Количествена връзка между грапавостта на повърхността на шиповете на релсите и якостта на свързване на закотвящите агенти
Каква количествена връзка съществува между грапавостта на повърхността на шипа и силата на свързване на анкериращия агент?
Връзката следва "параболична крива": под критична стойност силата на свързване нараства линейно с грапавостта; над критичната стойност силата на свързване намалява с увеличаване на грапавостта. За закрепващи агенти на смола оптималният диапазон на грапавост на повърхността е Ra 12,5-25 μm, което дава якост на свързване от 12-15 MPa. В Ра<6.3μm, mechanical interlocking is insufficient, and bond strength drops below 8MPa. At Ra>50 μm, дълбоките жлебове на повърхността на шипа се превръщат в точки на концентрация на напрежение, причинявайки напукване на закрепващия агент и намаляване на якостта на свързване до под 10MPa.
Чрез кои два основни механизма грапавостта на повърхността влияе на връзката между шипове и закрепващи агенти?
Той действа основно чрез "механичния блокиращ механизъм" и вторично чрез "междуфазния адсорбционен механизъм". Механичното блокиране е в основата: пиковата -структура на вдлъбнатината на грапавата повърхност се свързва с втвърдената матрица на закрепващия агент, образувайки механични ключалки, които издържат на силите на опън. Междуфазната адсорбция е спомагателна: по-голямата грапавост увеличава действителната контактна площ, засилвайки ван дер Ваалсовите сили и химическото свързване между молекулите. Тези механизми работят синергично, за да формират общата сила на свързване на закрепването на шипа. Гладките повърхности нямат механични ключалки и разчитат единствено на адсорбция, което ги прави податливи на повреда,-предизвикана от вибрации.
Имат ли различните видове анкерни агенти едни и същи оптимални изисквания за грапавост на повърхността за шипове?
Не, това зависи от материала на матрицата на закрепващия агент и характеристиките на втвърдяване. Сярен хоросан, неорганичен циментов материал с висока крехкост, има широк толеранс на грапавост, с оптимален диапазон Ra от 25-50 μm, което позволява дълбоки канали за подобряване на механичното блокиране. Смолистите анкериращи агенти, органични полимери с добра издръжливост, но чувствителни към остри ъгли, изискват оптимален диапазон Ra от 12,5-25 μm със „закръглени грапави върхове“, за да се избегне концентрацията на напрежение от остри грапавини. Производителите на шипове трябва да коригират параметрите на набраздяване или пясъкоструене въз основа на избрания за проекта закрепващ агент.
Как процесите на повърхностна обработка с шипове (напр. набраздяване, пясъкоструене) постигат различни степени на грапавост?
Набраздяването образува правилни прави или напречни шарки върху стеблото чрез механично екструдиране, като основно регулира макро{0}}грапавината за постигане на Ra 25-100 μm, подходящо за анкериране със сярна замазка. Пясъкоструенето създава неправилни микро-вдлъбнатини върху стеблото чрез високо-скоростен удар с пясък, като основно регулира микро-грапавостта за постигане на Ra 3,2-25 μm, подходящо за анкериране със смола. За високи{11}}изисквания за точност се използва комбиниран процес „пясъкоструене + набраздяване“: финото пясъкоструене върху шарките на набраздяване балансира макрозаключването и микроадсорбцията.
Как бързо да проверите-на място дали грапавостта на повърхността на шипа отговаря на проектните изисквания?
Най-удобният метод използва "блокове за сравнение на грапавостта на повърхността", набор от метални блокове със стандартни стойности на Ra. По време на проверка, визуално и тактилно сравнете стеблото на шипа с блоковете, за да определите бързо степента на грапавост въз основа на дълбочината на текстурата и тактилното усещане. За-закрепени със смола шипове с високи изисквания за точност, използвайте преносим тестер за грапавост на повърхността, за да измерите директно Ra на стеблото. Измерете три различни напречни-сечения и вземете средната стойност като краен резултат. Отхвърлете и върнете шипове с нестандартна грапавост за повторна обработка.