Wpływ naprężeń szczątkowych powstałych podczas prostowania szyn na jakość złącza spawanego
Gdzie w szynach skupiają się naprężenia własne podczas prostowania i co je powoduje?
Naprężenia własne prostujące koncentrują się głównie po obu stronach główki szyny, krawędziach podstawy szyny i strefie przejściowej pomiędzy środnikiem szyny a główką. Szyny-walcowane na gorąco mają naturalne zginanie, a prostowanie na zimno wymusza na nich prostowanie pod wpływem nacisku zewnętrznego, tworząc szczątkowe naprężenia rozciągające w obszarach ściśniętych i szczątkowe naprężenia ściskające w obszarach rozciągniętych. Podczas prostowania największemu odkształceniu ulegają główka i podstawa szyny, co prowadzi do największej koncentracji naprężeń. Naprężenia te utrzymują się wewnętrznie i stają się potencjalnymi czynnikami wywołującymi pęknięcia.
Jakie fatalne skutki wynikają z superpozycji naprężeń szczątkowych i naprężeń termicznych spawania?
Spawanie powoduje intensywne naprężenia termiczne, a metal w pobliżu spoiny ulega znacznej rozszerzalności i skurczowi termicznemu. Kiedy naprężenia termiczne spawania nakładają się na resztkowe naprężenia rozciągające podczas prostowania, naprężenia lokalne przekraczają granicę plastyczności stali, a nawet wytrzymałość na rozciąganie. Ten-stan nadmiernego naprężenia inicjuje pęknięcia w spoinie lub-strefie wpływu ciepła, zwłaszcza pęknięcia zimne, które pojawiają się kilka godzin lub dni po spawaniu. Pęknięcia poważnie osłabiają wytrzymałość połączeń i łatwo powodują pękanie szyn podczas jazdy pociągu, zagrażając bezpieczeństwu ruchu.
Czym różnią się standardy chińskie i międzynarodowe w kontrolowaniu naprężeń szczątkowych podczas prostowania?
Chińskie normy wymagają równomiernego rozkładu naprężeń szczątkowych po prostowaniu, przy czym powierzchniowe naprężenia rozciągające na główce szyny nie przekraczają określonych wartości granicznych, spełniając krajowe potrzeby spawalnicze. Normy międzynarodowe, takie jak UIC 60 i EN 13674, nakładają bardziej rygorystyczne kontrole na-koleje dużych prędkości, ograniczając nie tylko wartości naprężeń, ale także wymagając wykrywania rozkładu naprężeń za pomocą metod ultradźwiękowych lub metodą otworów nieprzelotowych. Niektóre szyny międzynarodowe poddawane są hartowaniu online, aby aktywnie wyeliminować naprężenia szczątkowe i zapewnić stabilność naprężeń podczas spawania. Różnica ta wynika z wysokich wymagań dotyczących niezawodności-liniowych połączeń spawanych o dużej prędkości.
Jakie metody są powszechnie stosowane w celu wyeliminowania naprężeń szczątkowych podczas prostowania przed dostawą kolei?
Najpopularniejszą metodą jest odpuszczanie online w niskiej-temperaturze, które wykorzystuje kontrolowane ogrzewanie w celu rozluźnienia wewnętrznej struktury metalu i uwolnienia naprężeń szczątkowych. W przypadku szyn-precyzyjnych przyjmuje się naturalne starzenie się-przechowywanie szyn przez okres umożliwiający powolną relaksację naprężeń, chociaż jest to-czasochłonne. Dodatkowo optymalizacja procesu prostowania za pomocą progresywnego prostowania wielowalcowego w celu ograniczenia pojedynczych odkształceń może zminimalizować naprężenia szczątkowe u źródła.
Jak ograniczyć ryzyko wynikające z naprężeń szczątkowych szyn podczas-spawania na miejscu?
Przed spawaniem podgrzej końce szyn do określonej temperatury, aby zmniejszyć różnice temperatur i zmniejszyć wartości szczytowe naprężeń termicznych. Należy ściśle przestrzegać procedur spawania, aby kontrolować prędkość spawania i temperaturę międzyściegową, unikając nadmiernych naprężeń termicznych. Po spawaniu należy przeprowadzić obróbkę cieplną-po spawaniu (normalizację lub odpuszczanie), aby wyeliminować nakładanie się naprężeń termicznych spawania i naprężeń szczątkowych. Jednocześnie należy unikać spawania w miejscach o dużych odkształceniach prostowania, aby uniknąć ryzyka ze strony źródła.