Visplaat-warmtebehandelingsprocesoptimalisatie en regeling voor verbetering van de sterkte van de railverbindingen
Wat zijn het faalmechanisme bij vermoeidheid en de belangrijkste beïnvloedende factoren van de lasplaatverbinding?
Het vermoeidheidsfalenmechanisme van de lasplaatverbinding isscheurinitiatie en -propagatie onder wisselende spanning. Tijdens het rijden van de trein treedt er een zekere stijfheidsmutatie op bij de spoorstaafverbinding. De wielraillast-wordt via de rail overgebracht op de lasplaat, waardoor de lasplaat herhaalde trek- en drukwisselspanningen rond de boutgaten en aan de uiteinden moet dragen. Microscheuren ontstaan eerst in spanningsconcentratiegebieden, en de microscheuren blijven zich voortplanten onder wisselende spanning. Wanneer de scheurlengte de kritische waarde bereikt, breekt de lasplaat. De belangrijkste beïnvloedende factoren omvatten drie aspecten: ten eerste,materiële prestatiefactoren. Als het 45#-staal dat gewoonlijk voor lasplaten wordt gebruikt, niet wordt onderworpen aan een redelijke warmtebehandeling, zijn de treksterkte en taaiheid onvoldoende en kunnen er scheuren optreden in gebieden met spanningsconcentraties; seconde,structurele factoren. De omtrek van de boutgaten en de uiteinden van de lasplaat zijn spanningsconcentratiegebieden. Als de omtrek van de gaten niet wordt afgeschuind, zal de spanningsconcentratiefactor aanzienlijk toenemen, waardoor het ontstaan van scheuren wordt versneld; derde,proces factoren. Onredelijke parameters van het warmtebehandelingsproces, zoals een te lage afschriktemperatuur en onvoldoende tempertijd, zullen leiden tot een ongelijkmatige metallografische structuur van de lasplaat, restspanning en verminderde weerstand tegen vermoeidheid. Bovendien zal de onderhoudstoestand van de lijn ook van invloed zijn op vermoeiingsfalen. Een te groot hoogteverschil bij de railverbinding zal de extra spanning van de lasplaat vergroten en de levensduur verkorten.
Wat zijn de belangrijkste procesparameters en optimalisatiemethoden voor het blussen en temperen van de warmtebehandeling voor lasplaten?
Het kernproces van het blussen en temperen van de warmtebehandeling voor lasplaten isafschrikken + temperen op hoge- temperatuur. De kernprocesparameters omvatten vijf aspecten: afschriktemperatuur, houdtijd, koelsnelheid, ontlaattemperatuur en ontlaattijd. Voor 45 # stalen lasplaten is het geoptimaliseerde bereik van de blustemperatuur 830-850 graden. Een te lage temperatuur zal leiden tot onvoldoende austenitisatie, en er zal onopgelost ferriet in de metallografische structuur aanwezig zijn, waardoor de sterkte van de lasplaat afneemt; een te hoge temperatuur zal leiden tot grove korrels en verminderde taaiheid. De houdtijd wordt aangepast aan de dikte van de lasplaat. Voor lasplaten met een dikte van 20 mm wordt de houdtijd geoptimaliseerd tot 60-90 minuten om volledige austenitisatie in het materiaal te garanderen. De koelsnelheid gebruikt de methode vanwaterdoving en oliekoeling. De gedoofde lasplaat wordt eerst in water tot 300 graden gekoeld en vervolgens ter koeling in olie overgebracht. Deze methode kan de uitdovingsspanning verminderen en scheuren in de lasplaat voorkomen. De tempertemperatuur is geoptimaliseerd tot 550-580 graden en de tempertijd is geoptimaliseerd tot 120-150 minuten. Temperen op hoge temperatuur kan de metallografische structuur transformeren in getemperd sorbiet, dat zowel een hoge sterkte als een hoge taaiheid heeft, en de weerstand tegen vermoeidheid aanzienlijk kan verbeteren. De optimalisatiemethode maakt gebruik van de orthogonale testmethode, met treksterkte en slagvastheid als beoordelingsindicatoren, en optimaliseert de combinatie van vijf procesparameters om uiteindelijk de optimale parametercombinatie te bepalen, zodat de treksterkte van de lasplaat groter dan of gelijk is aan 650 MPa en de schoktaaiheid groter dan of gelijk aan 30 J/cm².
Wat zijn het oppervlakteversterkende behandelingsproces en de functie van de omtrek van het lasplaatboutgat?
De oppervlakteversterkende behandeling van de omtrek van het lasplaatboutgat maakt gebruik van een samengesteld proceswalsversterking + carburerende behandeling. Rolversterking is het eerste proces. Er wordt een speciaal walsgereedschap gebruikt om druk uit te oefenen op het oppervlak rond het boutgat, waardoor plastische vervorming ontstaat op het oppervlak rond het gat, waardoor een werk-geharde laag ontstaat met een dikte van 0,2-0,3 mm. De hardheid van de werk-geharde laag kan HV350 of meer bereiken, wat 30% hoger is dan de matrixhardheid. Rolversterking kan ook de oppervlakteruwheid rond het gat verminderen tot onder Ra0,8 en spanningsconcentratiebronnen verminderen. Carburerende behandeling is het tweede proces. De gewalste lasplaat wordt in een carboneeroven geplaatst en gedurende 4-6 uur op een temperatuur van 920-940 graden gehouden om koolstofatomen in het oppervlak rond het gat te laten doordringen. De dikte van de gecarbureerde laag wordt geregeld op 0,8-1,0 mm en het koolstofgehalte van de gecarboneerde laag is 0,8%-1,0%. Na de carburatiebehandeling is tempereren bij lage temperatuur vereist bij een temperatuur van 180-200 graden gedurende 60 minuten om restspanningen te elimineren die tijdens het carburatieproces worden gegenereerd. Het composietversterkingsproces heeft twee hoofdfuncties: ten eerste verbetert het de hardheid en slijtvastheid van het oppervlak rond het gat, waardoor wrijving en slijtage tussen de bout en de omtrek van het gat wordt voorkomen; ten tweede vormt het een resterende drukspanning op het oppervlak rond het gat, die een deel van de wisselende trekspanning kan compenseren, de kans op het ontstaan van scheuren kan verminderen en de vermoeiingssterkte van de lasplaat met meer dan 40% kan vergroten.
Wat zijn de gedifferentieerde ontwerppunten van warmtebehandelingsprocessen tussen nationale standaard en buitenlandse standaard lasplaten?
Het gedifferentieerde ontwerp van warmtebehandelingsprocessen tussen nationale standaard en buitenlandse standaard lasplaten komt voort uit de verschillen in hun materialen en servicevereisten. Nationale standaard lasplaten gebruiken voornamelijk 45# staal, aangepast aan de nationale standaard 60kg/m en 75kg/m rails, terwijl buitenlandse standaard lasplaten meestal Europees standaard C45E staal gebruiken, aangepast aan UIC60 en UIC54 rails.Differentiatie van het afschrikproces: De blustemperatuur van nationale standaard 45 # stalen lasplaten is 830-850 graden, met behulp van waterdoving en oliekoeling; de blustemperatuur van buitenlandse standaard C45E stalen lasplaten is 820-840 graden, met behulp van luchtkoeling. Omdat C45E-staal een betere hardbaarheid heeft, kan door luchtkoeling een uniforme martensietstructuur worden verkregen, waardoor het scheurrisico veroorzaakt door waterkoeling wordt vermeden.Differentiatie van tempereerprocessen: De ontlaattemperatuur van nationale standaard lasplaten is 550-580 graden, en de ontlaattijd is 120 minuten, met als doel een getemperde sorbietstructuur te verkrijgen; de ontlaattemperatuur van buitenlandse standaard lasplaten is 520-550 graden, en de ontlaattijd is 150 minuten, met als doel een getemperde troostietstructuur te verkrijgen, die een hogere sterkte heeft en geschikt is voor de behoeften van Europese zware-afstandslijnen.Oppervlakteversterkende differentiatie: Nationale standaard lasplaten nemen het composietversterkingsproces van walsen + carbureren over; buitenlandse standaard lasplaten gebruiken een versterkingsproces met kogelstralen, dat een resterende drukspanning kan vormen op het totale oppervlak van de lasplaat, meer geschikt voor de onderhoudsmodus van Europese lijnen.
Wat zijn de testpunten en acceptatienormen voor de warmtebehandelingskwaliteit van lasplaten?
De testitems voor de warmtebehandelingskwaliteit van lasplaten omvatten vier kernitems:metallografische structuurtesten, testen van mechanische eigenschappen, testen van oppervlaktehardheid en restspanningstesten. Metallografische structuurtesten maken gebruik van een metallografische microscoop om de microstructuur van de lasplaat te observeren. De gekwalificeerde structuur van nationale standaard lasplaten is getemperd sorbiet, de korrelgrootte is groter dan of gelijk aan 8, en er zijn geen netwerkferriet of grove korrels toegestaan; de gekwalificeerde structuur van buitenlandse standaard lasplaten is gehard troostiet, de korrelgrootte groter dan of gelijk aan 7. Het testen van mechanische eigenschappen omvat treksterkte, vloeigrens, rek en slagvastheid. Voor nationale standaard lasplaten: treksterkte groter dan of gelijk aan 650 MPa, vloeigrens groter dan of gelijk aan 355 MPa, rek groter dan of gelijk aan 16%, slagvastheid groter dan of gelijk aan 30 J/cm²; voor buitenlandse standaard lasplaten, treksterkte groter dan of gelijk aan 700 MPa, vloeigrens groter dan of gelijk aan 400 MPa, rek groter dan of gelijk aan 14%, slagvastheid groter dan of gelijk aan 25J/cm². Bij het testen van de oppervlaktehardheid wordt een Rockwell-hardheidsmeter gebruikt om de hardheid rond de boutgaten te detecteren. De oppervlaktehardheid van nationale standaard lasplaten is HRC28-32, en die van buitenlandse standaard lasplaten is HRC30-35. Bij het testen van restspanning wordt gebruik gemaakt van een röntgeninstrument om de restspanning rond de boutgaten te detecteren. De resterende drukspanningswaarde moet groter zijn dan of gelijk zijn aan 100 MPa, en er is geen resterende trekspanning toegestaan. De acceptatienorm is dat alle vier de testitems gekwalificeerd zijn. De bemonsteringsratio van elke partij lasplaten bedraagt niet minder dan 5%. Als er niet-gekwalificeerde items zijn, is een dubbele steekproef vereist. Als ze nog steeds niet gekwalificeerd zijn, wordt de hele batch gesloopt.