Formazione della filettatura ad alta resistenza-e progettazione della struttura anti-allentamento/anti-scivolamento dei bulloni delle rotaie
Quali sono i vantaggi principali della formazione della filettatura dei bulloni dei binari mediante processo di ricalcatura a freddo e rullatura della filettatura?
Rispetto al processo di tornitura tradizionale, la formazione delle filettature dei bulloni dei binari mediante intestazione a freddo e processo di rullatura presenta vantaggi fondamentalimigliorare le proprietà meccaniche del filo, garantire l'accuratezza dimensionale, aumentare l'efficienza produttiva e ridurre la perdita di materiale, che soddisfa pienamente i requisiti di elevata resistenza ed elevata consistenza dei bulloni nell'ingegneria dei binari. Il processo di intestazione a freddo e rullatura del filo è un metodo di elaborazione senza-taglio. Le filettature vengono formate estrudendo il gambo del bullone con stampi. Le fibre metalliche dell'acciaio non vengono tagliate durante la lavorazione, ma distribuite in modo continuo lungo il profilo della filettatura, rendendo la resistenza alla trazione e allo snervamento della parte filettata superiore del 20%-30% rispetto a quella delle filettature tornite e la resistenza alla fatica superiore di oltre il 40%. Può sopportare la grande forza di pre-serraggio e il carico di vibrazioni ripetute del fissaggio del binario, evitando la frattura del filo. In termini di precisione dimensionale, il processo di intestazione a freddo e rullatura della filettatura è controllato da stampi CNC, con una deviazione del passo della filettatura inferiore o uguale a ±0,03 mm e una deviazione dell'angolo del profilo del dente inferiore o uguale a ±0,5 gradi, che è molto superiore alla precisione delle filettature tornite, garantendo un ingranamento preciso tra bulloni e dadi, evitando la concentrazione delle sollecitazioni causata dagli spazi di ingranamento e migliorando la stabilità del fissaggio. In termini di efficienza produttiva, il processo di intestazione a freddo e rullatura del filo realizza un'elaborazione continua automatica. Una singola attrezzatura può elaborare 800-1000 bulloni all'ora, ovvero 5-6 volte quella del processo di tornitura, soddisfacendo la domanda di offerta della costruzione ferroviaria su larga scala. In termini di perdita di materiale, il processo di tornitura forma filettature tagliando il gambo con un tasso di perdita di materiale del 15%-20%, mentre il processo di ricalcatura a freddo e rullatura del filetto è una formatura plastica con un tasso di perdita di materiale inferiore o uguale al 3%, riducendo notevolmente il costo delle materie prime. Inoltre, la rugosità superficiale del filo dopo la piegatura a freddo e la rullatura del filo è Ra inferiore o uguale a 1,6μm e la superficie è liscia, il che può ridurre la resistenza all'attrito durante l'ingranamento del filo, facilitare il controllo della forza di pre-serraggio durante la costruzione e ridurre la probabilità di corrosione del filo.
Quali criteri fondamentali dovrebbero essere seguiti nella selezione dei materiali di base ad alta-resistenza per i bulloni dei binari?
La selezione dei materiali di base ad alta-resistenza per i bulloni dei binari segue quattro criteri fondamentali:adattamento delle prestazioni meccaniche, buona lavorabilità, eccellente resistenza alla corrosione e costo controllabile. È necessario selezionare accuratamente i materiali in base alle condizioni di lavoro della linea (trasporto pesante/alta{2}}velocità/velocità ordinaria) e agli ambienti di servizio (costiero/entroterra/alpino) per evitare una selezione eccessiva-o una selezione insufficiente dei materiali. L'adattamento delle prestazioni meccaniche è il criterio principale. I materiali in acciaio con gradi di resistenza corrispondenti devono essere selezionati in base alla posizione di utilizzo e ai requisiti di forza di pre-serraggio dei bulloni. Per i bulloni di fissaggio del nucleo centrale (bulloni a stecca, bulloni a nastro elastico) sono necessari acciai strutturali legati ad alta resistenza di grado 8.8 e 10.9. I bulloni di grado 10.9 hanno una resistenza alla trazione maggiore o uguale a 1000 MPa e una resistenza allo snervamento maggiore o uguale a 900 MPa, adattandosi ai grandi requisiti di forza di pre-serraggio delle linee-di trasporto pesante e ad alta-velocità; gli acciai strutturali al carbonio di grado 4.8 e 6.8 possono essere utilizzati per i bulloni ausiliari delle stazioni e delle diramazioni per ridurre i costi. La buona lavorabilità è il criterio di base. Il materiale di base selezionato deve avere buone prestazioni di ricalcatura a freddo, rullatura della filettatura e trattamento termico, non facile da fessurare durante la ricalcatura a freddo, formazione completa della filettatura durante la rullatura della filettatura e buona temprabilità durante il trattamento termico, garantendo prestazioni complessive uniformi dei bulloni. Ad esempio, l'acciaio 42CrMo comunemente utilizzato per i bulloni di grado 10.9 ha un'eccellente temprabilità e la resistenza del nucleo e della superficie sono costanti dopo il trattamento termico senza deviazioni delle prestazioni. L'eccellente resistenza alla corrosione è il criterio di adattamento ambientale. Gli acciai strutturali legati-resistenti alla corrosione dovrebbero essere selezionati per ambienti costieri ad alta-nebbia salina, oppure si dovrebbe aggiungere un trattamento-anticorrosivo di fascia alta-sulla base degli acciai ordinari ad alta-resistenza; gli acciai con buona tenacità alle basse-temperature come l'acciaio 35CrMnSi dovrebbero essere selezionati per le aree alpine per evitare la frattura fragile dei bulloni alle basse temperature; gli acciai convenzionali ad alta resistenza-possono essere selezionati per ambienti interni asciutti per semplificare il processo anti-corrosione. Il costo controllabile è il criterio economico. Con la premessa di soddisfare le prestazioni meccaniche e i requisiti ambientali, la priorità dovrebbe essere data alla selezione di materiali di base con prestazioni ad alto costo. Per lo stesso grado di resistenza, si dovrebbe dare priorità alla selezione di materiali di acciaio nazionali maturi per ridurre i costi di importazione e, allo stesso tempo, evitare di selezionare materiali di acciaio con specifiche eccessive per prestazioni elevate, con conseguente spreco di costi.
Quali sono i metodi principali di modifica della filettatura per l'anti-allentamento e l'anti-scivolamento dei bulloni del binario?
I metodi principali di modifica della filettatura per l'anti-allentamento e l'anti-scivolamento dei bulloni del binario includonoincollaggio del filo, cementazione del filo, godronatura del filo e ingranamento degli inserti in nylon. Tutti aumentano l'attrito tra i fili modificando le caratteristiche della superficie o la struttura di ingranamento dei fili, compensano la coppia di allentamento causata dalle vibrazioni e si adattano ai requisiti anti-allentamento delle diverse linee. L'incollaggio del filo è il metodo di modifica più utilizzato. Uno speciale adesivo anaerobico anti-allentamento è rivestito sulla superficie della filettatura del bullone con uno spessore del rivestimento di 5-10μm. Dopo il serraggio, l'adesivo anti-allentamento polimerizza nello spazio di ingranamento del filo per formare uno strato adesivo ad alta-resistenza, trasformando l'ingranamento meccanico dei fili in "ingranamento meccanico + incollaggio" e la forza di attrito viene aumentata più volte. Anche in condizioni di forti vibrazioni, il bullone non si allenterà, adattandosi alle linee principali come ad alta-velocità e linee di trasporto pesante-. Il processo di incollaggio è semplice e può essere elaborato in lotti. La cementazione della filettatura è un metodo di modifica avanzato. Gli atomi di carbonio vengono infiltrati nella superficie del filo attraverso un processo di cementazione ad alta-temperatura per formare uno strato carburato ad alta-durezza con uno spessore di 0,1-0,2 mm e la durezza superficiale raggiunge più di HV800, il che non solo migliora la resistenza all'usura e alla fatica del filo, ma aumenta anche il coefficiente di attrito durante l'ingranamento del filo per ottenere anti-allentamento e antiscivolo-, adattandosi alle linee ferroviarie urbane con frequenti vibrazioni e facile usura del filo. La godronatura è un metodo di modifica fisica. Piccoli motivi a rombi con una profondità di 0,05-0,1 mm sono arrotolati sulla superficie del lato dente della filettatura del bullone. Dopo il serraggio, i modelli si incastrano con il lato dente della filettatura del dado per formare un'occlusione meccanica, aumentando la resistenza all'attrito. Allo stesso tempo, i modelli possono rompere la pellicola d'olio tra i filetti per evitare scivolamenti causati dalla contaminazione dell'olio, adattandosi alle stazioni e alle diramazioni con bassa forza di pre-serraggio. La mesh degli inserti in nylon è un metodo di modifica strutturale. Nel foro filettato del dado è inserito un anello di nylon e il diametro interno dell'anello di nylon è leggermente inferiore al diametro maggiore della filettatura del bullone. Una volta serrata, la filettatura del bullone estrude l'anello in nylon per formare una deformazione elastica e l'anello in nylon è strettamente attaccato alla filettatura per generare una forza di tenuta elastica continua per compensare la coppia di allentamento. Inoltre, l'anello in nylon ha un effetto smorzante, che può ridurre l'impatto delle vibrazioni sul filo, adattandosi alle linee ad alta velocità con elevati requisiti di precisione anti-allentamento.
Quali sono il principio anti-allentamento e i requisiti di adattamento delle rondelle anti-allentamento nel fissaggio dei bulloni del binario?
Il principio fondamentale anti-allentamento delle rondelle anti-allentamento nel fissaggio dei bulloni del binario ècompensazione della deformazione elastica + bloccaggio dell'attrito inverso. Attraverso le caratteristiche strutturali delle rondelle, quando il bullone ha una leggera tendenza all'allentamento a causa delle vibrazioni, la forza di pre-serraggio viene compensata nel tempo e viene generato un attrito inverso per evitare che il bullone continui ad allentarsi, che è un'importante struttura ausiliaria per l'anti-allentamento dei bulloni del binario. La maggior parte delle rondelle anti-allentamento sono strutture autobloccanti-a forma di disco-o doppie. La rondella antiallentamento-a forma di disco-viene compressa per produrre una deformazione elastica quando il bullone viene serrato, immagazzinando energia potenziale elastica. Quando il bullone si allenta a causa delle vibrazioni e la forza di preserraggio-diminuisce, l'energia potenziale elastica della rondella viene rilasciata per generare una forza di pressione inversa per compensare la perdita di forza di preserraggio. Allo stesso tempo, la superficie di attrito tra la rondella e la testa del bullone e la superficie della parte collegata genereranno un attrito inverso per compensare la coppia di allentamento; la rondella autobloccante doppia--è composta da due rondelle con denti elicoidali. Una volta serrate, i denti elicoidali delle due rondelle ingranano tra loro. Quando vibra, la struttura auto-bloccante dei denti elicoidali impedisce la rotazione relativa delle rondelle, bloccando così il bullone, e l'effetto anti-allentamento è migliore di quello della rondella a forma di disco-. L'adattamento delle rondelle anti-allentamento deve seguire tre requisiti:corrispondenza con la resistenza del bullone, corrispondenza con le condizioni di lavoro e corrispondenza con la superficie di installazione. In termini di adattamento della resistenza, per i bulloni ad alta resistenza-di grado 8.8 e 10.9 devono essere selezionate rondelle anti-allentamento ad alta resistenza dei gradi corrispondenti. La resistenza alla trazione e il limite elastico delle rondelle devono corrispondere ai bulloni per evitare deformazioni e cedimenti delle rondelle prima dei bulloni; in termini di adattamento alle condizioni di lavoro, è necessario selezionare rondelle antiallentamento-doppie-impilate-ad alta resistenza-anti{10}}per le linee ad alta-velocità-di trasporto pesante, è possibile selezionare rondelle antiallentamento-smorzanti a forma di disco per le linee ferroviarie urbane e rondelle antiallentamento-a molla ordinarie per linee a velocità ordinaria-e diramazioni; in termini di adattamento alla superficie di installazione, è necessario selezionare rondelle antiallentanti piatte-quando la superficie della parte collegata è un piano liscio e rondelle antiallentanti-con denti antiscivolo quando la superficie è una superficie ruvida o curva per aumentare l'attrito con la superficie di installazione ed evitare lo scivolamento delle rondelle. Inoltre, i diametri interno ed esterno della rondella anti-allentamento devono corrispondere esattamente alle specifiche del bullone, con uno spazio inferiore o uguale a ±0,1 mm, per garantire il centraggio e il posizionamento durante l'installazione ed evitare guasti anti-allentamento causati dal carico eccentrico.
In che modo il design dei denti-antiscivolo della testa del bullone migliora la stabilità del fissaggio?
Il design dei denti antiscivolo-della testa del bullone del binario migliora la stabilità complessiva del fissaggio dalla fonte del fissaggio del bullone attraverso tre aspetti:aumentando il coefficiente di attrito con la superficie di installazione, impedendo la rotazione relativa della testa del bullone e disperdendo la forza di pre-serraggio, compensando efficacemente il rischio di allentamento causato dalle vibrazioni del treno, ed è la struttura antiscivolo di base dei bulloni dei binari. I denti antiscivolo-sono progettati sulla superficie inferiore della testa del bullone (il lato a contatto con la superficie di installazione), per lo più denti triangolari o a striscia distribuiti in un anello, con un'altezza del dente di 0,2-0,5 mm e un passo del dente di 1-2 mm. Quando il bullone viene serrato, i denti antiscivolo verranno incorporati nella superficie della parte collegata (come piastra di pressione, ganascia) per formare un'occlusione meccanica, trasformando il semplice contatto superficiale tra la testa del bullone e la parte collegata in "contatto superficiale + occlusione del dente", il coefficiente di attrito aumenta di 2-3 volte, il che riduce notevolmente la rotazione relativa della testa del bullone causata dalle vibrazioni e impedisce l'allentamento del bullone dalla fonte. Allo stesso tempo, i denti antiscivolo sono distribuiti uniformemente in un anello, che può trasmettere uniformemente la pressione della testa del bullone alla superficie della parte connessa, disperdere la forza di pre-serraggio, evitare la deformazione della superficie di installazione causata dalla concentrazione locale delle sollecitazioni e garantire la trasmissione stabile della forza di pre-serraggio. Se non sono presenti denti antiscivolo sulla testa del bullone, è facile che la testa scivoli con la superficie di installazione durante le vibrazioni, con conseguente rapida attenuazione della forza di pre-serraggio e cedimento del sistema di fissaggio. Inoltre, la dimensione dei denti antiscivolo-è accuratamente progettata in base alle specifiche del bullone e alle posizioni di utilizzo. I-denti antiscivolo dei bulloni-di grandi dimensioni (M24 e superiori) sono più alti e più densi, adattandosi alla richiesta di una grande forza di pre-serraggio; i-denti antiscivolo dei piccoli-bulloni specifici (M16 e inferiori) sono meno profondi e radi, evitando danni eccessivi alla superficie della parte collegata a causa di denti troppo alti; i denti antiscivolo dei bulloni della stecca a ganascia sono denti a striscia, che si adattano alla superficie di installazione piana della stecca a ganascia, mentre i denti antiscivolo dei bulloni a striscia elastica sono denti triangolari, che si adattano alla superficie di installazione curva della striscia elastica. Le dimensioni precise e il design della forma massimizzano l'effetto dei denti antiscivolo. I denti antiscivolo cooperano con le rondelle anti-allentamento e-del filetto per formare un triplo sistema anti-allentamento di "antiscivolo testa + antiallentamento filetto + compensazione rondella", in modo che i bulloni del binario rimangano sempre fissati in condizioni di vibrazione a lungo termine.