Как твердость рельсовой стали влияет на выбор шлифовального круга?

Что именно включает в себя «твердость рельсовой стали»?

В вопросах покупателей «твердость рельса» называют четырьмя разными параметрами, и они ведут себя по-разному на границе шлифовки:

Тип и профиль рельсов стандартизируются отдельно: рельсы с плотностью от 43 кг/м до 75 кг/м регулируются стандартом TB/T 2344.1, а рельсы для стрелок — стандартом TB/T 2344.2. Марка стали и профиль являются двумя независимыми переменными, и только марка стали указывает на твердость материала при резке.

Почему более жесткие направляющие никогда не означают «установите более жесткое колесо»?

Это противоречит интуиции, и мы измерили это на собственном стенде. Три колеса с возрастающей прочностью сцепления были испытаны на рельсе U75V в идентичных условиях:

Самый прочный шлифовальный круг изнашивался меньше всего и резал меньше всего материала: переход от GS-12.5 к GS-15 уменьшил объем удаляемого материала примерно на 71% . Более твердая связка дольше удерживает абразив, но также препятствует отслаиванию изношенных зерен, поэтому меньшее количество новых режущих кромок достигает рельса. Если еще больше увеличить содержание связки, то на этапе смешивания произойдет то же самое — прочность на сжатие возрастет с 68,9 до 95,2, а затем до 122,7 МПа, и среднее содержание является лучшим компромиссом . Установка еще более твердого круга на более твердый рельс просто переносит проблему с рельса в цех: больше проходов, больше тепла, больше риска пригорания.

Выбор абразива — это отдельная задача. При зернистости F16 прочность на сжатие циркониево-глиноземного абразива составляет 308,0 МПа, тогда как у прокаленного бурого глинозема — 124,0 МПа , а у белого — 103,2 МПа , при коэффициентах шлифования 41,0 / 22,4 / 11,9 . Именно поэтому цирконий-глиноземный абразив является стандартным абразивом для обработки рельсов всех классов — сравните керамику и циркониево-глиноземный абразив , а также смоляную связку и стекловидную связку, чтобы понять, почему смоляная связь является единственной связкой, имеющей опыт эксплуатации на рельсах.

Теплоизоляционная стенка сближается с жестким рельсом.

Более твердая сталь означает большую работу трения при той же глубине резания, а тепло, выделяемое при шлифовании, ограничивает проход. Цвет поверхности рельса — это практический индикатор качества:

• При температуре ниже 471 °C — нормальный внешний вид.
• 471-600 °C — светло-желтый оттенок
• 600-735 °C — синий ожог с оксидным слоем, толщина которого, как подтверждает EDS, увеличивается с ростом интенсивности поражения.

Превышение порога горения приводит к образованию именно тех повреждений, которые вы хотели устранить: белый слой затвердевает до значения 870 HV0.3, указанного выше, а опубликованные исследования усталости при качении показывают, что этот слой разрушается под воздействием колесных нагрузок и вызывает образование новых трещин в основном металле. Мера противодействия заключается в контроле глубины, а не в использовании более твердого колеса — см. раздел «Предотвращение горения рельсов» для получения информации о параметрах, обеспечивающих охлаждение зоны контакта.

Как это выглядит на реальных железнодорожных насыпях?

Наши программы для большегрузных и высокоскоростных перевозок обеспечивают наиболее объективное сравнение, поскольку характеристики железнодорожных путей задокументированы.

Если сравнить две строки данных, закономерность становится очевидной. Срок службы колеса в километрах пробега зависит от самого колеса; количество необходимых проходов зависит от типа рельса. Поэтому твердый рельс обозначается большим количеством проходов и меньшими интервалами — а не другим номером детали. Чтобы узнать, как измеряется и рассчитывается срок службы, см. информацию о том, сколько времени служит шлифовальный круг для рельсов за один цикл шлифовки ; для сравнения тяжелых и высокоскоростных железных дорог см. информацию о том , нужны ли для тяжелых и высокоскоростных железных дорог разные шлифовальные круги .

Подбор твердости колеса к твердости рельса в четыре этапа

1. Начните с машины, а не с рельса. Диаметр отверстия, диаметр полосы и номинальная скорость определяются шлифовальной головкой. Никакой уклон рельса не влияет на них.
2. Выбирайте абразив в зависимости от выполняемой задачи, а не от твердости. ZA с зернистостью 16 подходит для производственных поездов, ZA/коричневый оксид алюминия с зернистостью 20 — для портативных станков. Более твердые рельсы не оправдывают использование другого семейства абразивов.
3. Сохраняйте степень заточки в диапазоне самозатачивания. Приведенные выше данные показывают, что самый твердый вариант затачивается примерно в три раза меньше, чем вариант средней твердости. Увеличивайте количество проходов, а не прочность сцепления.
4. Ограничьте глубину обработки, чтобы защитить металлургические материалы. Поддерживайте температуру заготовки ниже 150 °C, избегайте непрерывного образования синего налета и не превышайте допустимые пределы удаления основного металла (0,5 мм) и шероховатости Ra (10 мкм).

Одно честное исключение: высокомарганцевые крестовины и бейнитные рельсы ведут себя иначе, чем рельсы прямой линии, и обычно их обработка осуществляется по специальному плану прохода стрелочного перевода. Наш ассортимент шлифовальных кругов для рельсов охватывает размеры стрелочных переводов, а пример из практики повышения эффективности на линиях для тяжелых грузов демонстрирует весь рабочий процесс. В тех случаях, когда один и тот же круг должен обслуживать два совершенно разных класса рельсов в одной сети — как это происходит на Шуохуан, с 75 кг/м вверх и 60 кг/м вниз — практичным решением является отдельный план прохода для каждого направления и одна проверенная спецификация круга, а не два типа кругов на складе.