Waarom railheadverharding wordt gebruikt
Op bochten, hellingen en zware- treklijnen slijt de railkop door wiel--railcontact en heeft hij last van rolcontactvermoeidheid (RCF), zoals afbrokkelen, hurken en golvende slijtage. Kopharden verhoogt de oppervlaktehardheid van de rail, zodat slijtage en RCF onder controle worden gehouden, waardoor de rail langer in gebruik blijft. De Chinese praktijk wordt getypeerd door de U75VH-kop-geharde kwaliteit die valt onder TB/T 2344, en de Europese praktijk door de R350HT- en R400HT-kwaliteiten in EN 13674-1.
Gemeenschappelijke afschrikprocessen voor railkoppen
| Proces | Verwarming en koeling | Geharde diepte | Typisch gebruik |
|---|---|---|---|
| Inductieverwarming blussen | Hoogfrequente inductiespoel verwarmt het hoofd tot ongeveer 850 tot 900 graden Celsius, waarna waternevel het hoofd afkoelt | 8 tot 12 mm, uniform | Hoofd-lijn en zware-spoorrails |
| Vlam doven | Acetyleen-zuurstofvlamverhitting | 5 tot 8 mm, ondieper | Lijnen met een klein verkeersvolume |
| Contact (elektrode) verwarming doven | Elektroden verwarmen het hoofd direct | Controleerbaar, maar de apparatuur is complex | Zelden gebruikt in de moderne praktijk |
Hardheid en verharding-Laagvereisten
Kop{0}}geharde rails worden normaal gesproken gespecificeerd op basis van de oppervlaktehardheid: U75VH-rails bereiken ongeveer HB 341 tot 400, en premiumkwaliteiten streven naar HB 380 tot 420, vergelijkbaar met de R400HT-kwaliteit. De hardheid mag niet plotseling onder het oppervlak dalen: de hardheidsgradiënt in de verharde laag moet zacht zijn, met een hardheidsdaling van niet meer dan ongeveer 20 HB per millimeter van oppervlak tot kern, om spanningsconcentratie te voorkomen. De overgangszone tussen afgeschrikte en ongebluste rail moet minimaal 50 mm lang zijn, zodat de krachten op de wielrails soepel kunnen veranderen. De geharde-laagdiepte op zware-draagrails moet minimaal 10 mm zijn.
Effect op slijtvastheid en levensduur
Inductieharden van de kop verbetert doorgaans de slijtvastheid van de rail met twee tot drie keer op gewone lijn: kop-geharde rails gaan 10 tot 15 jaar mee onder normaal verkeer, terwijl ongeharde rails 5 tot 8 jaar meegaan. De geharde laag is ook bestand tegen vermoeidheid van het wiel{6}}railcontact, waardoor het afbrokkelen van de kop en golfslijtage worden verminderd. Met vlammen-gedoofde rails, met hun ondiepere laag, geven een verbetering van ongeveer 1,5 keer en zijn geschikt voor middel-verkeerslijnen waar volledige inductieharding niet economisch is.
Kwaliteitstesten van de geharde laag
Hardheid: meet de oppervlaktehardheid met een Brinell- of Rockwell-tester op gedefinieerde posities, doorgaans drie punten per meter rail, en neem het gemiddelde.
Structuur: bekijk de verharde laag metallografisch; de vereiste is een fijne perlitische structuur (minstens 90 procent fijn perliet). - martensiet is niet acceptabel omdat het te bros is voor rollend contact.
Diepte: verifieer de diepte van de verharde-laag door ultrasoon testen of sectieonderzoek, waarbij de afwijking binnen plus/minus 1 mm van de ontwerpwaarde wordt gecontroleerd.
Het proces selecteren op verkeersvolume
Zware-transportlijnen met een jaarlijks verkeer van meer dan 50 miljoen brutoton: inductieharding, geharde diepte minimaal 10 mm.
Hoofdspoorwegen met 20 tot 50 miljoen brutoton per jaar: inductieharden (8 tot 10 mm) of hoge- vlamdoving.
Aftakleidingen onder de 20 miljoen brutoton: vlamdoving (5 tot 8 mm) brengt kosten en prestaties in evenwicht.
Veelgestelde vragen
Vraag: Waarom moet de verharde laag minimaal 10 mm zijn op zware- treklijnen?
A: Omdat de contactspanningen van wiel{0}}rails enkele millimeters doordringen; een diepere laag houdt het ondersteunende materiaal hard onder de contactzone terwijl het oppervlak slijt.
Vraag: Is martensiet acceptabel in een geharde railkop?
A: Geen enkele - geharde railkop mag een fijne perlitische structuur hebben; martensiet is bros en vormt zich onder verschillende koelpraktijken, wat leidt tot afbrokkeling onder verkeer.
Vraag: Hoe verhoudt hardheid zich tot slijtvastheid?
A: Bij perlitisch railstaal neemt de slijtage af naarmate de hardheid toeneemt. Daarom specificeren zware-spoorwegen HB 340 of hoger in bochten.
Vraag: Kunnen kop-geharde rails worden gelast?
A: Ja, met lasprocedures die gekwalificeerd zijn voor de kwaliteit; de hardheid van de kop moet worden hersteld of geaccepteerd volgens de lasspecificatie, en de door de laswarmte-beïnvloede zones worden dienovereenkomstig geïnspecteerd.
Vraag: Hoe kan ik de leveringskwaliteit van kop-geharde rails bevestigen?
A: Controleer het molencertificaat op hardheidsresultaten, geharde-laagdieptegegevens en ultrasone testrapporten, en verifieer deze aan de hand van de geldende norm.