लेखक:साइट संपादक समय प्रकाशित करें: २०२४-०२-२२ मूल:साइट
प्रासंगिक आंकड़ों के अनुसार, दुनिया भर में कई रेलवे रोलिंग स्टॉक ऑपरेशन के दौरान व्हील ट्रेड स्ट्रिपिंग से त्रस्त हैं।दुनिया भर के कई देशों में रेलवे उद्योग में इस ट्रेड को असामान्य रूप से घिसना एक गंभीर समस्या है और स्थिति अधिक से अधिक गंभीर होती जा रही है।व्हील ट्रेड के असामान्य घिसाव से न केवल संचालन और रखरखाव की लागत बढ़ जाती है, बल्कि कुछ हद तक इसका सीधा असर वाहन की सुरक्षा पर भी पड़ेगा।
रेलवे व्हील ट्रेड स्ट्रिपिंग समस्याओं को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: संपर्क थकान स्ट्रिपिंग, ब्रेकिंग स्ट्रिपिंग, और स्कफिंग स्ट्रिपिंग।ब्रेकिंग स्ट्रिपिंग केवल ट्रेड ब्रेकिंग स्थितियों के तहत होती है, इसका कारण यह है कि खराब ब्रेकिंग स्थितियों के कारण ट्रेड सतह पर थर्मल दरारें पड़ जाती हैं, जो ट्रेड ब्रेकिंग में घर्षण स्ट्रिपिंग के कारण होती हैं, गैर-ट्रेड ब्रेकिंग की स्थिति उत्पन्न हो सकती है, इसका कारण बीच में फिसलन या रोलिंग है। मार्टेंसाइट द्वारा उत्पन्न व्हील ट्रेड सतह पर पहिया और रेल की ओर जाने वाली दो प्रकार की समस्याओं को वाहन ब्रेकिंग में सुधार और काम करने की स्थिति के उपयोग से कम किया जा सकता है;यह पेपर मुख्य रूप से भौतिक दृष्टिकोण से ट्रेड सतह की संपर्क थकान स्ट्रिपिंग घटना का पता लगाता है और उसका विश्लेषण करता है।
व्हीलसेट के संचालन का मुख्य तरीका रेल पर रोलिंग जैसी गति करना (वास्तव में रेंगना और फिसलना) है।रेल पर स्थानांतरित वाहन भार के एक बहुत छोटे व्हील-रेल संपर्क क्षेत्र के माध्यम से पहिया, आमतौर पर स्थानीय भार पहिया या रेल सामग्री की लोचदार सीमा से अधिक हो जाता है, बार-बार लंबी अवधि के बाद संपर्क संपीड़न तनाव में व्हील-रेल संपर्क सतह कार्रवाई, यह धातु स्ट्रिपिंग के छोटे टुकड़ों के स्थानीय क्षेत्र में थकान क्षति के कारण संपर्क सतह का कारण बनेगी, इस थकान क्षति घटना को संपर्क थकान कहा जाता है।संपर्क थकान और सामान्य थकान, एक ही थकान दरारें और दो चरणों की थकान दरार विस्तार हैं।लंबे समय तक संपर्क थकान को चक्रीय लोडिंग के अधीन संपर्क सतह की मुख्य विफलता तंत्र माना जाता है।
पिटिंग स्ट्रिपिंग (पिटिंग), उथली स्ट्रिपिंग और गहरी स्ट्रिपिंग के रूप में संपर्क थकान क्षति तीन श्रेणियां हैं।संपर्क सतह में सुई जैसे या चेचक जैसे गड्ढों के नीचे 0.2 मिमी की गहराई में, जिसे गड्ढे के रूप में जाना जाता है;उथले छीलने के लिए 0.2 मिमी ~ 0.4 मिमी की गहराई, उथले छीलने वाले छीलने वाले ब्लॉक का निचला हिस्सा संपर्क सतह के लगभग समानांतर होता है।गहरी छीलने की गहराई और सतह सुदृढीकरण परत की गहराई तुलनीय है, कुचली गई सतह परत का एक बड़ा क्षेत्र है।
व्हील ट्रेड में एक ही समय में धब्बेदार छीलने, उथले छीलने और गहरे छीलने होते हैं। कई कारक व्हीलसेट ट्रेड की संपर्क थकान को प्रभावित करते हैं, जैसे कि पहिया स्वयं, ट्रेड सतह का सख्त होना, व्हील द्वारा उपयोग किया जाने वाला ट्रेड प्रकार, पहिया -रेल संपर्क सतह खत्म, और वाहन परिचालन की स्थिति।लेखक का मानना है कि, संक्षेप में, थकावट का निर्णय प्रदर्शन या पहिया सामग्री की संरचना और सूक्ष्म संरचना से ही होता है।
पहिया सामग्री में स्वयं कई पहलू होते हैं जो पहिया के संपर्क थकान प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं, जैसे पहिया सामग्री की संगठनात्मक संरचना, सामग्री अनिसोट्रॉपी, और सामग्री में समावेशन।सामग्री की संगठनात्मक संरचना की जटिलता संपर्क थकान के प्रभाव के लिए एक बहुत ही जटिल संगठनात्मक कारक की ओर ले जाती है, जो शोधकर्ताओं को विचारों के प्रभाव की संपर्क थकान की संगठनात्मक संरचना के लिए भी बहुत अलग बनाती है, और ऐसा नहीं है कई पहलुओं की एकीकृत समझ।
लोहे और इस्पात सामग्री में अघुलनशील फेराइट होता है, कमरे के तापमान पर फेराइट के यांत्रिक गुण लगभग शुद्ध लोहे के समान होते हैं।इसकी तन्य शक्ति 180 ~ 280 एमपीए के लिए बी है, 100 ~ 170 एमपीए के लिए उपज शक्ति 0.2 है, और लगभग 80 एचबीएस की कठोरता है।यह देखा जा सकता है, कि फेराइट शक्ति और कठोरता अधिक नहीं है।संगठन में एक कमजोर चरण के रूप में, फेराइट परिवर्तनशील तनाव की कार्रवाई के तहत थकान का स्रोत बन जाता है और दरार की शुरुआत का कारण बनता है, इसलिए फेराइट का संपर्क थकान जीवन पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है, और फेराइट की सामग्री जितनी अधिक होगी संगठन, संपर्क थकान पर प्रभाव जितना अधिक होगा।
कार्बन स्टील, कार्बन - Fe में घुला हुआ अंतरालीय ठोस घोल जिसे ऑस्टेनाइट के नाम से जाना जाता है, के बीच सामान्य ऑस्टेनाइट कठोरता 170 ~ 220HBS होती है।ऑस्टेनाइट के यांत्रिक गुण और इसके विघटित कार्बन और अनाज का आकार, इसलिए इसकी यांत्रिक स्थिरता संगठन की कठोरता को प्रभावित करेगी, इस प्रकार सामग्री के संपर्क थकान जीवन को प्रभावित करेगी।थकान विरूपण के दौरान, अवशिष्ट ऑस्टेनाइट में तनाव-प्रेरित ऑस्टेनाइट चरण परिवर्तन होता है, जो थकान दरार उत्पादन और विस्तार को रोक सकता है।संपर्क थकान अनुसंधान पर 18Cr2Ni4WA स्टील अवशिष्ट ऑस्टेनाइट से पता चलता है कि उच्चतम संपर्क थकान जीवन होने पर अवशिष्ट ऑस्टेनाइट स्थिरता मध्यम होती है।बहुत अधिक अवशिष्ट ऑस्टेनाइट स्थिरता अपर्याप्त ताकत को जन्म देगी, और बहुत कम अवशिष्ट ऑस्टेनाइट स्थिरता अपर्याप्त कठोरता को जन्म देगी।बेशक, अवशिष्ट ऑस्टेनाइट की स्थिरता सामग्री के एक ग्रेड से दूसरे ग्रेड में भिन्न होती है।
स्टील सामग्री में कार्बोरेटर में घुलनशील कार्बन की मात्रा बहुत अधिक है, लगभग 6.69% एसी के साथ, जिसके परिणामस्वरूप उच्च कठोरता (950 से 1050 एचवी) होती है लेकिन लगभग शून्य प्लास्टिसिटी और कठोरता होती है।स्टील सामग्री में मुख्य सुदृढ़ीकरण चरण के रूप में, स्टील में कार्बराइज और अन्य चरण परतदार, गोलाकार, जालीदार और प्लेट में सह-अस्तित्व में होते हैं, इसकी आकृति विज्ञान और स्टील गुणों के वितरण पर बहुत प्रभाव पड़ता है।जैसे कि जब सामग्री में जालीदार वितरण होता है, तो सामग्री की कठोरता कम हो जाती है, और यांत्रिक गुण काफी खराब हो जाएंगे।
कार्बुराइट कुछ शर्तों के तहत विघटित हो जाएगा, जिससे ग्रेफाइटिक मुक्त कार्बन बनेगा, और कुछ शर्तों के तहत मुक्त कार्बन अन्य कार्बाइड में परिवर्तित हो जाएगा।संपर्क थकान पर मुक्त कार्बन और कार्बाइड का प्रभाव मुख्य रूप से इसके भौतिक मापदंडों (जैसे लोच का मापांक, विस्तार गुणांक, आदि) में प्रकट होता है, जो सामग्री मैट्रिक्स से भिन्न होता है, जो दो चरणों के बीच निरंतरता को नष्ट कर देता है।थकान विरूपण प्रक्रिया, कार्बाइड वापस घुल सकता है, लेकिन बड़े कार्बाइड में अव्यवस्था संचय प्लगिंग प्रभाव होता है, ऊपरी बैनाइट कार्बाइड की नोक तनाव एकाग्रता पैदा करना आसान है, जो दरार अंकुरण के लिए अनुकूल है।इसके अलावा, बार कार्बाइड का विघटन तापमान मिश्र धातु कार्बराइजिंग बॉडी से अधिक होता है, जिससे अघुलनशील कार्बाइड बनने के लिए नीचे रहना आसान होता है, जिससे रोलिंग संपर्क थकान जीवन में महत्वपूर्ण कमी आती है।
फेराइट और कार्बुराइट का ऑस्टेनाइट यूटेक्टिक परिवर्तन, जो पर्लाइट नामक गलनक्रांतिक पिंड द्वारा निर्मित होता है।फेराइट और कार्ब्यूराइट के बीच पर्लाइट गुण, कठोरता बेहतर है।इसकी तन्य शक्ति बी 750 ~ 900MPa है, कठोरता 180 ~ 280HBS है, बढ़ाव 20 ~ 25% है, प्रभाव कार्य AKU 24 ~ 32J है।फेराइट और कार्बराइज के बीच यांत्रिक गुण, उच्च शक्ति, मध्यम कठोरता, प्लास्टिसिटी और क्रूरता अच्छे हैं।संबंधित शोध के अनुसार, सामग्री के थकान जीवन पर पर्लाइट का प्रभाव अकेले मौजूद नहीं होता है, बल्कि पर्लाइट और फेराइट के बीच कठोरता अनुपात पर निर्भर करता है।जब फेराइट और पर्लाइट के बीच कठोरता का अनुपात बड़ा होता है, तो दो चरणों के बीच निरंतरता खराब होती है (एक चरण अंतर बनता है), और फेराइट/पर्लाइट सीमा पर थकान दरारें आसानी से बन जाती हैं, और अधिमानतः फेराइट/पियरलाइट सीमा के साथ विस्तारित होती हैं।इसके अलावा, मोटे रेटिकुलेटेड फेराइट-पर्लाइट संगठन के साथ हॉट-रोल्ड स्टील का थकान प्रदर्शन खराब है।
स्टील में गैर-धात्विक समावेशन का स्टील के गुणों पर अधिक प्रभाव पड़ता है, जिसमें कोणीय ऑक्साइड के साथ भंगुर और सबसे हानिकारक के संपर्क थकान जीवन पर सिलिकेट समावेशन शामिल हैं।क्योंकि ये गैर-धात्विक समावेशन मैट्रिक्स की निरंतरता को नष्ट कर देते हैं, भारी भार चक्रण की कार्रवाई के तहत, कमजोर क्षेत्र के तन्य तनाव और ऑर्थोगोनल कतरनी तनाव के आसपास के क्षेत्र में सामग्री, संपर्क तनाव और सामग्री के अवशिष्ट तनाव प्रत्येक पर आरोपित होते हैं अन्य, ताकि दरारें उत्पन्न करने के लिए गैर-धातु समावेशन के क्षेत्र में लोचदार ऊर्जा विरूपण ऊर्जा में केंद्रित हो, इस दरार को अधिकतम कतरनी तनाव और सतह छीलने के अंतिम गठन की दिशा में बढ़ाया जाएगा।दरार अधिकतम कतरनी तनाव की दिशा में विस्तारित होगी और अंततः सतह के छिलने का कारण बनेगी।
व्हीलसेट स्टील के उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में, इसकी गलाने की प्रक्रिया में थोड़ी संख्या में स्थायी तत्व (सिलिकॉन, मैंगनीज, सल्फर, फास्फोरस) और कुछ अशुद्धियाँ (गैर-धातु अशुद्धियाँ और नाइट्रोजन जैसी कुछ गैसें) लाना अपरिहार्य है। हाइड्रोजन, ऑक्सीजन)।इनका स्टील की गुणवत्ता पर अधिक प्रभाव पड़ता है, कुछ लाभकारी तत्व हैं, जबकि अन्य इसके विपरीत हैं।इसके अलावा, स्टील का रासायनिक ताप उपचार वर्कपीस की सतह को मजबूत करने और संरक्षित करने में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जैसे शॉट पीनिंग, कार्बराइजिंग, नाइट्राइडिंग इत्यादि प्रभावी ढंग से वर्कपीस की सतह परत की कठोरता, घर्षण प्रतिरोध में सुधार कर सकते हैं। और थकान सीमा, आदि, लेकिन इसके उपचार के तरीकों और तकनीकी आवश्यकताओं पर जोर देना महत्वपूर्ण है।
पहिया सामग्रियों की रोलिंग संपर्क थकान के अध्ययन में अधिकांश विद्वान आमतौर पर मानते हैं कि सामग्री आइसोट्रोपिक है, लेकिन अध्ययन से पता चलता है कि, क्योंकि ट्रैक पर पहिया शुद्ध रोलिंग नहीं करता है, इसलिए दिशा और स्थिति कोई फर्क नहीं पड़ता , रेलवे के पहिये अनिसोट्रोपिक हैं।पहिया सामग्री की अनिसोट्रॉपी का प्रायोगिक नमूने के अभिविन्यास और स्थिति पर प्रभाव पड़ता है, और इसलिए सामग्री की ताकत और अन्य मापदंडों की माप पर।इस प्रकार प्राप्त सामग्री पैरामीटर विशेष रूप से महत्वपूर्ण होते हैं जब थकान डिजाइन पर लागू होते हैं।
संपर्क थकान क्षति चक्रीय लोडिंग के अधीन व्हील-रेल संपर्क सतहों की सबसे महत्वपूर्ण विफलता मोड में से एक है।थकान से होने वाले नुकसान से बचने के उपायों का प्रस्ताव करने के लिए इसमें शामिल विफलता तंत्र की अच्छी समझ और ज्ञान की आवश्यकता होती है।संपर्क थकान क्षति के तंत्र पर शोध अपेक्षाकृत परिपक्व रहा है, लेकिन वास्तविक उपयोग में पहियों की कामकाजी स्थिति बहुत अलग है, उन्हें समझाने के लिए एक सिद्धांत का उपयोग करना मुश्किल है।
पहियों की संपर्क थकान क्षति को प्रभावित करने वाले कारक मुख्य रूप से सामग्री और बाहरी स्थितियों पर ध्यान केंद्रित करते हैं।जहां तक सामग्री का सवाल है, प्रतिकूल अशुद्धियों (जैसे एस, पी, ऑक्साइड, नाइट्राइड इत्यादि) के पहिया घुसपैठ में कच्चे माल की उत्पादन प्रक्रिया से बचने के लिए, धातुकर्म उद्योग में वैक्यूम गलाने की तकनीक को बढ़ावा देना मजबूत करें। , लेकिन प्रभावी नियंत्रण करने के लिए कुछ अनुकूल तत्वों (जैसे सी, एमएन, वी, आदि) को जोड़ने, सामग्री में कार्बोनिक बॉडी की सामग्री, पर्लाइट - फेराइट कठोरता अनुपात आदि को कम करने का लक्ष्य भी रखा जा सकता है।इन कारकों पर ध्यान देने के आधार पर, व्हील सरफेस शॉट पीनिंग, कार्बराइजिंग, नाइट्राइडिंग का उपयोग;और सामग्री की उचित कठोरता और कठोरता का उपयोग प्रभावी ढंग से पहिये के रोलिंग संपर्क थकान जीवन में सुधार कर सकता है।
