Съвместимостта на избора на материал за релсов шип с методите за анкериране на траверси
Какви са основните разлики в производителността между железопътните шипове от въглеродна стомана и легирана стомана?
Шиповете от въглеродна стомана са направени от стомана Q235 или 45. Техните основни експлоатационни характеристики са умерена здравина, добра издръжливост и ниска цена. Тяхната якост на опън е по-голяма или равна на 450MPa, твърдост по-малка или равна на HB200 и те имат отлична обработваемост, което ги прави подходящи за масово производство. Шиповете от легирана стомана, от друга страна, имат добавени легиращи елементи като хром, манган и ванадий. След термична обработка тяхната якост на опън е по-голяма или равна на 800MPa, а твърдостта им може да достигне HB280-320. Тяхната здравина и устойчивост на умора са много по-добри от шиповете от въглеродна стомана. Шиповете от легирана стомана също имат по-голяма устойчивост на износване, като издържат на износването на резбата, причинено от дълготрайни-вибрации. И двата имат относително слаба устойчивост на корозия, изискваща повърхностна обработка за подобряване на техните защитни способности. Шиповете от въглеродна стомана са подходящи за конвенционални скоростни линии и гарови коловози; шиповете от легирана стомана са подходящи за високо-скоростни линии с голямо натоварване и могат да издържат на по-голямо натоварване.
За какви специални линии са подходящи шпайкове от неръждаема стомана и защо те се използват по-рядко в обикновените линии?
Шипове от неръждаема стомана (обикновено изработени от неръждаема стомана 304 или 316) имат отлична устойчивост на корозия и са подходящи главно за линии в крайбрежни зони със солени пръски, химически замърсени зони и влажни среди като тунели. Тези зони имат тежки корозивни среди и дори при повърхностна обработка шиповете на коловозите от въглеродна стомана и легирана стомана са склонни към ръжда, което води до намаляване на якостта на закрепване. Шипове от неръждаема стомана, от друга страна, предлагат-без поддръжка, дългосрочна-защита от корозия. Основната причина за ограниченото използване на шипове от неръждаема стомана в обикновените линии е тяхната висока цена; те струват 5-8 пъти повече от шиповете за вериги от въглеродна стомана, което значително увеличава разходите за строителство. Освен това шиповете за вериги от неръждаема стомана имат по-ниска твърдост и здравина на резбата в сравнение с шиповете за вериги от легирана стомана, което ги прави податливи на оголване на резбата при тежко-натоварени линии. Поради това те са подходящи само за линии с леко натоварване в специални корозивни среди.
Защо релсовият шип от въглеродна стомана е предпочитан пред шиповете от легирана стомана при анкериране със сяра?
Анкерирането със сяра фиксира шиповете на коловоза чрез силата на свързване на сярния хоросан. Шиповете за вериги от въглеродна стомана са предпочитани главно защото тяхната грапавост на повърхността е умерена, което води до по-добра адхезия към сярна замазка. Оксидната скала и микро-грапавостта на шиповете от въглеродна стомана увеличават механичната сила на свързване между шиповете и сярния хоросан, което води до по-стабилно закрепване. Шипове от легирана стомана, обикновено термично-обработени, имат гладки повърхности и висока твърдост, което води до по-слаба адхезия към сярна замазка и склонност към разхлабване поради вибрации след закотвяне. Сер{6}}закотвените линии са предимно конвенционални скоростни линии или гарови линии с относително ниско натоварване; здравината на шиповете за вериги от въглеродна стомана е достатъчна за техните изисквания, елиминирайки нуждата от шипове от легирана стомана с висока{7}}якост. Освен това, коефициентът на термично разширение на шипове от въглеродна стомана е по-близък до този на сярния хоросан, причинявайки синхронизирана деформация по време на температурни промени и намалявайки вероятността от разслояване.
Какви основни характеристики трябва да притежават материалите за шипове, подходящи за анкериране със смола?
Анкерирането със смола фиксира шиповете на коловоза чрез силата на свързване и закотвяне на агента за анкериране на смола. Подходящите материали за шипове трябва да притежават три основни характеристики: висока якост, висока твърдост и чиста повърхност. Анкерирането със смола се използва главно при високо-скоростни,-товарни линии. Шиповете трябва да издържат на огромни-издърпващи и срязващи сили; следователно легираната стомана трябва да бъде избрана така, че да осигури якост на опън по-голяма или равна на 800MPa и устойчивост на удари на натоварване. Повърхността на шипа трябва да бъде обработена с пясъкоструйна обработка, за да се отстрани оксидната нагар и маслото, с грапавост на повърхността Ra, контролирана между 6,3-12,5 μm, за да се увеличи площта на свързване със смолистия закрепващ агент и да се подобри силата на закотвяне. Твърдостта на шипа трябва да бъде по-голяма или равна на HB280, за да се предотврати пластична деформация по време на анкериране и обслужване. Освен това, коефициентът на термично разширение на материала на шипа трябва да бъде близък до този на смолистия анкериращ агент, за да се избегне напукване на анкериращия агент поради температурни промени.
Защо методите за механично закрепване (като винтови шипове) трябва да използват материали от легирана стомана?
Механичното закотвяне постига фиксиране чрез зацепването на нишките на шипа с предварително вградената втулка в траверсата. Като основен компонент на механичното анкериране, винтовите шипове трябва да бъдат направени от легирана стомана, изискване, определено от техните характеристики на напрежение. Първо, механичното закотвяне не разчита на лепила; той предава натоварванията изцяло чрез механичната блокировка между резбите на шипа и втулката. Шипът трябва да издържа на огромна теглителна сила и въртящ момент. Въглеродната стомана няма достатъчна здравина и е силно податлива на изплъзване или счупване на резбата. Второ, релсите без баласт се използват широко във високо{6}}скоростните железопътни линии и пътническите-линии, които имат изключително високи изисквания за гладкост на релсите. След закаляване и темпериране шиповете от легирана стомана предлагат изключителна стабилност на размерите, като ефективно се съпротивляват на пластичната деформация, причинена от дълготрайни-вибрации на влака. В допълнение, повърхността на шиповете от легирана стомана може да бъде обработена, за да се постигне по-висока прецизност на резбата, което води до минимална хлабина на зацепване с предварително вградени втулки, по-добро задържане на предварително натоварване и предотвратяване на разхлабване на шиповете. И накрая, чрез повърхностни обработки като цинкова инфилтрация, легираната стомана показва превъзходна устойчивост на умора и корозия в сравнение с въглеродната стомана, като гарантира, че шипът няма да се повреди по време на експлоатационния си живот. Следователно, наТехнически условия за високо{0}}безбаластови железопътни линииизрично посочва, че винтовите шипове трябва да бъдат произведени от 40Cr или легирана стомана с еквивалентна якост.