Tecnologia di valutazione per il-rafforzamento resistente all'usura e il retrofit senza soluzione di continuità dei giunti a stecca
Quali sono i principali tipi di usura dei giunti a stecca e i meccanismi che influiscono sul comfort di marcia?
I principali tipi di usura dei giunti a stecca comprendono tre categorie principali: usura da impatto su ruota-rotaia, usura da sfregamento e usura da corrosione. L'usura da impatto della ruota-rotaia si verifica quando il treno passa sopra il giunto, causando l'impatto della sala montata con la rotaia e la piastra a ganascia in corrispondenza del giunto, con conseguente scheggiatura del metallo dalla superficie della rotaia, con una profondità di usura che raggiunge 1-2 mm. L'usura da sfregamento si verifica sulla superficie di contatto tra la stecca e la rotaia, dove subiscono un leggero scorrimento relativo sotto il carico del treno, portando all'usura per ossidazione del metallo della superficie di contatto e all'accumulo di detriti di usura. L'usura per corrosione è causata dalla corrosione elettrochimica dovuta all'accumulo di acqua e umidità nel giunto; i pozzi di corrosione accelerano il processo di usura, aumentando il tasso di usura del giunto di oltre due volte. Il meccanismo che influenza il comfort di marcia è che l'usura dei giunti porta a una superficie irregolare della rotaia, creando un effetto "gradino". Quando il treno passa, genera vibrazioni da impatto verticale con un'accelerazione superiore a 0,5 g, superando di gran lunga lo standard di comfort di marcia di 0,1 g per i treni ad alta-velocità. Le vibrazioni da impatto esacerbano l’interazione dinamica tra ruota e rotaia, aumentando il rumore ruota-rotaia, riducendo il comfort dei passeggeri e accelerando il cedimento per fatica dei componenti del binario.
Quali sono i processi di indurimento della superficie e gli effetti di miglioramento della resistenza all'usura dei giunti a stecca per carichi pesanti?
I giunti a stecca per carichi pesanti- utilizzano un processo di indurimento della superficie composita mediante tempra laser e spruzzatura al plasma. La tempra laser utilizza un laser a fibra da 10 kW con una velocità di scansione di 5 mm/s, formando uno strato di tempra profondo 2 mm sulla superficie della guida a stecca, raggiungendo una durezza di HRC58-62 e migliorando la resistenza all'usura di 3 volte. La spruzzatura al plasma utilizza polvere di lega a base di ferro-, con uno strato spruzzato di 3 mm di spessore che si lega metallurgicamente al substrato della stecca, ottenendo una forza di adesione maggiore o uguale a 30 MPa e un'eccellente resistenza agli urti e all'usura. Dopo il processo composito, il giunto della stecca presenta una rugosità superficiale Ra inferiore o uguale a 1,6 μm e una deviazione della planarità della superficie della rotaia inferiore o uguale a 0,1 mm, garantendo una transizione graduale con la superficie della rotaia ed eliminando l'effetto "scalino". I test di resistenza all'usura hanno dimostrato che, dopo 1 milione di test di impatto su ruote-rotaie, la profondità di usura del giunto era di soli 0,2 mm, ovvero 1/5 di quella delle stecche a ganascia tradizionali, soddisfacendo pienamente i requisiti di servizio di treni a trasporto pesante da 10.000-tonnellate. Dopo l'applicazione del giunto a stecca rinforzata alle linee per il trasporto pesante, l'accelerazione delle vibrazioni del treno è stata ridotta del 40%, migliorando significativamente la scorrevolezza.
Quali sono i processi principali e i punti di controllo qualità per la modifica senza interruzioni dei giunti a stecca ferroviaria ad alta-velocità?
La modifica senza soluzione di continuità dei giunti a stecca ferroviaria ad alta-velocità adotta il processo principale di saldatura alluminotermica + molatura e finitura. Il flusso utilizzato nella saldatura alluminotermica è un grado speciale per le ferrovie ad alta-velocità e la composizione chimica del metallo saldato è coerente con quella della rotaia, garantendo che la resistenza della saldatura corrisponda al corpo della rotaia. Prima della saldatura, il giunto della rotaia deve essere preriscaldato, con la temperatura di preriscaldamento controllata a 300-350 gradi e l'intervallo di preriscaldamento di 100 mm su ciascun lato del giunto per evitare fessurazioni a freddo durante la saldatura. Durante il processo di saldatura, la temperatura di combustione del flusso è strettamente controllata. Quando la temperatura raggiunge i 2500 gradi, il metallo fuso riempie lo spazio del giunto, formando una saldatura completa. Dopo la saldatura, la saldatura viene rifinita utilizzando una smerigliatrice CNC. Dopo la rettifica, la deviazione della planarità della superficie della rotaia è inferiore o uguale a 0,05 mm e la rugosità Ra è inferiore o uguale a 1,6 μm, garantendo una connessione perfetta con la superficie della rotaia. I punti chiave del controllo qualità includono il rilevamento dei difetti di saldatura. Un rilevatore di difetti ad ultrasuoni viene utilizzato per verificare la presenza di difetti interni nella saldatura. Difetti di lunghezza maggiore o uguale a 3 mm sono considerati inaccettabili e richiedono una nuova saldatura. Contemporaneamente, viene controllato il gradiente di durezza della saldatura per garantire che il valore di durezza sia coerente con il corpo della rotaia, evitando la concentrazione di sollecitazioni causata da improvvisi cambiamenti di durezza.
Quali sono le dimensioni principali e gli indicatori di valutazione per il retrofit del giunto a stecca senza giunture?
Le dimensioni principali per il retrofit del giunto a stecca senza giunture comprendono tre categorie principali: prestazioni meccaniche, comfort di marcia e durata. Gli indicatori di valutazione per la dimensione delle prestazioni meccaniche comprendono la resistenza alla trazione della saldatura, il carico di snervamento e la resilienza all'impatto. I requisiti sono resistenza alla trazione della saldatura maggiore o uguale a 980 MPa, carico di snervamento maggiore o uguale a 880 MPa e resistenza all'urto maggiore o uguale a 30 J/cm², coerente con le prestazioni del corpo della rotaia. Gli indicatori di valutazione del comfort di marcia includono l'accelerazione delle vibrazioni delle ruote-del binario e l'irregolarità della superficie del binario. L'accelerazione delle vibrazioni deve essere inferiore o uguale a 0,1 g e l'irregolarità della superficie ferroviaria inferiore o uguale a 0,05 mm/m, rispettando gli standard di comfort di viaggio su rotaia ad alta-velocità. Gli indicatori di valutazione della durata di servizio comprendono il tasso di usura della saldatura e la durata a fatica. Il tasso di usura deve essere inferiore o uguale a 0,05 mm/anno e la durata a fatica superiore o uguale a 8 milioni di cicli, tre volte quella dei tradizionali giunti a stecca. Inoltre, bisogna valutare il costo di manutenzione dopo la modifica, richiedendo un ciclo di manutenzione prolungato di oltre 5 anni e una riduzione del 50% dei costi di manutenzione, raggiungendo un equilibrio tra benefici economici e sociali.
Quali sono i metodi di prova e i criteri di efficacia per valutare la modifica senza soluzione di continuità dei giunti a stecca?
Il metodo di prova principale per valutare la modifica senza soluzione di continuità dei giunti a stecca è il test a ultrasuoni, che rileva difetti come porosità, inclusioni di scorie e crepe all'interno della saldatura. Un difetto equivalente inferiore o uguale a φ2 mm è considerato accettabile. Il metodo di prova ausiliario è il test dinamico dei veicoli per l'ispezione dei binari, che raccoglie dati come l'irregolarità della superficie ferroviaria e l'accelerazione delle vibrazioni delle ruote-rotaia per valutare il comfort di marcia. Il test delle prestazioni meccaniche è stato condotto utilizzando una macchina di prova universale. Le prove di trazione hanno determinato la resistenza alla trazione della saldatura, le prove di impatto hanno determinato la resistenza all'impatto e le prove di durezza hanno determinato la distribuzione del gradiente di durezza. I criteri di valutazione erano: tutti gli indicatori di prestazione meccanica soddisfacevano gli standard e la saldatura non presentava difetti superiori agli standard; la scorrevolezza della corsa soddisfaceva gli standard di funzionamento ferroviario ad alta-velocità, con accelerazione delle vibrazioni inferiore o uguale a 0,1 g; la vita utile ha soddisfatto i requisiti di progettazione, con un tasso di usura inferiore o uguale a 0,05 mm/anno; e i costi di manutenzione sono stati ridotti di una percentuale maggiore o uguale al 50%. Se un indicatore di valutazione non soddisfaceva lo standard, era necessario analizzarne la causa e implementare misure correttive. Ad esempio, una durezza della saldatura insufficiente richiedeva una ri-tempra e le superfici irregolari delle rotaie richiedevano una ri-molatura e finitura per garantire che l'effetto della modifica soddisfacesse i requisiti di progettazione.