Atlikušā sprieguma kontroles tehnoloģija un metināšanas šuvju izturības uzlabošana sliežu metinātajiem savienojumiem
Kādi ir sliežu metināto savienojumu atlikušā sprieguma sadalījuma raksturlielumi?
Atlikušā sprieguma sadalījuma raksturlielumi sliežu metinātajos savienojumos iracīmredzama neviendabīgums ar divvirzienu stiepes sprieguma maksimumiem metināšanas zonā un karstuma{0}}ietekmētajā zonā. Metināšanas laikā metāls metināšanas zonā strauji kūst un sacietē ar ārkārtīgi lielu temperatūras gradientu: temperatūra metināšanas centrā var sasniegt virs 1500 grādiem, savukārt parastā metāla temperatūra ir tikai istabas temperatūra. Šīs temperatūras starpības dēļ metāls metināšanas zonā tiek ierobežots ar parasto metālu, kad tas dzesēšanas laikā saraujas, radot stiepes spriegumu. Sliedes garenvirzienā (garuma virzienā) maksimālais gareniskais atlikušais stiepes spriegums metināšanas centrā var sasniegt 80%-90% no materiāla tecēšanas robežas, pakāpeniski vājinās abās parastā metāla pusēs un būtībā atgriežas nulles sprieguma stāvoklī, kas pārsniedz 50 mm. Šķērsvirzienā (platuma virzienā) maksimālais šķērsvirziena stiepes spriegums siltuma ietekmētajā zonā ir aptuveni 60–70% no tecēšanas robežas, galvenokārt koncentrējoties 10–20 mm apgabalā abās metinātās šuves pusēs. Turklāt pastāv atšķirības atlikušā sprieguma sadalījumā starp sliedes galvu un sliedes dibenu: sliedes galvai ir augstāks atlikušā sprieguma maksimums ātrāka dzesēšanas ātruma dēļ, kas ir vieta, kur bieži rodas locītavu plaisāšana.
Kādi ir galvenie metināšanas procesa optimizācijas pasākumi sliežu metināto savienojumu atlikušā sprieguma kontrolei?
Pamatmetināšanas procesa optimizācijas pasākumi sliežu metināto savienojumu atlikušā sprieguma kontrolei tiek pieņemtipriekšsildīšana + vairāku-slāņu daudzpakāpju{2}}metināšana + segmentētā metināšanalai samazinātu temperatūras gradientu metināšanas laikā. Iepriekšēja uzsildīšana ir galvenais solis: pirms metināšanas uzsildiet sliedes savienojumu līdz 200{4}}250 grādiem, lai samazinātu temperatūras starpību starp metināto šuvi un parasto metālu un samazinātu ierobežojuma spriegumu dzesēšanas saraušanās laikā. Pārāk zemai priekšsildīšanas temperatūrai nav acīmredzamas ietekmes, savukārt pārāk augsta temperatūra radīs rupjus graudus. Daudzslāņu daudzpakāpju metināšanas process sadala metināto šuvi 3-5 slāņos metināšanai. Pēc katra slāņa metināšanas pirms nākamā slāņa metināšanas to nepieciešams atdzesēt līdz 150-200 grādiem, izvairoties no pārmērīgas siltuma koncentrācijas viena slāņa metināšanā, samazinot temperatūras gradientu. Tajā pašā laikā daudzslāņu metināto šuvju spriegums var kompensēt viens otru, samazinot atlikušā sprieguma maksimumu. Segmentētās metināšanas procesā tiek izmantota simetriska segmentēta metode, piemēram, segmentēta metināšana no metināšanas centra uz abām pusēm, lai vienmērīgi sadalītu siltumu un izvairītos no sprieguma nelīdzsvarotības, ko izraisa vienpusēja siltuma koncentrācija. Optimizētais metināšanas process var samazināt atlikušā sprieguma maksimumu par 30–40%, ievērojami uzlabojot savienojuma stabilitāti.
Kādi ir galvenie pēc{0}}metinātās šuves termiskās apstrādes procesa punkti, lai kontrolētu sliežu metināto savienojumu atlikušo spriegumu?
Galvenie pēc{0}}metinātās šuves termiskās apstrādes procesa punkti, lai kontrolētu sliežu metināto savienojumu atlikušo spriegumu, ir kombinētais apstrādes process.stresa mazināšanas rūdīšana + lokālā rūdīšanalai novērstu vai samazinātu atlikušo stresu. Sprieguma mazināšanas rūdīšana ir galvenais solis: uzkarsējiet visu metināto savienojumu līdz 550-600 grādiem, turiet to siltu 2-3 stundas, pēc tam lēnām atdzesējiet līdz istabas temperatūrai ar krāsni un regulējiet dzesēšanas ātrumu 50 grādi/h. Šis process var izraisīt savienojuma iekšpusē esošās mikrostruktūras atjaunošanos un pārkristalizāciju, atbrīvot atlikušo spriegumu un samazināt maksimālo garenisko atlikušo stiepes spriegumu līdz zem 30% no tecēšanas robežas. Vietējais rūdīšanas process ir vērsts uz sliedes galvas siltuma skarto zonu: uzsildiet sliedes galvu līdz 400-450 grādiem, saglabājiet to siltu 1 stundu, vēl vairāk samaziniet sliedes galvas sprieguma maksimumu un uzlabojiet noguruma izturību. Termiskās apstrādes laikā sildīšanas ātrums un dzesēšanas ātrums ir stingri jākontrolē, lai izvairītos no jauna stresa, ko izraisa pārmērīgas temperatūras izmaiņas. Sliežu savienojumiem, ko izmanto ātrgaitas dzelzceļos, ir nepieciešama arī ultraskaņas trieciena apstrāde: tiek izmantota mehāniskā ietekme, lai metināšanas virsmā radītu plastiskas deformācijas, nobīdītu daļu no stiepes sprieguma un veidotu labvēlīgu spiedes sprieguma slāni.
Kāda ir dažādu metināšanas metožu ietekme uz sliežu savienojumu atlikušo spriegumu?
Dažādu metināšanas metožu ietekme uz sliežu savienojumu atlikušo spriegumu ir ievērojami atšķirīga, galvenokārt atkarībā nometināšanas siltuma avota enerģijas blīvums un sildīšanas ātrums. Sliežu metināšanai uz vietas parasti tiek izmantota sadurmetināšana. Tā siltuma avotam ir augsts enerģijas blīvums un ātrs sildīšanas ātrums, kā rezultātā metināšanas zonā ir liels temperatūras gradients un augsts atlikušā sprieguma maksimums: maksimālais gareniskais stiepes spriegums var sasniegt aptuveni 85% no tecēšanas robežas. Tomēr tam ir augsta metināšanas efektivitāte, un tas ir piemērots parasto-ātrgaitas dzelzceļu un smago{7}}smagu dzelzceļa metināšanai uz vietas. Termīta metināšanai ir zems siltuma avota enerģijas blīvums un lēns sildīšanas ātrums, ar salīdzinoši mazu temperatūras gradientu un zemu atlikušā sprieguma maksimumu: maksimālā gareniskā stiepes spriegums ir aptuveni 60% no tecēšanas robežas. Tomēr metināšanas stiprība ir zema, kas ir piemērota avārijas remontam un maziem{11}}rādiusa līknes posmiem. Gāzes spiediena metināšanā kā siltuma avots tiek izmantota gāzes liesma ar vienmērīgu karsēšanu un nelielu temperatūras gradientu, kā rezultātā tiek sasniegts zemākais atlikušā sprieguma maksimums: maksimālais gareniskais stiepes spriegums ir tikai 40%-50% no tecēšanas robežas, un metināšanas kvalitāte ir stabila, piemērota ātrgaitas dzelzceļu metināšanai. Lāzermetināšanai ir ārkārtīgi augsts enerģijas blīvums, mazs sildīšanas diapazons un šaura siltuma ietekmes zona ar vienmērīgāku atlikušā sprieguma sadalījumu. Tomēr aprīkojuma izmaksas ir augstas, un pašlaik to galvenokārt izmanto sliežu rūpnīcas metināšanai.
Kādas ir sliežu metināto savienojumu atlikušā sprieguma noteikšanas metodes un pieņemšanas standarti?
Sliežu metināto savienojumu atlikušā sprieguma noteikšanas metodes galvenokārt ietveraklā cauruma metode, rentgenstaru difrakcijas metode un ultraskaņas metode. Aklo caurumu metode ir plaši izmantota -objekta noteikšanas metode, un pieņemšanas standartiem ir jāatbilst TB/T 1632-2014. gada sliežu metināšanas standartiem. Aklo caurumu metodes noteikšanas soļi ir šādi: izurbiet aklo caurumu ar diametru 1-2 mm uz savienojuma virsmas, izmēriet deformācijas izmaiņas pirms un pēc urbšanas, aprēķiniet atlikušā sprieguma vērtību, izmantojot sprieguma-deformācijas formulu ar noteikšanas precizitāti ±10 MPa, kas piemērota ātrai noteikšanai uz vietas{10}. Rentgenstaru difrakcijas metode ir nesagraujoša noteikšanas metode, kas aprēķina atlikušo spriegumu, mērot kristāla difrakcijas maksimumu nobīdi. Tam ir augsta noteikšanas precizitāte, un tas ir piemērots precīzai noteikšanai laboratorijā, taču to ierobežo noteikšanas aprīkojums, un to ir grūti izmantot uz vietas. Ultraskaņas metode nosaka atlikušo spriegumu, izmantojot ultraskaņas viļņu ātruma izmaiņas stresa apstākļos, kas var nodrošināt bezkontakta noteikšanu un ir piemērota lielas{19}}platības ātrai skenēšanai. Pieņemšanas standarts nosaka, ka ātrgaitas dzelzceļiem sliežu metināto savienojumu maksimālais gareniskais atlikušais stiepes spriegums ir mazāks par vai vienāds ar 150 MPa, smagsvara dzelzceļiem ir mazāks par vai vienāds ar 200 MPa un parasta ātruma dzelzceļiem ir mazāks vai vienāds ar 250 MPa; atlikušā sprieguma sadalījumam jābūt vienmērīgam bez acīmredzamas sprieguma koncentrācijas. Paraugu ņemšanas attiecība ir 3 savienojumi uz 100 savienojumiem. Ja kāds ir nekvalificēts, veic dubultu paraugu ņemšanu; ja tas joprojām ir nekvalificēts, metināšanas darbību aptur un pārbauda procesa parametrus.