Sliežu smailes materiāla izvēles saderība ar gulšņu enkurošanas metodēm
Kādas ir galvenās veiktspējas atšķirības starp oglekļa tērauda un leģētā tērauda dzelzceļa tapas?
Oglekļa tērauda tapas ir izgatavotas no Q235 vai 45 tērauda. To galvenie darbības raksturlielumi ir mērena izturība, laba stingrība un zemas izmaksas. To stiepes izturība ir lielāka vai vienāda ar 450 MPa, cietība mazāka vai vienāda ar HB200, un tiem ir lieliska apstrādājamība, kas padara tos piemērotus masveida ražošanai. Savukārt leģētā tērauda tapas ir pievienojušas leģējošus elementus, piemēram, hromu, mangānu un vanādiju. Pēc termiskās apstrādes to stiepes izturība ir lielāka vai vienāda ar 800 MPa, un to cietība var sasniegt HB280-320. To izturība un noguruma izturība ir daudz labāka nekā oglekļa tērauda tapas. Leģētā tērauda tapām ir arī lielāka nodilumizturība, kas ir izturīgas pret vītnes nodilumu, ko izraisa ilgstošas{14}}vibrācijas. Abiem ir salīdzinoši vāja izturība pret koroziju, tāpēc nepieciešama virsmas apstrāde, lai uzlabotu to aizsardzības spējas. Oglekļa tērauda tapas ir piemērotas parastajām ātruma līnijām un staciju sliedēm; leģētā tērauda tapas ir piemērotas ātrgaitas, lielas slodzes līnijām un var izturēt lielāku slodzes triecienu.
Kādām īpašām līnijām ir piemērotas nerūsējošā tērauda tapas, un kāpēc parastajās līnijās tās tiek izmantotas retāk?
Nerūsējošā tērauda sliežu smailēm (parasti izgatavotas no 304 vai 316 nerūsējošā tērauda) ir lieliska izturība pret koroziju, un tās galvenokārt ir piemērotas līnijām piekrastes sāls izsmidzināšanas zonās, ķīmiski piesārņotās vietās un mitrās vidēs, piemēram, tuneļos. Šajās zonās ir skarba kodīga vide, un pat ar virsmas apstrādi oglekļa tērauda un leģētā tērauda sliežu ceļa tapas ir pakļautas rūsai, kā rezultātā samazinās enkura stiprība. No otras puses, nerūsējošā tērauda kāpurķēžu tapas nodrošina ilgstošu-korozijas aizsardzību bez apkopes. Galvenais iemesls ierobežotai nerūsējošā tērauda sliežu ceļa tapas izmantošanai parastajās līnijās ir to augstās izmaksas; tie maksā 5-8 reizes vairāk nekā oglekļa tērauda kāpurķēžu tapas, ievērojami palielinot būvniecības izmaksas. Turklāt nerūsējošā tērauda kāpurķēžu tapas ir zemākas cietības un vītnes stiprības salīdzinājumā ar leģētā tērauda kāpurķēžu tapas, tādēļ tās ir pakļautas vītnes atdalīšanai smagās{11}}slodzes līnijās. Tāpēc tie ir piemēroti tikai vieglas slodzes līnijām īpašās korozīvās vidēs.
Kāpēc sēra enkurošanā priekšroka tiek dota oglekļa tērauda kāpurķēžu tapai, nevis leģētā tērauda kāpurķēžu tapam?
Sēra enkurojums fiksē sliežu ceļa tapas, izmantojot sēra javas saistīšanas spēku. Priekšroka tiek dota oglekļa tērauda kāpurķēžu tapas galvenokārt tāpēc, ka to virsmas raupjums ir mērens, kā rezultātā labāka saķere ar sēra javu. Oglekļa tērauda kāpurķēžu tapas oksīda skala un mikro-nelīdzenums palielina mehānisko savienojuma spēku starp tapas un sēra javu, tādējādi nodrošinot stabilāku enkurošanu. Leģētā tērauda kāpurķēžu tapas, kas parasti ir termiski -apstrādātas, ir gludas virsmas un augsta cietība, kā rezultātā vājāka saķere ar sēra javu un tendence atslābt vibrācijas dēļ pēc noenkurošanas. Sēra{6}}enkuru līnijas galvenokārt ir parastās ātruma līnijas vai staciju līnijas ar salīdzinoši zemu slodzi; oglekļa tērauda kāpurķēžu tapas ir pietiekamas to prasībām, tādējādi novēršot nepieciešamību pēc augstas -stiprības leģētā tērauda tapas. Turklāt oglekļa tērauda sliežu ceļa tapas termiskās izplešanās koeficients ir tuvāks sēra javas koeficientam, izraisot sinhronizētu deformāciju temperatūras izmaiņu laikā un samazinot atslāņošanās iespējamību.
Kādiem galvenajiem raksturlielumiem ir jābūt smailes materiāliem, kas piemēroti enkurošanai ar sveķiem?
Sveķu enkurošana fiksē sliežu ceļa tapas, izmantojot sveķu enkurošanas līdzekļa saistīšanas un enkurošanas spēku. Piemērotiem sliežu ceļa smailes materiāliem jābūt trim galvenajām īpašībām: augsta izturība, augsta cietība un tīra virsma. Sveķu enkurošanu galvenokārt izmanto ātrgaitas, smagas{2}}slodzes līnijās. Tapām ir jāiztur milzīgi izvilkšanas{5}} un bīdes spēki; tāpēc leģētais tērauds ir jāizvēlas tā, lai nodrošinātu stiepes izturību, kas ir lielāka vai vienāda ar 800 MPa un izturību pret slodzes triecieniem. Smailes virsma ir jāapstrādā ar smilšu strūklu, lai noņemtu oksīdu nogulsnes un eļļu, un virsmas raupjums Ra tiek kontrolēts starp 6,3–12,5 μm, lai palielinātu savienojuma laukumu ar sveķu enkura līdzekli un uzlabotu enkurošanas spēku. Smailes cietībai jābūt lielākai par HB280 vai vienādai ar to, lai novērstu plastisko deformāciju enkurošanas un apkopes laikā. Turklāt tapas materiāla termiskās izplešanās koeficientam jābūt tuvam sveķu enkurošanas līdzekļa termiskās izplešanās koeficientam, lai izvairītos no stiprinājuma līdzekļa plaisāšanas temperatūras izmaiņu dēļ.
Kāpēc mehāniskās enkurošanas metodēs (piemēram, skrūvju tapas) jāizmanto leģētā tērauda materiāli?
Mehāniskais enkurojums nodrošina fiksāciju, savienojot tapas vītnes ar gulšņā iepriekš-iegulto uzmavu. Kā galvenā mehāniskā enkurojuma sastāvdaļa skrūvju tapas ir jāizgatavo no leģētā tērauda, un šo prasību nosaka to sprieguma raksturlielumi. Pirmkārt, mehāniskā enkurošana nav atkarīga no līmvielām; tas pilnībā nodod slodzes caur mehānisko bloķēšanu starp tapas vītnēm un uzmavu. Smailei jāiztur milzīgs vilkšanas spēks un griezes moments. Oglekļa tēraudam trūkst pietiekamas izturības, un tas ir ļoti pakļauts vītnes slīdēšanai vai lūzumam. Otrkārt, bezbalasta sliedes tiek plaši izmantotas ātrgaitas dzelzceļos un pasažieru{7}}attiecīgās līnijās, kurām ir ļoti augstas prasības attiecībā uz sliežu ceļu gludumu. Pēc rūdīšanas un rūdīšanas leģētā tērauda tapas nodrošina izcilu izmēru stabilitāti, efektīvi izturot plastiskās deformācijas, ko izraisa ilgstošas -vilciena vibrācijas. Turklāt leģētā tērauda tapas virsmu var apstrādāt, lai panāktu augstāku vītnes precizitāti, tādējādi nodrošinot minimālu saķeres atstarpi ar iepriekš-iegultām uzmavām, labāku priekšslodzes saglabāšanu un novēršot tapas atslābināšanos. Visbeidzot, izmantojot virsmas apstrādi, piemēram, cinka infiltrāciju, leģētais tērauds uzrāda izcilu nogurumu un izturību pret koroziju salīdzinājumā ar oglekļa tēraudu, nodrošinot, ka smaile nebojājas tā kalpošanas laikā. Tāpēc,Tehniskie nosacījumi ātrgaitas{0}}dzelzceļa bezbalasta sliežu ceļiemskaidri nosaka, ka skrūvju tapas jāražo, izmantojot 40Cr vai līdzvērtīgas stiprības leģēto tēraudu.