחש. שנית, זה יגרום לסדקים בריתוך. חוסר ההתאמה בין הרכב הסגסוגת של חומר הריתוך למסילה יוביל להבדל גדול במקדם ההתפשטות בין מתכת הריתוך למתכת הבסיס, יצירת עומס ריתוך עצום במהלך תהליך הקירור, ויצירת סדקים חמים או סדקים קרים. בנוסף, זה יגרום לנקבוביות ריתוך ולהכלת סיגים. יכולת ההתחמצנות של חומר הריתוך אינה יכולה להתאים לחומר המסילה, ולא ניתן להסיר ביעילות את הגזים והזיהומים בבריכה המותכת במהלך הריתוך, וכתוצאה מכך לדחוס ריתוך גרוע. פגמים אלו יפחיתו משמעותית את חיי העייפות של המפרק המרותך וישפיעו על בטיחות פעולת הקו.
מדוע עדיף חומר ריתוך מיוחד עם תכולת מנגן גבוהה בעת ריתוך מסילות UIC?
מסילות UIC (כגון UIC900A/B) מאופיינות בתכולת מנגן גבוהה (1.0%-1.5%). מנגן יכול לשפר את החוזק והקשיחות של המסילה ולשפר את יכולת הריתוך. מתן עדיפות לבחירה של חומרי ריתוך מיוחדים בעלי תכולת מנגן גבוהה יכולה לשמור על הרכב הסגסוגת של מתכת הריתוך בקנה אחד עם זה של מתכת הבסיס של מסילת UIC, להבטיח סנכרון של תכונות מכניות ומקדמי התפשטות בין הריתוך למתכת הבסיס, ולהפחית את מתח הריתוך. למנגן יש גם השפעות דיאוקסידציה והסרת גופרית טובות, שיכולות להפחית ביעילות את ההסתברות לנקבוביות ריתוך, הכללת סיגים וסדקים חמים, ולשפר את קומפקטיות הריתוך. אם נעשה שימוש בחומרי ריתוך רגילים דלי מנגן, תכולת המנגן של מתכת הריתוך אינה מספקת, מה שיוביל לחוזק הריתוך והקשיחות להיות נמוכים מאלו של המתכת הבסיסית, והמפרק המרותך נוטה לנזקי עייפות. לכן, יש לבחור חומרי ריתוך הבזק מיוחדים עם תכולת מנגן גדולה או שווה ל-1.2% עבור ריתוך מסילות UIC כדי להשיג ביצועים מקבילים של מפרקים.
בעת ריתוך מקומי של מסילות בתקן בינלאומי, כיצד להתאים את טמפרטורת החימום המוקדם של-הריתוך בהתאם לחומר?
טמפרטורת החימום המוקדמת של-הריתוך עבור ריתוך מקומי של מסילות סטנדרטיות בינלאומיות מבוססת בעיקר על שווה ערך הפחמן ותכולת רכיבי הסגסוגת של המסילה. ככל ששווי הפחמן גבוה יותר, כך נדרשת טמפרטורת החימום מראש גבוהה יותר. עבור מסילות JIS SKZ3 עם שווה ערך לפחמן של פחות או שווה ל-0.40%, יכולת הריתוך טובה, ולא נדרש חימום מוקדם או רק חימום מוקדם בטמפרטורה- נמוכה (50-80 מעלות) כדי למנוע סדקים קרים. עבור מסילות UIC900B עם שווה ערך פחמן של 0.40%-0.48%, יש לשלוט בטמפרטורת החימום מראש ב-100-150 מעלות כדי להפחית את קצב הקירור של אזור הריתוך ולהפחית את היווצרותם של מבנים מוקשים. עבור מסילות ASTM136 Grade4 עם שווה ערך פחמן ＞0.48%, יש להעלות את טמפרטורת החימום מראש ל-180-220 מעלות. חימום מוקדם בטמפרטורה גבוהה מאט את קצב הקירור, משחרר מתח ריתוך ומונע סדקים מאוחרים. טמפרטורת החימום מראש צריכה לכסות באופן אחיד את טווח ה-100 מ"מ של קצה ריתוך המסילה כדי למנוע אי אחידות מתח שנגרמה מחימום מוקדם מקומי לא מספיק.
אילו בעיות פותר בעיקר טיפול בחום לאחר-ריתוך של חיבורי מסילה מרותכים בתקן בינלאומי?
מטרת הליבה של טיפול בחום לאחר-ריתוך של חיבורי מסילה מרותכים בסטנדרטים בינלאומיים היא לחסל את הלחץ שיורי הריתוך, להתאים את מבנה המפרק ולשפר את קשיחות המפרק, בעיקר לפתור שלוש בעיות מפתח. ראשית, הסר מתח ריתוך שיורי. מתח המתיחה שנוצר במהלך הריתוך עלול לגרום לפרק להיסדק בקלות. באמצעות טמפרטורת-חום גבוהה ב-600-650 מעלות, ניתן להפחית את הלחץ השיורי ב-30%-50%. שנית, עידן דגנים. הגרגרים באזור חום הריתוך-המושפע יתגבשו עקב טמפרטורה גבוהה, מה שיוביל לירידה בקשיחות. טיפול בחום לאחר-ריתוך יכול לעדן את הגרגרים הגסים ולהחזיר את קשיחות המפרק. שלישית, לחסל מבנים מוקשים. עבור מסילות סטנדרטיות בינלאומיות עם תכולת יסודות סגסוגת גבוהה, נוצרים בקלות מבני מרטנזיט קשים ושבירים באזור החום הריתוך{19}}המושפע. מזג לאחר ריתוך יכול להפוך אותם לסורביט מחוסמ עם קשיחות טובה. בנוסף, טיפול בחום לאחר ריתוך יכול להאחיד את קשיות המפרק, לשלוט בסטיית הקשיות בין המפרק למתכת הבסיס בתוך HB±20, ולהימנע מריכוז מתח הנגרם משינויי קשיות פתאומיים.