Hoja de ruta de tecnología de refuerzo y mejora de materiales ferroviarios
¿Para qué tipos de líneas ferroviarias son adecuados los principales materiales ferroviarios nacionales U71Mn, U75V y U78CrV?
U71Mn es un riel perlítico común, con resistencia moderada y procesos de fabricación maduros. Se utiliza ampliamente en ferrocarriles convencionales, vías de estaciones y líneas secundarias debido a su bajo costo, facilidad de soldadura y mantenimiento. U75V es un riel perlítico de alta resistencia-con resistencia a la tracción y al desgaste significativamente mejoradas. Es adecuado para líneas principales de alta-velocidad, líneas troncales de transporte pesado-, pendientes largas y secciones con curvas densas, y actualmente es el material más utilizado para líneas troncales convencionales y de alta-velocidad en China. U78CrV es un riel reforzado con microaleaciones, con la adición de elementos como cromo y vanadio para refinar el grano, mejorando aún más su resistencia, tenacidad, resistencia a la fatiga y resistencia a la corrugación. Es adecuado para ferrocarriles-de transporte pesado,-curvas de radio pequeño, secciones de alto-desgaste, puentes largos y secciones de túneles.
¿Cuáles son los principales medios técnicos para reforzar y endurecer los rieles?
Una es la microaleación, que utiliza oligoelementos como vanadio, niobio, titanio y cromo para refinar el grano, mejorar la resistencia y la tenacidad y, al mismo tiempo, garantizar la soldabilidad. En segundo lugar, la laminación y el enfriamiento controlados son cruciales. El control preciso de la temperatura, la deformación y la velocidad de enfriamiento durante el laminado optimiza el espacio entre las láminas de perlita, lo que da como resultado una estructura interna uniforme y una tensión residual razonable en el riel. En tercer lugar, el temple y revenido total-endurece profundamente la cabeza del riel, mejorando la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste, al mismo tiempo que garantiza la dureza del núcleo y previene la fractura frágil. En cuarto lugar, las técnicas de fortalecimiento de la superficie, como el enfriamiento de la cabeza del riel en toda la longitud-, el fortalecimiento del recubrimiento y la implantación de iones, mejoran la resistencia al desgaste, la resistencia al pelado y la resistencia a la fatiga por contacto. En quinto lugar, la fundición limpia del acero reduce el azufre, el fósforo, los gases y las inclusiones, minimizando los defectos internos y mejorando la vida útil.
¿Por qué las líneas de transporte-pesadas deben utilizar rieles de alta-resistencia al desgaste-resistentes?
Los trenes de transporte pesado-tienen ejes pesados, alta densidad de tráfico y una tensión de contacto rueda-carril que supera con creces la de las líneas normales. Los rieles comunes son propensos a sufrir defectos como aplastamiento de la cabeza del riel, desgaste lateral, corrugación, descamación y grietas por fatiga. Los rieles de alta-resistencia al desgaste-tienen una mayor dureza, una estructura más estable y una mayor resistencia a la fatiga por contacto, lo que reduce significativamente la tasa de desgaste, extiende los ciclos de rectificado y reduce la frecuencia de reemplazo de los rieles, lo que reduce en gran medida el costo total del ciclo de vida-de la línea. Mientras tanto, en las secciones de frenado, arranque y pendiente, los rieles de alta-resistencia pueden soportar mayores fuerzas cortantes y longitudinales, lo que reduce el riesgo de aplastamiento de los extremos del riel y deformación plástica.
¿Cuáles son las formas de daños por fatiga por contacto ferroviario y cuáles son las medidas de prevención y control?
La fatiga por contacto se manifiesta principalmente como grietas-de escamas de pescado, desconchones y daños en el núcleo de la superficie de la cabeza del riel, causados por tensiones altas y repetidas en la rueda y el riel. La propagación de grietas conduce fácilmente a la fractura del riel. Las medidas de prevención y control incluyen: seleccionar rieles de alta-resistencia y resistencia al desgaste-; mejorar la suavidad del ferrocarril y reducir la concentración de tensiones locales; implementar un rectificado preventivo para eliminar micro-fisuras superficiales y puntos de concentración de tensiones; controlar la diferencia de diámetro de las ruedas y la poligonalidad de las ruedas para reducir el impacto rueda-carril; mejorar la combinación de elasticidad y rigidez de la vía para reducir la tensión dinámica; y fortalecer la detección de fallas para detectar y tratar temprano los daños internos del núcleo.
¿Qué impacto tiene la mejora de los materiales ferroviarios en los componentes de soporte?
Una mayor resistencia, dureza y rigidez del riel cambiará el estado de tensión de los sujetadores, almohadillas y traviesas. Por lo general, se requieren mejoras simultáneas: sujetadores con mayor fuerza de sujeción, clips de resorte con mayor resistencia a la fatiga, almohadillas de riel con alta-capacidad de carga y resistencia al impacto, sistemas de anclaje reforzados y pernos de unión y eclisas de mayor-resistencia. Si se mejoran los rieles pero no los accesorios, se producirá una cadena de fallas, como rotura de sujetadores, aplastamiento de almohadillas, aflojamiento de pernos y daños a las traviesas. Por lo tanto, los rieles y accesorios deben actualizarse de forma sistemática y sincrónica.