Udarność kolców torowych i ich przystosowanie do obciążeń dynamicznych w obszarach zwrotnic
Czym dynamiczne obciążenia udarowe w obszarach zwrotnic różnią się od obciążeń w zwykłych liniach i dlaczego na kolce nakładane są wyższe wymagania w zakresie wytrzymałości?
Obszary zwrotnic charakteryzują się specjalnymi warunkami, takimi jak zmiany sekcji szyn, uderzenia obrzeży kół i uruchomienie maszyn zwrotnicowych; amplituda dynamicznych obciążeń udarowych jest 3-5 razy większa niż w przypadku zwykłych linii, z licznymi przejściowymi impulsami udarowymi. Skoki na zwykłych liniach przenoszą głównie obciążenia statyczne i-wibracje o niskiej częstotliwości, podczas gdy impulsy przełączające wytrzymują ogromną energię uderzenia w ciągu milisekund. Niewystarczająca udarność powoduje kruche pękanie (nie pękanie zmęczeniowe) pod chwilowymi uderzeniami - ta nagła awaria bezpośrednio zakłóca geometrię zwrotnicy, powodując wypadki drogowe.
Jaka typowa postać pęknięcia występuje w kolcach przełączników o niewystarczającej udarności?
Typową postacią jest „jedno-jednorazowe kruche pęknięcie”, charakteryzujące się płaską, krystaliczną powierzchnią pęknięcia bez widocznych prążków zmęczeniowych. Złamania występują najczęściej w strefie przejściowej pomiędzy trzonem a główką lub w pobliżu styku środka kotwiącego z kolcem. To pęknięcie zwykle następuje natychmiastowo, gdy pociąg przejeżdża przez rozjazd, bez wcześniejszego ostrzeżenia. W przeciwieństwie do pękania zmęczeniowego w zwykłych kolcach liniowych, kruche pękanie jest spowodowane energią uderzenia przekraczającą granicę wytrzymałości kolca; po-złamaniu kolec natychmiast traci zdolność zakotwiczenia, stwarzając znacznie większe zagrożenie.
Jak poprawić odporność na uderzenia kolców poprzez dobór materiału i obróbkę cieplną?
Materiał-niskowęglowa-stal stopowa (np. 20MnTiB) zastępuje zwykłą-stal średniowęglową-niskowęglową, co zapewnia wytrzymałość osnowy, a dodatki stopowe zwiększają wytrzymałość. W obróbce cieplnej stosuje się kombinację „hartowania i odpuszczania + utwardzania powierzchniowego”: hartowanie i odpuszczanie-w wysokiej temperaturze tworzą w rdzeniu twardy, odpuszczony sorbit, natomiast hartowanie powierzchniowe poprawia twardość powierzchni trzpienia i odporność na zużycie. Ta mikrostruktura z „twardą powierzchnią zewnętrzną i wytrzymałym rdzeniem” sprawia, że kolce są odporne na zużycie i przejściowe uderzenia, znacznie zwiększając udarność.
Czym różnią się standardy chińskie i międzynarodowe pod względem wymagań dotyczących udarności dla-specyficznych dla przełączników impulsów?
Chińskie normy stanowią, że udarność (wartość Akv) impulsów-specyficznych dla przełącznika nie może być mniejsza niż 40 J w temperaturze pokojowej i 27 J w -20 stopniach. Normy międzynarodowe, takie jak BS EN 14662, nakładają bardziej rygorystyczne wymagania: Akv większy lub równy 50J w temperaturze pokojowej i większy lub równy 35J w temperaturze -40 stopni, przy czym wymagane są wielokrotne testy udarności zamiast pojedynczego uderzenia. Niektóre międzynarodowe normy określają również minimalną wartość odporności na pękanie (KIC), aby zapobiec szybkiemu kruchemu pękaniu nawet w przypadku mikrodefektów.
Jak wstępnie ocenić na miejscu-, czy odporność na uderzenia kolcem spełnia standardy, za pomocą prostych testów?
Na miejscu-do testów pobierania próbek można zastosować uproszczone urządzenie do „testu uderzenia ciężaru”. Zamocuj kolec w rzeczywistym stanie montażowym, upuść określony ciężar z wyznaczonej wysokości, aby uderzyć w szczyt kolca i obserwuj, czy nie ma pęknięć. Niewielkie odkształcenie bez pęknięć wskazuje na kwalifikowaną udarność; kruche pęknięcie wskazuje na awarię. Dodatkowo należy przeanalizować powierzchnie pęknięć: powierzchnia włóknista z odkształceniem plastycznym oznacza dobrą udarność, natomiast powierzchnia gładka, krystaliczna oznacza niewystarczającą udarność.