Classificação de grau de material de base ferroviária e projeto de adaptação de propriedade mecânica
Quais são as diferenças de composição dos graus de material do núcleo U71Mn, U75V e U78CrV dos trilhos de padrão nacional?
As diferenças de composição dos três tipos principais dos trilhos padrão nacionais refletem-se principalmente na proporção de conteúdo dos principais elementos de liga, como carbono, manganês, vanádio e cromo. U71Mn é um tipo básico com teor de carbono de 0,68%-0,78% e teor de manganês de 1,10%-1,40%, quase sem elementos de vanádio e cromo, e seu projeto de composição concentra-se em propriedades mecânicas básicas. O U75V aumenta o teor de carbono para 0,72% -0,82% com base no U71Mn e adiciona 0,04% -0,12% de vanádio, que pode formar ligas de carbonetos para melhorar a resistência dos trilhos. U78CrV é uma classe de alta qualidade com um teor de carbono de 0,75% -0,85% e, ao mesmo tempo, adiciona 0,30% -0,60% de cromo e 0,08% -0,15% de vanádio. A combinação de elementos de liga dupla otimiza ainda mais o desempenho do material. O ajuste da proporção de diferentes elementos visa fazer com que as propriedades mecânicas de cada tipo de trilho formem um gradiente, adaptem-se aos requisitos de carga de diferentes linhas, e o controle preciso do conteúdo do elemento também pode evitar defeitos internos dos trilhos causados por composição irregular.
Por que os materiais com alto teor de-vanádio e alto{1}}carbono são preferidos para o metal base dos trilhos em linhas de-transporte pesado?
Os trilhos em linhas de transporte-pesado suportam as características de carga de grande peso do eixo e impacto repetido, e os graus de alto-vanádio e alto{2}}carbono são preferidos principalmente por causa de suas excelentes propriedades mecânicas para se adaptarem a condições de trabalho severas. O alto teor de carbono pode melhorar a resistência à tração e a dureza do trilho, aumentar significativamente a capacidade do trilho de resistir à deformação plástica e à fadiga de contato e evitar a depressão e a deformação da cabeça do trilho sob carga pesada. O carboneto de vanádio formado pela combinação de vanádio e carbono pode refinar a granulação do trilho, melhorar a resistência ao desgaste e à fadiga do material e reduzir o desgaste da cabeça do trilho causado pelo rolamento repetido de trens de transporte-pesados. O limite de escoamento e a resistência à tração dos trilhos com alto teor de-vanádio e alto{8}}carbono são muito maiores do que os dos graus básicos, o que pode dispersar efetivamente a tensão local causada por transporte pesado e reduzir a probabilidade de rachaduras nos trilhos. Além disso, a estrutura interna desses trilhos de material é mais densa e a resistência ao impacto é melhor, o que pode lidar com o impacto frequente-dos trilhos de linhas de transporte-pesadas, estender o ciclo de serviço dos trilhos e reduzir a frequência de manutenção e substituição.
Quais são as principais diferenças no desempenho do material entre o trilho UIC60 de padrão internacional e o trilho U75V de padrão nacional?
As principais diferenças de desempenho entre o trilho UIC60 e o trilho padrão nacional U75V são refletidas em três dimensões principais: resistência à tração, distribuição de dureza e resistência ao desgaste. A resistência à tração do trilho UIC60 é de cerca de 880-980MPa, um pouco inferior a 950-1050MPa do padrão nacional U75V, e seu design se concentra mais na plasticidade e resistência do material do que na resistência extrema. Em termos de distribuição de dureza, a dureza superficial da cabeça do trilho UIC60 é 280-320HB, e a transição de dureza da cabeça do trilho para a alma do trilho é mais suave; a dureza da cabeça do trilho U75V de padrão nacional é 300-350HB, e a dureza está concentrada na superfície de trabalho da cabeça do trilho com melhor resistência ao desgaste. Em termos de resistência ao desgaste, o padrão nacional U75V tem resistência ao desgaste da cabeça do trilho 15% -20% maior do que o UIC60 devido à adição de vanádio, que é mais adequado para cargas de grande peso por eixo, enquanto o UIC60 tem maior resistência à propagação de trincas por fadiga e é adequado para condições de trabalho de linhas europeias de alta frequência e carga média. As diferenças de desempenho entre os dois originam-se do design proporcional dos componentes do material, sendo que ambos devem atender aos requisitos de uso da linha de acordo com seus respectivos padrões.
Quais indicadores principais são focados no teste de desempenho mecânico do metal base de trilhos?
O teste de desempenho mecânico do metal base do trilho precisa se concentrar em cinco indicadores principais: resistência à tração, resistência ao escoamento, alongamento, resistência ao impacto e dureza, para avaliar de forma abrangente se o material atende ao padrão. A resistência à tração e o limite de escoamento refletem diretamente a capacidade do trilho de resistir à tensão de tração e à deformação plástica, que são a base da capacidade de carga do trilho. Os resultados do teste devem estar em conformidade com o intervalo padrão da nota correspondente, e o desvio não deve exceder ±50MPa. O alongamento reflete a plasticidade do trilho, e o padrão qualificado deve ser maior ou igual a 10% para garantir que o trilho não sofrerá fratura frágil sob carga. O teste de resistência ao impacto visa a adaptabilidade do trilho a condições de trabalho-de baixa temperatura, testado em -20 graus ou -40 graus, e a energia de impacto deve ser maior ou igual a 30J para evitar fratura frágil do trilho em ambiente de baixa temperatura. O teste de dureza é principalmente para a superfície de trabalho da cabeça do trilho, utilizando o método de dureza Brinell ou Rockwell para garantir que a dureza atenda ao padrão e a distribuição seja uniforme, evitando desgaste excessivo causado por dureza local insuficiente. Todos os cinco indicadores devem passar no teste, e qualquer indicador não qualificado é julgado como metal base não qualificado e é proibido de ser colocado em produção.
Por que o projeto do material de trilhos de alta-velocidade precisa levar em conta tanto a alta resistência quanto a baixa tensão interna?
Os trilhos de alta-velocidade suportam impactos de alta-frequência e de{2}}roda{3}}de alta velocidade durante a operação, e o projeto do material, levando em consideração a alta resistência e o baixo estresse interno, é o principal requisito para garantir a suavidade e a segurança dos trilhos. A alta resistência permite que o trilho resista à carga dinâmica e ao estresse de contato trazidos pelos trens de alta-velocidade, evite deformação plástica, ondulação e outras doenças na cabeça do trilho e garanta a capacidade de carga e a resistência ao desgaste do trilho. A baixa tensão interna pode evitar que o trilho se deforme e deforme durante a produção, assentamento e serviço, e garantir a retilineidade e suavidade do trilho. A exigência de linhas de alta-velocidade para a suavidade dos trilhos é muito maior do que a das linhas de velocidade-comuns, e pequenas deformações afetarão a estabilidade de funcionamento dos trens. Se a tensão interna do trilho for muito alta, mesmo que a resistência atenda ao padrão, rachaduras internas serão geradas sob carga de vibração de longo-prazo, e a propagação de rachaduras causará facilmente fraturas no trilho e acidentes de segurança. O projeto do material que leva ambos em consideração pode fazer com que o trilho de alta-velocidade não apenas tenha capacidade de carga suficiente, mas também mantenha a estabilidade estrutural, reduza custos de manutenção posteriores e se adapte aos requisitos de operação de trens-de alta velocidade.