İlgili verilere göre, dünya çapındaki birçok demiryolu demiryolu taşıtında, çalışma sırasında tekerlek izlerinin soyulması sorunu yaşanıyor.Dünyanın birçok ülkesinde demiryolu endüstrisinde bu anormal aşınmanın dişten ayrılması ciddi bir sorundur ve durum giderek daha ciddi hale gelmektedir.Tekerlek dişlerindeki anormal aşınma, yalnızca işletme ve bakım maliyetlerini artırmakla kalmaz, aynı zamanda aracın güvenliğini de bir dereceye kadar doğrudan etkiler.

Demiryolu tekerleği diş sıyırma sorunları üç kategoriye ayrılabilir: temas yorulması sıyırma, frenleme sıyırma ve sürtünme sıyırma.Fren soyulması yalnızca diş frenleme koşullarında meydana gelir, nedeni kötü frenleme koşullarının diş frenlemesinde aşınma sıyrılması nedeniyle diş yüzeyinde termal çatlaklara yol açmasıdır, diş dışı frenleme koşulları meydana gelebilir, bunun nedeni dişler arasında kayma veya yuvarlanmadır. tekerlek ve rayın yol açtığı martenzitin oluşturduğu tekerlek sırt yüzeyinin soyulması nedeniyle oluşan iki tür problem, araç frenlemesinin ve çalışma koşullarının kullanımının iyileştirilmesiyle azaltılabilir;Bu makale esas olarak perspektiften Bu makale, lastik sırtı yüzeyinin temasla yorulma sıyırma olayını malzeme açısından araştırıyor ve analiz ediyor.

• Sebeplerin analizi

Tekerlek takımının ana çalışma modu raylar üzerinde yuvarlanma benzeri bir hareket yapmaktır (aslında sürünme ve kayma).Araç yükünün çok küçük bir tekerlek-ray temas alanı boyunca tekerlek raya aktarılması, genellikle yerel yükün tekerlek veya ray malzemesinin elastik sınırını aşmasına neden olur, tekrarlanan uzun süreli tekrarlanan basınç geriliminden sonra tekerlek-ray temas yüzeyi temas halindedir. eylem, küçük metal parçalarının yerel bölgesinde yorulma hasarına bağlı olarak temas yüzeyinde neden olur, bu yorulma hasarı olgusuna temas yorulması denir.Temas yorulması ve genel yorulma, aynı yorulma çatlakları ve yorulma çatlağı genişlemesinin iki aşamasıdır.Uzun süreli temas yorgunluğunun, tekrarlı yüklemeye maruz kalan temas yüzeyinin ana arıza mekanizması olduğu düşünülmektedir.

Çukurlaşma (çukurlaşma), yüzeysel soyulma ve derin soyulma şeklindeki temas yorulması hasarı üç kategoridir.Çukurlaşma olarak bilinen iğne benzeri veya çiçek benzeri çukurların 0,2 mm derinliğindeki temas yüzeyinde;Sığ soyma için 0,2 mm ~ 0,4 mm soyma derinliği, sığ soyma soyma bloğunun tabanı temas yüzeyine kabaca paraleldir.Derin soyma derinliği ve yüzey takviye katmanı derinliği karşılaştırılabilir, ezilmiş yüzey katmanının daha geniş bir alanı vardır.

Tekerlek sırtında aynı zamanda çukur soyulma, sığ soyulma ve derin soyulma vardır. Tekerleğin kendisi, sırt yüzeyinin sertleşmesi, tekerleğin kullandığı sırt tipi, tekerlek gibi tekerlek takımı sırtındaki temas yorgunluğunu etkileyen birçok faktör vardır. -ray temas yüzeyi kalitesi ve araç çalışma koşulları.Yazar, özünde yorulma performansına veya tekerlek malzemesinin bileşimine ve mikro yapısına karar verilmesi gerektiğine inanıyor.

• Temas yorgunluğunun etkisi üzerine tekerlek malzemesi

Tekerlek malzemesinin kendisi, tekerlek malzemesinin organizasyon yapısı, malzeme anizotropisi ve malzemedeki kalıntılar gibi tekerleğin temasla yorulma performansını etkileyen birçok hususa sahiptir.Materyalin organizasyonel yapısının karmaşıklığı, temas yorgunluğunun etkisi için çok karmaşık bir organizasyonel faktöre yol açmaktadır, bu da temas yorgunluğunun organizasyon yapısı için araştırmacıların görüşlerinin etkisinin de çok farklı olmasına neden olmaktadır ve mevcut değildir. birçok hususun birleşik bir anlayışı.

Demir ve çelik malzemeler çözünmemiş ferritlere sahiptir, ferritin oda sıcaklığındaki mekanik özellikleri saf demirle hemen hemen aynıdır.Çekme mukavemeti 180 ~ 280Mpa için b, 100 ~ 170MPa için akma mukavemeti 0,2 ve sertliği yaklaşık 80HBS'dir.ferrit mukavemetinin ve sertliğinin yüksek olmadığı görülmektedir.Organizasyonda zayıf bir faz olarak ferrit, değişken stres etkisi altında bir yorgunluk kaynağı olmaya eğilimlidir ve çatlak başlangıcına yol açar, bu nedenle ferritin temas yorulma ömrü üzerinde zararlı bir etkisi vardır ve ferrit içeriği ne kadar büyük olursa, ferritin içeriği de o kadar fazla olur. organizasyon, temas yorgunluğu üzerindeki etki o kadar büyük olur.

Karbon çeliği, karbon - Fe'de ostenit olarak bilinen ara katı çözeltide çözünmüş olup, genel ostenit sertliği 170 ~ 220HBS arasındadır.Östenitin mekanik özellikleri ve çözünmüş karbonu ve tane boyutu, dolayısıyla mekanik stabilitesi organizasyonun tokluğunu etkileyecek, dolayısıyla malzemenin temas yorulma ömrünü etkileyecektir.Yorulma deformasyonu sırasında, artık ostenitte gerinimin neden olduğu ostenit faz dönüşümü meydana gelir ve bu, yorulma çatlağı oluşumunu ve uzamasını engelleyebilmektedir.Temas yorulması araştırmasında 18Cr2Ni4WA çeliği artık östenit, en yüksek temas yorulma ömründe artık östenit stabilitesinin orta düzeyde olduğunu göstermektedir.Çok yüksek artık ostenit stabilitesi yetersiz mukavemete yol açacaktır ve çok düşük artık ostenit stabilitesi de yetersiz tokluğa yol açacaktır.Elbette artık ostenitin stabilitesi bir malzeme sınıfından diğerine değişir.

Çelik malzemelerdeki karbüratördeki çözünmüş karbon miktarı son derece yüksektir; ac yaklaşık %6,69'dur, bu da yüksek sertliğe (950 ila 1050 HV) ancak neredeyse sıfır plastikliğe ve tokluğa neden olur.Çelik malzemelerdeki ana takviye fazı, çelikteki karbürizasyon ve diğer fazlar pul pul, küresel, ağsı ve plaka halinde bir arada bulunduğundan, çelik özelliklerinin morfolojisi ve dağılımı büyük bir etkiye sahiptir.Örneğin, malzemede ağ şeklinde bir dağılım olduğunda, malzemenin dayanıklılığı azalır ve mekanik özellikler önemli ölçüde kötüleşir.

Karbürit belirli koşullar altında ayrışarak grafitik serbest karbon oluşturacak ve serbest karbon belirli koşullar altında diğer karbürlere dönüştürülecektir.Serbest karbon ve karbürün temas yorulması üzerindeki etkisi, esas olarak fiziksel parametrelerinde (elastikiyet modülü, genleşme katsayısı vb.) kendini gösterir; bu, iki faz arasındaki sürekliliği bozan malzeme matrisinden farklıdır.Yorulma deformasyon süreci, karbür geri çözülebilir, ancak büyük karbür dislokasyon birikimini tıkama etkisine sahiptir, üst bainit karbürün ucunun stres konsantrasyonu üretmesi kolaydır, çatlak filizlenmesine elverişlidir.Ek olarak, çubuk karbürün çözünme sıcaklığı, alaşımlı karbürleme gövdesinden daha yüksektir, çözünmemiş karbür haline gelmesi kolaydır, bu da yuvarlanma teması yorulma ömründe önemli bir azalmaya yol açar.

Perlit adı verilen ötektik gövdenin oluşturduğu ferrit ve karbüritin östenit ötektik dönüşümü.Ferrit ve karbürit arasındaki perlit özellikleri, tokluğu daha iyidir.Çekme mukavemeti b 750 ~ 900MPa, sertliği 180 ~ 280HBS, uzama %20 ~ 25, darbe çalışması AKU 24 ~ 32J'dir.Ferrit ve karbürizasyon arasındaki mekanik özellikler, yüksek mukavemet, orta sertlik, plastisite ve tokluk iyidir.İlgili araştırmalara göre perlitin malzemenin yorulma ömrüne etkisi tek başına olmayıp, perlit ile ferrit arasındaki sertlik oranına bağlıdır.Ferrit ve perlit arasındaki sertlik oranı büyük olduğunda, iki faz arasındaki süreklilik zayıf olur (bir faz farkı oluşturur) ve yorulma çatlakları ferrit/perlit sınırında kolaylıkla oluşur ve tercihen ferrit/perlit sınırı boyunca genişler.Ayrıca kaba ağsı ferrit-perlit organizasyonuna sahip sıcak haddelenmiş çeliğin yorulma performansı zayıftır.

Çelikteki metalik olmayan kalıntılar, açısal oksitlerle kırılganlık dahil olmak üzere çelik özellikleri üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir ve silikat kalıntıları en zararlı olanların temas yorulma ömrü üzerindeki etkisidir.Bu metalik olmayan kalıntılar matrisin sürekliliğini bozduğu için, ağır yük çevrimi etkisi altında, çevredeki malzeme çekme gerilmesi ve zayıf bölgenin ortogonal kayma gerilmesi, temas gerilimi ve malzemenin her birinin üzerine binen artık gerilimler Diğer taraftan, metalik olmayan kalıntıların bulunduğu bölgede yoğunlaşan elastik enerji deformasyon enerjisine dönüşerek çatlaklar oluşturacak şekilde, bu çatlak maksimum kayma gerilimi yönünde uzayacak ve sonuçta yüzey soyulması oluşacaktır.Çatlak maksimum kayma gerilimi yönünde genişleyecek ve sonunda yüzey soyulmasını oluşturacaktır.

Tekerlek takımı çeliğinin üretimi için bir hammadde olarak, eritme işleminde az sayıda kalıcı elementin (silikon, manganez, kükürt, fosfor) ve bazı safsızlıkların (metalik olmayan safsızlıklar ve nitrojen gibi belirli gazlar) getirilmesi kaçınılmazdır. hidrojen, oksijen).Çeliğin kalitesi üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptirler; bazıları faydalı unsurlardır, bazıları ise tam tersidir.Ek olarak, çeliğin kimyasal ısıl işlemi, iş parçasının yüzeyinin güçlendirilmesinde ve korunmasında, bilyalı dövme, karbürleme, nitrürleme vb. gibi çok önemli bir rol oynar. İş parçasının yüzey katmanının sertliğini, aşınma direncini etkili bir şekilde artırabilir. ve yorulma sınırı vb. ancak tedavi yöntemlerini ve teknik gerekliliklerini vurgulamak önemlidir.

Tekerlek malzemelerinin yuvarlanma teması yorgunluğunu inceleyen bilim adamlarının büyük çoğunluğu, genellikle malzemenin izotropik olduğunu varsayar, ancak çalışma, yol üzerindeki tekerleğin yön ve konum ne olursa olsun saf yuvarlanma yapmaması nedeniyle bunu göstermektedir. demiryolu tekerlekleri anizotropiktir.Tekerlek malzemesinin anizotropisi, deneysel numunenin yönelimi ve konumu üzerinde ve dolayısıyla malzemenin mukavemetinin ve diğer parametrelerinin ölçümü üzerinde etkiye sahiptir.Bu şekilde elde edilen malzeme parametreleri yorulma tasarımına uygulandığında özellikle önemlidir.

• Çözüm

Temas yorulması hasarı, tekrarlı yüklemeye maruz kalan tekerlek-ray temas yüzeylerinin en önemli arıza türlerinden biridir.Yorgunluk hasarını önlemek için önlemler önermek, ilgili arıza mekanizmalarının iyi anlaşılmasını ve bilinmesini gerektirir.Temas yorulması hasarının mekanizması üzerine yapılan araştırmalar nispeten olgunlaşmıştır, ancak çalışma koşullarının fiili kullanımındaki tekerlekler çok farklıdır ve bunları açıklayacak bir teori kullanmak zordur.

Jantların temas yorulması hasarını etkileyen faktörler esas olarak malzemenin kendisi ve dış koşullar üzerinde yoğunlaşmaktadır.Malzemenin kendisi söz konusu olduğunda, hammaddelerin üretim sürecinde olumsuz yabancı maddelerin (S, P, oksitler, nitrürler vb.) tekerlek içine sızmasını önlemek için metalurji endüstrisinde vakumlu eritme teknolojisinin teşviki güçlendirilmelidir. , ancak aynı zamanda etkili bir kontrol gerçekleştirmek için bazı uygun elementlerin (Si, Mn, V vb.) eklenmesi, malzemedeki karbonik gövde içeriğinin, perlit - ferrit sertlik oranının vb. azaltılması da hedeflenebilir.Bu faktörlere dikkat edilmesi öncülünde, tekerlek yüzeyi bilyalı dövme, karbürleme, nitrürleme kullanımı;ve malzemenin uygun sertliğinin ve tokluğunun kullanılması, tekerleğin yuvarlanma temasının yorulma ömrünü etkili bir şekilde iyileştirebilir.