گیره الاستیک قلب کار سیستم بست است و مواد و عملیات حرارتی آن تعیین می کند که چه مدت ریل را نگه می دارد. تطبیق درجه گیره با محیط سرویس، و تأیید عملیات حرارتی در هنگام تحویل، از دو شکست گران قیمت در اتصال مسیر جلوگیری می کند: شکستگی زود هنگام خستگی و از دست دادن بی صدا نیروی گیره.
65Mn: The Workhorse Clip Material
65Mn یک فولاد فنر منگنز با کربن بالا-- کربن حدود 0.65 درصد با تقویت کننده منگنز - است که به طور گسترده برای گیره های ریل استفاده می شود، زیرا الاستیسیته خوب را با مقاومت در برابر خستگی قوی تحت ضربات مکرر قطار ترکیب می کند. خواص آن از یک عملیات حرارتی دقیق ناشی می شود: دمای خاموش کردن باید در محدوده 830{10}}860 درجه سانتیگراد نگه داشته شود، زیرا دمای بیش از حد بالا دانه را درشت می کند و چقرمگی را از بین می برد، در حالی که دمای بسیار پایین باعث می شود آستنیته شدن کامل نباشد و پاسخ الاستیک ضعیف شود. گیرههای 65Mn که به درستی درمان شدهاند، حد خستگی حدود 400-450 مگاپاسکال و تعادل سختی سطح و چقرمگی هسته را ارائه میکنند که برای خدمات طولانیمدت ریلی مناسب است. در مقایسه با فولاد کربنی ساده، 65Mn در برابر تغییر شکل بسیار بهتر مقاومت می کند. تحت 3 میلیون ضربه بار، تغییر شکل پلاستیک معمولاً کمتر از 0.5 میلی متر نگه داشته می شود.
عملیات حرارتی: فرآیندی که درجه را می سازد
دو مرحله بر عملکرد کلیپ غالب است: خاموش کردن و تمپر کردن.
Quenching: گیره های 65Mn از حدود 850 درجه سانتیگراد خاموش می شوند. کوئنچ روغن روش استاندارد برای این درجه - کوئنچ با آب است که خطر ترک خوردگی کوئنچ در بخش های فنر نازک - را افزایش می دهد و سختی مورد نیاز طراحی را می دهد.
تمپر: دمای متوسط-در حدود 420-480 درجه سانتیگراد، سختی نهایی HRC 42-46 را ایجاد میکند و چقرمگی را بازیابی میکند. دمای معتدل باید از محدوده دمای پایین، تقریباً 250-350 درجه سانتیگراد برای این فولاد اجتناب کند، جایی که شکنندگی آبی باعث می شود گیره مستعد شکستگی در سرویس باشد.
یکنواختی: فرآیندهای حمام نمک یا کوره کنترلشده سختی سطح را در حدود +/منهای 2 HRC در سرتاسر دسته نگه میدارند، که تفاوت بین یک اتصال قابل پیشبینی و یک تعهد تعمیر و نگهداری است.
انتخاب مواد کلیپ بر اساس محیط
مناطق آلپ: در -40 درجه سانتیگراد و پایین تر، 65Mn ساده چقرمگی ضربه را از دست می دهد. گریدهای فولادی فنری آلیاژی با کروم و وانادیم (به عنوان مثال 60Si2MnCrV) ترجیح داده می شوند، با مقادیر Charpy حدود 30 ژول یا بیشتر در -40 درجه سانتیگراد که با آزمایش تأیید شده است.
مناطق ساحلی: 65Mn با یک سیستم موثر محافظت در برابر خوردگی - روی پوسته به همراه درزگیر، یا یک پوشش کامپوزیت - انتخاب استاندارد است، زیرا پوشش، نه فولاد پایه، عمر گیره را در هوای نمکی تعیین میکند-.
راهآهنهای سنگین-: درجههای مقاومت بالاتر- مشخص شدهاند، بنابراین گیره هیچ تغییر شکل دائمی را تحت بار گیره طراحی نشان نمیدهد. مجموعههای چفت و بست سنگین{3}}برای بارهای عمودی به ازای هر-ریل-صندلی طراحی شدهاند که میتواند بیش از 100 کیلو نیوتن باشد، و گیره باید نیروی خود را در میلیونها چرخه نگه دارد.
حملونقل ریلی شهری: چرخههای شروع مکرر-توقف حداکثر مقاومت در برابر خستگی را میطلبد. شات پینینگ برای برداشتن حد خستگی اعمال میشود و گیره برای طیف ارتعاش سرویسهای فاصله کوتاه- طراحی شده است.
مناطق خشک داخلی: گیره های استاندارد 65Mn الزامات را با بهترین عملکرد هزینه برآورده می کنند، مشروط بر اینکه پوشش با رطوبت محلی مطابقت داشته باشد.
عواملی که زندگی خستگی را کنترل می کنند
زندگی خستگی توسط چهار عامل کنترل می شود و هر یک قابل اندازه گیری است:
خلوص مواد: آخال ها و ریزترک ها به عنوان منبع خستگی عمل می کنند و عمر را به شدت کوتاه می کنند.
کیفیت سطح: خراش عمیقتر از حدود 0.05 میلیمتر، یا یک لایه کربنزدایی ضخیمتر از حدود 0.02 میلیمتر، میتواند عمر خستگی را تا بیش از 50 درصد کاهش دهد.
عملیات حرارتی: خاموش کردن یکنواخت یا تلطیف ناکافی باعث ایجاد غلظتهای استرس داخلی میشود که شکست را تسریع میکند.
استرس کاری: زمانی که تنش سرویس از حد خستگی فراتر رفت (400-450 مگاپاسکال برای استاندارد 65Mn)، شکستگی به یک مسئله چرخه تبدیل میشود، نه سالها. سفت شدن بیش از حد در حین نصب، گیره را فراتر از استرس طراحی خود می برد و یکی از دلایل رایج خرابی زودرس گیره است.
بهبود مقاومت در برابر خستگی
در جایی که شرایط سرویس حداکثر طول عمر گیره را می طلبد، چهار معیار با هم اعمال می شود:
شات پینینگ: یک تنش پسماند فشاری در حدود -300 مگاپاسکال در سطح ایجاد می کند که شروع ترک را به طور چشمگیری کند می کند.
نظم و انضباط سطحی: تولید و جابجایی از خراشیدگی، برخورد و ساییدگی سوختگی که باعث ایجاد ترک می شود جلوگیری می کند.
جزئیات طراحی: شعاع فیله در انتقال گیره در 1.5 میلی متر یا بیشتر نگه داشته می شود تا غلظت تنش حذف شود.
کنترل کوره: پتانسیل کربن در کوره عملیات حرارتی{0}}در 0.6% یا بالاتر نگه داشته میشود تا کربن زدایی در طول خاموش کردن محدود شود و استحکام سطح حفظ شود.
سوالات متداول
چرا 65Mn متریال کلیپ پیش فرض است؟
ارزان است، قابل اطمینان در محدوده HRC 42-46 است و دارای حد خستگی در حدود 400-450 مگاپاسکال است که با استرس کاری اتصالات استاندارد مطابقت دارد. برای خطوط با سرعت معمولی و تناژ متوسط، عمر مورد نیاز را با کمترین هزینه ارائه می دهد، به همین دلیل است که بر بازار کلیپ تسلط دارد.
آیا برای گیره های 65Mn از کوئنچ آب استفاده می شود؟
خاموش کردن روغن روش استاندارد است. کوئنچ آب بخش های نازک فنر یک گرادیان خنک کننده تند ایجاد می کند که خطر ترک های خاموش را ایجاد می کند و کنترل پراکندگی سختی سخت تر است. مشخصات باید محیط کوئنچ و محدوده پذیرش سختی را ذکر کند.
شکنندگی آبی در فولاد فنری چیست؟
شکنندگی آبی، شکنندگی است که وقتی فولاد فنری حرارت داده میشود یا در محدوده دمای{0}پایین، تقریباً 250-350 درجه سانتیگراد برای 65Mn استفاده میشود، ظاهر میشود، جایی که فولاد با وجود سختی معقول، چقرمگی را از دست میدهد. تلطیف بالاتر از این محدوده، در 420-480 درجه سانتیگراد، از ناحیه شکننده جلوگیری می کند و تعادل مورد نیاز قدرت و چقرمگی را بازیابی می کند.
چرا یک گیره خراش کوچک اینقدر عمر را خسته می کند؟
خراش باعث افزایش استرس می شود: تنش موضعی در ریشه آن می تواند دو تا سه برابر تنش اسمی باشد، به این معنی که گیره عمر خستگی خود را با تنش موضعی بالاتر از حد خستگی شروع می کند. همین منطق در مورد لایههای سطحی بدون کربن نیز صدق میکند که ضعیف هستند و به راحتی ترک میخورند.
چگونه میتوان کیفیت عملیات حرارتی{0}}در زمان تحویل را تأیید کرد؟
گواهی عملیات حرارتی{0}}را درخواست و بررسی کنید، و آزمایشهای سختی نمونه (HRC 42-46 معمولی)، بررسی کربنزدایی روی سطح، و آزمایش خمش یا انحراف روی نمونهها را انجام دهید. برای خطوط بحرانی، قبل از نصب گیره ها، آزمایش خستگی نمونه های نماینده را در هر دسته اضافه کنید.