압력판 재료, 열처리, 피로

압력판이 전달하는 것

압력판은 레일 베이스와 침목 또는 베이스 플레이트 사이에 위치하며 고정 시스템의 조임력을 레일 받침 위로 분산시키고 레일을 측면으로 고정하는 데 도움을 줍니다. 변동하는 하중 스펙트럼을 볼 수 있습니다. 모든 휠 패스는 압축 펄스를 추가하고 커브는 측면 굽힘을 추가합니다. 강도가 떨어지거나 균열이 발생하는 플레이트는 전체 고정 세트의 하중 분포를 변경하고 레일이 그 아래에서 움직이기 시작합니다. 따라서 균열 없이 수백만 번의 하중 사이클을 견딜 수 있는 능력인 피로 저항은 판재의 주요 설계 특성이며 이는 도면 사무소가 아닌 열처리로에서 생성됩니다. 사용된 두 가지 강종인 C45 중탄소강과 60Si2Mn 스프링강이 바로 이러한 이유로 선택되었습니다. 둘 다 열처리에 잘 반응하고 공정 경로에 따라 플레이트가 수년 동안 사용할지 수 개월 내에 고장날지 여부가 결정됩니다.

C45에 대한 담금질 및 템퍼 대 정규화

담금질 및 템퍼링은 높은 강도와 ​​인성을 결합한 구조인 템퍼링된 소르비트를 형성하므로 플레이트는 열차 하중의 교번 압축과 휠 플랫의 충격에 모두 저항합니다. 정규화된 구조인 펄라이트와 페라이트는 인성이 낮고 피로 균열은 구멍 가장자리 및 단면 모서리와 같은 응력 집중 지점에서 일찍 시작됩니다. 피로 한계의 차이인 250MPa와 180MPa는 수명으로 직접적으로 해석됩니다. 동일한 하중 스펙트럼에서 정규화된 플레이트의 수명은 약 60%에 불과합니다. 수년 동안 제대로 작동하는 부품의 경우 담금질 및 템퍼링 경로의 추가 비용은 검사 및 교체 비용에서 여러 번 회수됩니다.

60Si2Mn 플레이트의 표면 경화

플레이트가 레일 발의 마모에도 저항해야 하는 경우 스프링 강 등급 60Si2Mn은 유도 가열 및 급속 냉각을 통해 표면 경화됩니다. 표면은 HRC 45~50에 이르고 조밀한 마르텐사이트층이 형성되어 내마모성이 2배 이상 향상됩니다. 피로에 더욱 중요한 점은 경화된 표면층이 열차 하중에서 인장 굽힘 응력의 일부를 상쇄하는 잔류 압축 응력을 전달하여 피로 한계를 25~30% 높인다는 것입니다. 구조는 의도적으로 2개의-층으로 구성되어 있습니다. 외부는 견고한 내마모성-쉘이고 내부는 단단하게 강화된 코어입니다. 이것이 바로 이 디자인이 외부는 단단하고 내부는 견고하다고 불리는 이유입니다. 이러한 조합으로 인해 표면 경화 60Si2Mn 플레이트는 마모와 피로가 함께 작용하는 중량물 운송 라인에 선호되는 선택이 됩니다. 너무 얇은 케이스는 마모되고 너무 단단한 코어는 인성을 잃기 때문에 경화 깊이와 코어 경도를 모두 지정해야 합니다.

냉각 균열 및 예방

담금질 균열은 전형적인 열처리 결함이며 세 가지 원인으로 인해 발생합니다. 첫째, 너무 빨리 가열하면 표면과 코어 사이에 큰 온도 차이가 발생하고 열 응력이 높아집니다. 둘째, 담금질 시 냉각 속도가 너무 빠르면 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 변태 응력이 강의 국부 강도를 초과하게 됩니다. 셋째, 모따기가 없는 날카로운 모서리와 구멍 가장자리는 변형 응력이 해제되는 응력 집중 장치 역할을 합니다. 예방 조치는 표준입니다. 온도 차이가 작게 유지되도록 단계적으로 가열하고, 질산염 욕조와 같은 등급 매질에서 담금질하여 냉각 속도를 늦추고, 경화 전에 반경 0.5mm 이상의 모든 날카로운 모서리와 구멍 가장자리를 모따기합니다. 담금질 균열이 있는 플레이트는 하중이 가해지면 균열이 열리고 피로 파손으로 커지기 때문에 폐기됩니다. 따라서 예방 비용은 결함 비용보다 훨씬 낮습니다.

경도 수용 및 잘못된 값의 위험

경도는 열처리 품질을 결정하는 가장 중요한 요소입니다.- 담금질 및 템퍼링된 C45 플레이트는 표면에서 HRC 22~28을 측정해야 하며, 표면-경화 60Si2Mn 플레이트는 HRC 45~50을 측정해야 합니다. 경도가 HRC 55 이상으로 너무 높으면 플레이트가 부서지기 쉽습니다. 충격 인성은 40% 이상 떨어지고 플레이트는 충격 하중으로 인해 파손될 수 있으며, 낮은 겨울 온도에서 위험이 가장 높습니다. 경도가 너무 낮으면(HRC 35 미만) 강도와 내마모성이 부족하고 측면 레일 하중에 따라 플레이트가 소성 변형되고 접촉면에 계단이 형성되며 레일이 옆으로 크리프하기 시작하고 게이지가 넓어집니다. 두 가지 실패 모드 모두 플레이트 수명을 단축하고 체결 시스템을 불안정하게 만들기 때문에 승인 테스트에는 배치당 정의된 부품 수에 대한 경도 측정이 포함됩니다.

설치된 플레이트에 대한 현장 점검

현장에서는 실험실 장비 없이 열처리 상태를 확인합니다. 휴대용 로크웰 경도 시험기는 표면 경도를 측정하고 담금질 및 템퍼링된 C45의 경우 HRC 22~28, 표면 경화 60Si2Mn의 경우 HRC 45~50 밴드를 확인합니다. 표면의 균열, 탈탄 및 변형 여부를 검사합니다. 이들 중 어느 것도 접시를 거부합니다. 숙련된 검사관은 소리 테스트도 사용합니다. 담금질 및 강화된 판의 울림은 깊은 톤, 표면 경화 판은 선명한 톤, 쉰 소리는 내부 균열을 암시합니다. 배치가 의심되는 경우 충격 인성 테스트를 위해 샘플을 채취하여 플레이트를 추적하기 전에 열처리를 확인합니다. 입고되는 제품에도 동일한 검사가 적용되며 구매자는 기술 계약에 경도 창, 샘플링 속도 및 테스트 방법을 지정해야 합니다.

압력판의 노멀라이징보다 담금질 및 템퍼링이 더 나은 이유는 무엇입니까?

강도와 인성이 결합된 강화 소르비트를 형성하기 때문입니다. 피로 한계는 약 180MPa에서 250MPa로 증가하고 동일한 강철로 된 정규화된 플레이트에 비해 서비스 수명은 대략 두 배로 늘어납니다.

압력판은 어느 정도의 경도를 가져야 합니까?

담금질 및 템퍼링된 C45 플레이트는 HRC 22~28이어야 하며, 표면-경화된 60Si2Mn 플레이트는 표면 HRC 45~50이어야 합니다. HRC 55보다 높은 값은 취성 파괴의 위험이 있고 HRC 35보다 낮은 값은 소성 변형의 위험이 있습니다.

담금질 균열을 어떻게 방지합니까?

단계적으로 가열하고 질산염 욕조에서 단계적으로 담금질하고 반경 0.5mm 이상의 모든 날카로운 모서리와 구멍 가장자리를 모따기합니다. 모따기는 변태 응력으로 인해 강철이 균열되는 응력 집중 지점을 제거합니다.

접시가 너무 단단하면 어떻게 되나요?

플레이트가 부서지기 쉽고 충격 인성이 40% 이상 감소합니다. 열차의 충격하중에 의해 파손될 수 있으며 추운 겨울 조건에서 위험이 가장 높기 때문에 HRC 55 이상의 경도는 합격 시 불합격됩니다.

열처리 품질은 현장에서 어떻게 확인하나요?

지정된 창에 대한 휴대용 로크웰 경도 시험기를 사용하여 균열 및 탈탄을 육안으로 확인하고 해머를 사용한 소리 테스트를 수행합니다. 쉰 목소리는 내부 균열을 나타내며 의심스러운 배치는 충격 인성 테스트를 받습니다.

C45 또는 60Si2Mn 중 중량-플레이트용 재료는 무엇입니까?

표면 경화 기능이 있는 60Si2Mn은 중량물을 위한 선택입니다. HRC 45~50 표면은 레일 발 마모에 강하고 잔류 압축 응력은 피로 한계를 25~30% 높이는 동시에 견고한 코어는 파손을 방지합니다.