I cinque meccanismi di invecchiamento che uccidono le piattaforme ferroviarie
I cuscinetti delle rotaie cedono perdendo la loro elasticità e ogni ambiente produce un caratteristico meccanismo di invecchiamento: invecchiamento termo-ossidativo guidato dal calore e dall'ossigeno sulle calde linee meridionali; invecchiamento foto-ossidativo causato dalla radiazione ultravioletta sulle zone di alta-altitudine e sui confini del deserto; invecchiamento a bassa-temperatura dovuto a cicli di gelo-disgelo sulle linee alpine; invecchiamento in nebbia salina sulle linee costiere; e invecchiamento chimico-medio nei corridoi industriali. In pratica diversi meccanismi agiscono insieme: una linea desertica è calda, ricca di raggi UV-e polverosa, mentre una linea costiera combina sale, umidità e calore.
Fenomeni di fallimento per tipo di invecchiamento
| Tipologia di invecchiamento | Fenomeni di fallimento |
|---|---|
| Termo-ossidativo | Indurimento e infragilimento superficiale, fessurazioni della rete, aumento del modulo elastico, perdita di capacità tampone |
| Foto-ossidativo | Sfarinamento superficiale, scolorimento, allentamento dello strato superficiale, forte calo della resistenza a trazione |
| Bassa-temperatura | Spostamento della transizione vetrosa, perdita di elasticità, frattura fragile nella stagione fredda |
| Spruzzo salino | Corrosione delle armature metalliche, delaminazione, formazione di bolle, perdita di capacità di carico |
| Chimico | Rigonfiamento, ammorbidimento o screpolature a seconda del mezzo |
Design dei materiali per le linee alpine
Le linee alpine richiedono che l'imbottitura rimanga elastica a meno 40 gradi C e al di sotto, quindi l'obiettivo del progetto è una bassa temperatura di transizione vetrosa. I composti di gomma resistenti al freddo-come le miscele a base di polibutadiene-o il poliuretano modificato sostituiscono la normale gomma naturale; i plastificanti resistenti al freddo-aumentano la flessibilità della catena molecolare e gli additivi antigelo impediscono all'acqua interna di congelarsi e di rompere il cuscinetto. Il risultato è un cuscinetto che mantiene la propria elasticità e resistenza allo scorrimento anche attraverso ripetuti cicli di gelo-disgelo invece di diventare fragile.
Progettazione strutturale per linee costiere
La nebbia salina penetra nei bordi del tampone e attacca il rinforzo metallico. La soluzione robusta è una struttura completamente non-metallica: il tessuto in fibra ad alta-resistenza sostituisce il tradizionale rinforzo in acciaio o rete metallica, quindi all'interno dell'imbottitura non c'è nulla che possa corrodersi. Sulla superficie viene applicato un rivestimento denso, resistente agli spruzzi di sale-come barriera fisica e i bordi del cuscinetto sono sigillati contro le intrusioni. Questa struttura mantiene la capacità di carico-senza la delaminazione e la formazione di vesciche tipiche dei cuscinetti rinforzati con metallo-.
Valutazione dell'invecchiamento del sito-
La valutazione sul campo combina l'aspetto con due rapidi test delle prestazioni. Visivamente, cercare crepe, sfarinamento, indurimento, formazione di vesciche o delaminazione e classificarne la gravità. Quindi misurare la durezza Shore con un durometro portatile: una variazione superiore al 15% rispetto al nuovo-valore del tampone indica un grave invecchiamento. Infine misurare il tasso di rimbalzo; quando scende al di sotto dell'80% del valore di progetto, il tampone ha perso la sua funzione tampone e deve essere sostituito. L'utilizzo sia dell'aspetto che dei risultati delle prestazioni evita sia la sotto{7}}sostituzione che la sovra-sostituzione.
Standard di test e specifiche di approvvigionamento
L'invecchiamento accelerato viene verificato in laboratorio: invecchiamento in forno ad aria calda-per GB/T 3512 (equivalente a ISO 188) alla temperatura e alla durata specificate, seguito da controlli di durezza, trazione e rimbalzo; prestazione alle basse-temperature mediante il test del punto fragile; e resistenza a condizioni ambientali severe mediante il test del-livello di fissaggio descritto nella norma EN 13146-6. Nella specifica di acquisto, indicare il mantenimento del modulo previsto dopo l'invecchiamento (ad esempio non più del 10% di variazione in 5 anni per le linee ad alta velocità), l'intervallo di durezza Shore e il requisito di rimbalzo. Richiedere il rapporto di prova di invecchiamento insieme al certificato del materiale.
Domande frequenti
Perché i rail pad si induriscono sulle linee calde?
Il calore e l'ossigeno reticolano e ossidano lentamente la gomma, aumentando il modulo elastico e infragilendo la superficie. L'effetto viene accelerato al di sopra della temperatura del cuscinetto di circa 60 gradi C e dall'elevata esposizione all'ossigeno.
Come posso sapere se un tampone è invecchiato troppo in cantiere?
Utilizzare il test combinato: crepe o sfarinamento visibili più uno spostamento della durezza Shore superiore al 15% o un tasso di rimbalzo inferiore all'80% del progetto significa che è necessaria la sostituzione.
I cuscinetti rinforzati in metallo-non sono adatti per le linee costiere?
Necessitano di sigillatura e rivestimento completi, e anche in questo caso gli strati metallici si corrodono nel tempo. Un cuscinetto rinforzato con fibre non-metalliche-rimuove completamente il percorso della corrosione ed è la soluzione costiera preferita.
Qual è la differenza tra invecchiamento e compression set?
L'invecchiamento è la degradazione chimica a lungo-termine della gomma stessa, mentre la deformazione per compressione è la deformazione permanente dopo un carico sostenuto. Entrambi riducono le prestazioni ed entrambi vengono testati separatamente; specificare i limiti per ciascuno.
Quale certificato deve fornire il fornitore dei cuscinetti?
Il certificato del materiale, il rapporto sul test di invecchiamento accelerato (GB/T 3512 o ISO 188), il rapporto sul test a bassa-temperatura ove richiesto e i rapporti sulle dimensioni e sulla durezza del lotto.