La compatibilità della selezione del materiale dei picchetti delle rotaie con i metodi di ancoraggio delle traversine
Quali sono le principali differenze prestazionali tra i picchetti ferroviari in acciaio al carbonio e quelli in acciaio legato?
Le punte in acciaio al carbonio sono realizzate in acciaio Q235 o 45. Le loro caratteristiche prestazionali principali sono resistenza moderata, buona tenacità e basso costo. La loro resistenza alla trazione è maggiore o uguale a 450 MPa, la durezza inferiore o uguale a HB200 e hanno un'eccellente lavorabilità, che li rende adatti alla produzione di massa. Le punte in acciaio legato, d'altra parte, hanno aggiunto elementi leganti come cromo, manganese e vanadio. Dopo il trattamento termico, la loro resistenza alla trazione è maggiore o uguale a 800 MPa e la loro durezza può raggiungere HB280-320. La loro forza e resistenza alla fatica sono di gran lunga superiori alle punte in acciaio al carbonio. Le punte in acciaio legato hanno anche una maggiore resistenza all'usura, resistendo all'usura della filettatura causata dalle vibrazioni a lungo termine. Entrambi hanno una resistenza alla corrosione relativamente debole e richiedono un trattamento superficiale per migliorare le loro capacità protettive. I picchetti in acciaio al carbonio sono adatti per le linee di velocità convenzionali e i binari delle stazioni; i picchetti in acciaio legato sono adatti per linee ad alta-velocità e carichi pesanti e possono sopportare impatti di carico maggiori.
Per quali linee speciali sono adatti i picchetti in acciaio inossidabile e perché sono meno comunemente utilizzati nelle linee ordinarie?
I picchetti per binari in acciaio inossidabile (comunemente realizzati in acciaio inossidabile 304 o 316) hanno un'eccellente resistenza alla corrosione e sono adatti principalmente per linee in aree costiere di nebbia salina, aree chimicamente inquinate e ambienti umidi come i tunnel. Queste aree sono caratterizzate da ambienti corrosivi e, anche con il trattamento superficiale, i chiodi dei cingoli in acciaio al carbonio e legato sono soggetti a ruggine, con conseguente diminuzione della resistenza dell'ancoraggio. I puntali dei cingoli in acciaio inossidabile, invece, offrono protezione dalla corrosione a lungo termine-e senza manutenzione. La ragione principale dell'uso limitato di punte in acciaio inossidabile nelle linee ordinarie è il loro costo elevato; costano 5-8 volte di più rispetto ai chiodi per cingoli in acciaio al carbonio, aumentando significativamente i costi di costruzione. Inoltre, i chiodi dei cingoli in acciaio inossidabile hanno una durezza e una resistenza della filettatura inferiori rispetto ai chiodi dei cingoli in acciaio legato, il che li rende inclini allo sfilamento del filo nelle linee di carico-pesanti. Pertanto, sono adatti solo per linee a carico leggero in ambienti corrosivi speciali.
Perché i puntali in acciaio al carbonio sono preferiti rispetto ai puntali in acciaio legato nell'ancoraggio allo zolfo?
L'ancoraggio allo zolfo fissa i picchi dei binari attraverso la forza legante della malta di zolfo. I chiodi dei cingoli in acciaio al carbonio sono preferiti principalmente perché la loro ruvidità superficiale è moderata, con conseguente migliore adesione alla malta di zolfo. La scaglia di ossido e la micro-rugosità dei chiodi dei cingoli in acciaio al carbonio aumentano la forza di legame meccanico tra i chiodi e la malta di zolfo, determinando un ancoraggio più stabile. I chiodi dei cingoli in acciaio legato, generalmente trattati termicamente-, hanno superfici lisce e un'elevata durezza, il che comporta un'adesione più debole alla malta di zolfo e una tendenza ad allentarsi a causa delle vibrazioni dopo l'ancoraggio. Le linee ancorate allo zolfo-sono per lo più linee veloci convenzionali o linee di stazione con carichi relativamente bassi; la resistenza dei chiodi dei cingoli in acciaio al carbonio è sufficiente per le loro esigenze, eliminando la necessità di chiodi in acciaio legato ad alta resistenza. Inoltre, il coefficiente di dilatazione termica dei chiodi dei binari in acciaio al carbonio è più vicino a quello della malta allo zolfo, causando una deformazione sincronizzata durante le variazioni di temperatura e riducendo la probabilità di delaminazione.
Quali caratteristiche fondamentali devono possedere i materiali a punta adatti all'ancoraggio con resina?
L'ancoraggio in resina fissa i chiodi dei binari attraverso la forza di adesione e ancoraggio dell'agente di ancoraggio in resina. I materiali adatti per le punte dei cingoli devono possedere tre caratteristiche principali: elevata resistenza, elevata durezza e superficie pulita. L'ancoraggio in resina viene utilizzato principalmente nelle linee di carico-pesante e ad alta-velocità. Le punte devono resistere a enormi forze di estrazione-e di taglio; pertanto, l'acciaio legato deve essere selezionato per garantire una resistenza alla trazione maggiore o uguale a 800 MPa e resistenza agli urti del carico. La superficie della punta deve essere sabbiata per rimuovere incrostazioni di ossido e olio, con una ruvidità superficiale Ra controllata tra 6,3 e 12,5 μm per aumentare l'area di legame con l'agente di ancoraggio in resina e migliorare la forza di ancoraggio. La durezza della punta deve essere maggiore o uguale a HB280 per prevenire la deformazione plastica durante l'ancoraggio e il servizio. Inoltre, il coefficiente di dilatazione termica del materiale della punta deve essere vicino a quello dell'agente di ancoraggio in resina per evitare rotture dell'agente di ancoraggio dovute a variazioni di temperatura.
Perché i metodi di ancoraggio meccanico (come i chiodi a vite) devono utilizzare materiali in acciaio legato?
L'ancoraggio meccanico consente il fissaggio attraverso l'impegno dei fili della punta con il manicotto pre-incorporato nella traversina. Essendo un componente fondamentale dell'ancoraggio meccanico, i chiodi a vite devono essere realizzati in acciaio legato, un requisito determinato dalle loro caratteristiche di sollecitazione. In primo luogo, l’ancoraggio meccanico non si avvale di adesivi; trasmette i carichi interamente attraverso l'interblocco meccanico tra i filetti della punta e il manicotto. La punta deve resistere a un'enorme forza di trazione e coppia. L'acciaio al carbonio non è sufficientemente resistente ed è molto soggetto allo scivolamento o alla rottura del filo. In secondo luogo, i binari senza massicciata sono ampiamente utilizzati nelle ferrovie ad alta-velocità e nelle linee dedicate ai passeggeri-, che hanno requisiti estremamente elevati in termini di scorrevolezza dei binari. Dopo la bonifica, le punte in acciaio legato offrono un'eccezionale stabilità dimensionale, resistendo efficacemente alla deformazione plastica causata dalle vibrazioni del treno a lungo termine. Inoltre, la superficie delle punte in acciaio legato può essere lavorata per ottenere una maggiore precisione della filettatura, con conseguente gioco di innesto minimo con manicotti pre-incorporati, migliore ritenzione del precarico e prevenzione dell'allentamento delle punte. Infine, attraverso trattamenti superficiali come l'infiltrazione di zinco, l'acciaio legato mostra una resistenza alla fatica e alla corrosione superiore rispetto all'acciaio al carbonio, garantendo che la punta non si guasti durante la sua vita utile. Pertanto, ilCondizioni tecniche per i binari ferroviari ad alta-velocità senza massicciatastabilisce esplicitamente che le punte delle viti devono essere prodotte utilizzando acciaio 40Cr o legato di resistenza equivalente.