بخشی از مقاله
چکیده
هرساله تعداد بسیار زیادی از چرخهای قطار در اثر سایش، ترک و سایر عیوب سطحی از خط خارج شده و چرخهای جدید جایگزین میشوند. بهعلت هزینههای زیاد چرخ جدید در ایران و کشورهای آسیایمیانه از فرآیند جوشکاری زیرپودری برای ترمیم سطح چرخ قطار استفاده میشود . یکی از عوامل مهم ازکارافتادگی چرخ، کنترل پروفیل تماس چرخ از لحاظ سختی و ساختارفازی است، به نحوی که کمترین نرخ سایش را در اثر تماس با ریل ایجادکند. ازاینرو داشتن ساختار مناسب همراه با پروفیل سختی در سرتاسر پروفیل جوشکاری سطح تماس چرخ و ریل از اهمیت بالایی برخوردار است.
در پژوهش حاضر، قسمت سر فلنج چرخ قطار R9T ترمیم شده با روش جوش زیر پودری، از محل شکست، توسط آزمون های مخرب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج سختی سنجی نشان داد، سختی در محل ریشه جوش بین منطقه HAZ و MAZ به علت وجود تنش های حرارت پسماند در ریشه جوش، بیشتر است. وجود این منطقه پر تنش؛ سبب کاهش مقاومت خستگی آن در دورهی سرویس شده و منجر به ایجاد ترک خستگی و نهایتا شکست سر فلنج چرخ شده است.
نتایج متالوگرافی نشان می دهد، ساختارهای سوربیتی ناخواسته به همراه پرلیت درشت، مقاومت به سایش را کاهش می دهد. لذا در پژوهش حاضر توسط عملیات حرارتی با حذف سوربیت ها و تغییر ساختار از پرلیت به سمنتیت کروی به منظور افزایش عمرخستگی، بر پایه تست سایش قبل و بعد از عملیاتحرارتی، ثابت نرخ سایش از 2.60 ∗ 10−8 - 1 - به 2.08 ∗ 10−8 - 1 - کاهش یافت.
-1مقدمه
به منظور افزایش عمر چرخهای یکپارچه، روشهای گوناگونی در سرتاسر جهان اتخاذ شده ا ست. در این را ستا سختکاری فلنجچرخ از طریق پلاسما و روش جوشکاری ترمیمی از عمدهترین روشهای متداول میباشد. شرکت اتریشی Elin در سال 1928 دستگاههای جوش فلنج را طراحی نمود و اولین نمونه های آن در همان سال ساخته شد. فرآیند باز سازی چرخ در ک شورهای زیادی از جمله رو سیه، اکراین، جمهوری چک، رومانی، چین، هند و ارمنستان به صورت فعال و انبوه در حال انجام است.
بطوری که تنها در روسیه با بهره برداری از 140 دستگاه ماشین جوشکاری فلنج چرخ از سال 1992 تا سال 2001 بیش از 800 هزار ست چرخ بازسازی شده و عمر چرخها تا 3 برابر افزایش یافته است که بدین وسیله تعداد چرخهای خریداری شده 50-60 هزار عدد در سال کاهش یافته است .[1] درحالی که در این ترمیم به جز کنترل سختی رو شی که کیفیت این سطح جو شکاری شده را برآورده کند موجود نیست.
مانند سایر کشور های اروپاییB فولاد کربنی است، فولادهایی با ساختار پرلیتی بی شتر، شامل سمنتیت لایهای سخت، ت ضمین کننده مقاومت بالا در برابر سایش است که ریزساختار پرلیت توسط دگرگونی نزدیک به نقطه تعادل حاصل می شود.مطمئناً ساختارهای غیر تعادلی دارای مقاومت بی شتر در برابر تغییر شکل، قابل ا ستفاده تر از ساختار تعادلی است. برای مثال ساختار بینیتی یا مارتنزیتی مقاومترند.
در ا ستاندارد [2] UIC 812-3 برای چرخ قطار هفت نوع فولاد ذکر شده است، که همگی در مقدار کربن محتوی، چگونگی عملیات حرارتی و ا ستحکام تفاوت دارند، اما ا ستاندارد [3] EN 13262 فقط شامل 4 نوع فولاد است - جدول - 1 گرید R1 برای چرخ واگنهای باری در حال کاهش بوده و هم اکنون جایگزینی آن با جنس فولاد استاندارد R7 رایج شده است، و گریدهای R2/R3 مورد استفاده عملی قرار نگرفتهاند.[4]
یکی از عوامل تعویض و تعمیر چرخ و ریل پدیده سایش بین این دو قطعه میباشد. چرخ و ریل در محدوده عمر کاری خود میلیونها تماس شدید با یکدیگر دارند. اولین گام برای مطالعه این پدیده، تحلیل تماس چرخ و ریل تحت شرایط کاری مورد نظر می باشند. بارهای مکانیکی به علت مشکلات خط، وزن واگن، انحراف و یا لغزش در پیچها ایجاد میشوند. لذا در پژوهش حاضر با تغییر ساختار متالورژیکی چرخ و بررسی پدیده سایش، ارتباط بین مقاومت به سایش و طراحی ساختارفازی فولاد چرخ ریختهگری مورد تجزیه تحلیل قرار گرفت.
-2-1 نمونه چرخ سالم
باسف و همکاران[5] نتایج خواص چرخ فولادی با روش آزمون مخرب سختی سنجی و ریز ساختار فازی برر سی کردهاند. شکلهای 1و 4 به اختصار نتایج سختیسنجی نمونه چرخ سالم در مقیاس برینل با بار N 29430 از فولاد گرید2 در ا ستاندارد رو سی مرتبط را ب صورت یک نمودار سهبعدی نمایش میدهد .[5]
