Fishplate Material Gradient Strengthening Technology og Joint Fatigue Performance Improvement Solution
Hva er hovedformene og årsakene til utmattelsesskader i fiskeplateskjøter?
De viktigste formene for utmattelsesskader av skjøter på fiskeplater inkluderer tre typer: sprekker rundt boltehull, slitasje på kontaktflaten og brudd på kroppen. Sprekker rundt boltehull er den vanligste skadeformen. Årsaken er at spenningskonsentrasjonsfaktoren ved boltehullene er så høy som 3,0, og under påvirkning av vekslende belastninger på hjul-skinner vil først utmattingssprekker starte rundt hullene. Årsaken til slitasje på kontaktflaten er at skinneforskyvningen ved skjøten forårsaker relativ glidning mellom fiskeplaten og skinnen. Glidende friksjon vil forårsake metallavskalling på kontaktflaten. Når slitedybden overstiger 0,5 mm, vil det påvirke skjøtens passform. Årsaken til kroppsbrudd er utilstrekkelig tretthetsmotstand for fiskeplatematerialet. Når sprekken forplanter seg til den kritiske lengden, vil fiskeplaten få et plutselig brudd. Denne typen skade oppstår for det meste ved ledddelene til tunge{11}}trekklinjer. Utmattelsesskaden til skjøter på fiskeplater er også nært knyttet til installasjonsprosessen. Utilstrekkelig boltemoment vil føre til økte skjøtegap og forsterket spenningskonsentrasjon; for høyt dreiemoment vil føre til plastisk deformasjon av fiskeplaten og redusere utmattelsesmotstanden. I tillegg er miljøfaktorer også viktige insentiver for skade. Korrosjon i kystlinjer vil akselerere sprekkforplantning, og lav temperatur i alpine linjer vil redusere seigheten til fiskeplater og øke risikoen for brudd.
Hva er det tekniske kjerneprinsippet for gradientforsterkning av fiskeplater?
Det kjernetekniske prinsippet for gradientforsterkning av fiskeplatemateriale er å realisere den koordinerte forbedringen av matriseseighet og overflatestyrke. Gjennom komposittprosessen med "matrise quenching and tempering treatment + surface herding treatment" på fiskeplaten, danner fiskeplaten en gradient ytelsesfordeling. Matrise quenching og tempereringsbehandlingen tar i bruk "quenching + høy-temperaturtempering"-prosessen. Fiskeplaten varmes opp til 860-880 grader for bråkjøling, og tempereres deretter ved 580-600 grader for høy temperatur, slik at matrisen får temperert sorbittstruktur, som har utmerket seighet og slagfasthet. Seighetsindeksens slagenergi er større enn eller lik 50J (-20 grader). Overflateherdingsbehandlingen vedtar induksjonsherdeprosessen, som lokalt varmer opp spenningskonsentrasjonsdelene som kontaktflaten og bolthullperiferien til fiskeplaten. Oppvarmingstemperaturen kontrolleres til 900-920 grader, og avkjøles deretter raskt, slik at overflaten danner en herdet martensittstruktur med en tykkelse på 2-3 mm, overflatehardheten kan nå HRC55-60, noe som i stor grad forbedrer slitestyrken og utmattelsesmotstanden til overflaten. Nøkkelen til gradientforsterkning er å kontrollere ytelsen til overgangslaget. Tykkelsen på overgangslaget kontrolleres til 1-2 mm for å realisere den jevne ytelsesovergangen mellom matrisen og overflaten, og unngå ny spenningskonsentrasjon forårsaket av plutselige ytelsesendringer. Gjennom gradientforsterkende behandling kan fiskeplaten møte de doble ytelseskravene "matriseslagfasthet og overflateslitasjemotstand" på samme tid, og tilpasse seg det komplekse stressmiljøet i leddet.
Hva er prosessmålene for slitestyrkeforsterkning av fiskeplatekontaktflater?
Prosessmålene for slitestyrkeforsterkning av fiskeplatekontaktflater omfatter hovedsakelig tre typer: induksjonsherding, plasmaspraysveising og overflatenitrering. Induksjonsherding er den mest brukte prosessen. Den varmer opp kontaktflaten gjennom elektromagnetisk induksjon, øker overflatehardheten til over HRC55, og slitestyrken er mer enn 3 ganger høyere enn for ubehandlede fiskeplater, som effektivt kan motstå glidende slitasje på kontaktflaten. Plasmaspraysveiseprosessen sprayer jern-basert legeringspulver på kontaktflaten, tykkelsen på spraysveiselaget kontrolleres til 3-4 mm, hardheten kan nå HRC60-65, og slitestyrken er 2 ganger høyere enn for induksjonsherdeprosessen, som er egnet for forsterkning av tunge fiskeplater i. Overflatenitreringsprosessen bruker gassnitreringsmetoden. Ved en temperatur på 520-540 grader infiltreres nitrogenatomer inn i overflaten av fiskeplaten for å danne et nitrert lag med en tykkelse på 0,3-0,5 mm, overflatehardheten kan nå HV900-1000. Det nitrerte laget har utmerket slitestyrke og korrosjonsbestandighet, som er egnet for fiskeplater i kystkorrosive miljøer. Uavhengig av prosessen som brukes, må kontaktflaten forbehandles. Overflateoksidbelegget og defekter fjernes ved sliping, og overflateruheten kontrolleres under Ra1,6μm for å sikre effekten av forsterkningsprosessen. Etter forsterkningsbehandlingen må nøyaktigheten til kontaktflaten testes for å sikre at flatheten og dimensjonsnøyaktigheten til kontaktflaten oppfyller designkravene og unngå å påvirke skjøtens passform.
Hva er design- og prosessskjemaet for utmattingsmotstandsforsterkning av boltehull i fiskeplater?
Design- og prosessskjemaet for utmattingsmotstandsforsterkning av fiskeplateboltehull vedtar en kombinert strategi for "hullformoptimalisering + hullperiferiforsterkning". Optimaliseringen av hullformen endrer det tradisjonelle sirkulære hullet til et elliptisk hull, og langakseretningen til ellipsen er i samsvar med spenningsretningen, noe som kan redusere spenningskonsentrasjonsfaktoren rundt hullet fra 3,0 til under 1,5, noe som i stor grad reduserer sannsynligheten for sprekkinitiering. For standard fiskeplater hvis hullform ikke kan endres, brukes forsterkningsprosessen for hullperiferien. Den indre veggen av boltehullet er kald-rullet av et rulleverktøy for å danne et gjenværende trykkspenningslag med en tykkelse på 0,2-0,3 mm rundt hullet. Den gjenværende trykkspenningsverdien kan nå -300MPa til -400MPa, noe som effektivt kan oppveie effekten av vekslende strekkspenning og forsinke spredningen av sprekker rundt hullet. Forsterkning av hullperiferien kan også ta i bruk laserslukningsprosess for å lokalt slukke bolthullets periferi for å danne en herdet ring med en bredde på 5-8 mm. Hardheten til den herdede ringen kan nå over HRC55, noe som forbedrer slitestyrken og utmattelsesmotstanden til hullets periferi. Designskjemaet må også vurdere tilpasningsnøyaktigheten mellom bolthullet og bolten, ved å ta i bruk overgangspasning, og tilpasningsgapet kontrolleres til 0,05-0,1 mm for å unngå spenningskonsentrasjon forårsaket av for stort gap. Etter implementering av prosessskjemaet kreves utmattingstester for å verifisere utmattingsmotstanden til boltehullene for å sikre at det ikke er sprekker rundt hullene under 1 million vekslende belastninger.
Hva er kjerneindikatorene og evalueringsstandardene for deteksjon av utmattingsytelse i fiskeplateskjøter?
Kjerneindikatorene for utmattingsytelsedeteksjon av fiskeplateskjøter inkluderer tre kategorier: utmattingslevetid, spenning rundt boltehull og slitasje på kontaktflaten. Deteksjonen av utmattelseslevetid bruker en felles utmattelsestestbenk for å simulere støtbelastninger på hjul-. Skjøtene for høyhastighetsjernbanelinjer må passere 5 millioner lastesykluser uten skade, de for tunge-transportlinjer må passere 3 millioner lastesykluser uten skade, og de for vanlige-hastighetslinjer må passere 2 millioner lastesykluser uten skade. Spenningsdeteksjonen rundt boltehull bruker strain gauge testmetoden. Strekkmålere limes rundt hullene for å måle spenningsverdien under vekslende belastninger. Spenningsverdien må være lavere enn utmattingsgrensen for fiskeplatematerialet, og spenningskonsentrasjonsfaktoren er mindre enn eller lik 1,5. Deteksjon av slitasje på kontaktflaten måles av en profiler. Etter simulering av belastningssykluser er slitedybden på kontaktflaten Mindre enn eller lik 0,2 mm kvalifisert for å sikre at skjøtens passform ikke påvirkes. Evalueringsstandarden er at alle deteksjonsindikatorer oppfyller standardene, utmattingslevetiden til fiskeplateskjøten oppfyller designkravene, og kvalifikasjonsgraden for samme parti med fiskeplater er større enn eller lik 98 %. I tillegg er det også nødvendig å oppdage indikatorer som dimensjonsnøyaktigheten og hardhetsfordelingen til fiskeplaten for å sikre effekten av gradientforsterkningsprosessen. Ukvalifiserte produkter må omarbeides eller kasseres for å sikre sikkerheten til tekniske applikasjoner.