Tecnología de refuerzo de superficies ferroviarias y su adaptación a líneas con diferentes capacidades de tráfico
¿Cuáles son los parámetros centrales del proceso de refuerzo por enfriamiento de superficies para rieles estándar nacionales?
El núcleo del fortalecimiento de la superficie para rieles estándar nacionales es controlar con precisión los parámetros de calentamiento y enfriamiento. En primer lugar, se adopta el calentamiento por inducción de frecuencia media-para calentar la superficie de rodadura del riel a 850-900 grados, un rango de temperatura que garantiza que la superficie del riel esté austenizada sin quemarse excesivamente. El tiempo de calentamiento debe controlarse dentro de 30-40 segundos para garantizar que la profundidad de calentamiento de la superficie de carrera alcance 2-3 mm, cumpliendo con los requisitos de fortalecimiento de la dureza de la superficie. En la etapa de enfriamiento se utiliza enfriamiento por nebulización de agua a alta presión, con una presión de agua controlada a 0,8-1,2 MPa y una velocidad de enfriamiento que alcanza o igual a 15 grados/s, promoviendo la transformación de la estructura de la superficie en martensita fina. Después del enfriamiento, se lleva a cabo un tratamiento de revenido a baja temperatura a 180-200 grados durante 1 hora para eliminar la tensión residual del enfriamiento y evitar grietas en la superficie del riel. La dureza de la superficie de rodadura del riel tratada mediante este proceso puede alcanzar HRC58-62 y la resistencia al desgaste es más de 3 veces mayor que la de los rieles sin tratar.
¿Cuáles son los requisitos técnicos especiales para el refuerzo del revestimiento láser de rieles estándar extranjeros?
Para el refuerzo del revestimiento con láser de rieles estándar extranjeros como UIC60 y AREMA115RE, el primer requisito es una buena compatibilidad entre el material del revestimiento y el metal base del riel. Generalmente se selecciona polvo de aleación a base de hierro-, y su composición debe ser cercana a la proporción de aleación del metal base del riel para evitar que se pele en la unión entre la capa de revestimiento y el metal base. La potencia del láser debe ajustarse según el modelo de riel: la potencia del láser para los rieles UIC60 se controla a 2000-2500W, y para los rieles AREMA115RE, debe aumentarse a 2500-3000W para garantizar que el espesor de la capa de revestimiento alcance uniformemente entre 0,5 y 0,8 mm. Se requiere protección con gas inerte durante el proceso de revestimiento, con un caudal de argón controlado a 10-15 l/min para evitar la oxidación de la capa de revestimiento. Después del revestimiento, la superficie del riel debe pulirse hasta obtener una rugosidad Ra menor o igual a 1,6 μm para garantizar un contacto suave entre la rueda y el riel. Además, se requiere una prueba de dureza de la capa de revestimiento, con una dureza mayor o igual a HV800 y una fuerza de unión entre la capa de revestimiento y el metal base mayor o igual a 300 MPa.
¿Cuál es el esquema de refuerzo de superficie preferido para rieles en líneas de alto-tráfico pesado-recorrido?
Los rieles en líneas de transporte pesado-de alto-tráfico soportan una gran tensión de contacto con las ruedas-rieles y tienen una tasa de desgaste rápida, por lo que el esquema preferido es el método de refuerzo compuesto "templado + revestimiento láser". Primero, se aplica un enfriamiento de frecuencia media-a la superficie de rodadura del riel para mejorar la dureza básica y la resistencia al desgaste de la capa superficial, y luego se realiza un revestimiento láser en la capa templada para mejorar aún más la resistencia a la fatiga y al desconchado. La superficie del riel después del refuerzo compuesto forma una estructura de doble-capa de "capa de refuerzo templada + capa resistente al desgaste-revestimiento". La capa templada proporciona suficiente soporte de resistencia, mientras que la capa de revestimiento tiene una excelente resistencia al desgaste y al impacto. Este esquema puede extender la vida útil del ferrocarril en más de un 50 % en comparación con la tecnología de enfriamiento único, adaptándose a las necesidades de las líneas de transporte pesado-con un volumen de tráfico anual que supera los 300 millones de toneladas-kilómetros. Durante la construcción, se debe prestar atención a la coincidencia del espesor entre la capa templada y la capa de revestimiento: el espesor de la capa templada se controla en 2-3 mm y el espesor de la capa de revestimiento en 0,5-0,8 mm para evitar la concentración de tensiones causada por una relación de espesor desequilibrada. Además, se deben realizar pruebas de simulación de contacto rueda-carril en los rieles después del refuerzo compuesto para garantizar una distribución uniforme de la tensión de contacto.
¿Cuál es la tecnología económica de refuerzo de superficies para rieles en líneas de velocidad ordinaria- de bajo{0}}tráfico?
Las líneas-de velocidad ordinaria- de bajo tráfico tienen altos requisitos de control de costos, por lo que se prefiere la tecnología económica de refuerzo del granallado de la superficie ferroviaria. El fortalecimiento del granallado utiliza perdigones de hierro fundido o de acero como proyectiles, con un diámetro de proyectil controlado a 0,8-1,2 mm y una presión de inyección de 0,4-0,6 MPa, lo que hace que los proyectiles impacten la superficie de rodadura del riel a alta velocidad. Este proceso puede formar una capa de tensión de compresión residual con un espesor de 0,1-0,2 mm en la superficie del riel, inhibiendo eficazmente la iniciación y propagación de grietas por fatiga y, al mismo tiempo, aumentando la dureza de la superficie a HRC45-50. El costo del refuerzo por granallado es sólo 1/5 del refuerzo por enfriamiento y 1/20 del revestimiento láser, lo que es muy adecuado para líneas de velocidad normal con un volumen de tráfico anual de menos de 50 millones de toneladas-kilómetro. Para la construcción se pueden utilizar equipos móviles de granallado, que pueden funcionar en línea directamente sin desmontar los rieles, lo que reduce en gran medida los costos de construcción. Además, después del refuerzo del granallado, se puede aplicar una imprimación antioxidante para rieles para extender aún más el ciclo antioxidante de los rieles y reducir la frecuencia de mantenimiento.
¿Cuáles son los indicadores de detección y los estándares de aceptación para los efectos de fortalecimiento de la superficie ferroviaria?
Los indicadores de detección de los efectos del fortalecimiento de la superficie del riel incluyen principalmente la dureza de la superficie, la tensión de compresión residual, la resistencia al desgaste y la vida a la fatiga. La dureza de la superficie se detecta mediante un durómetro Rockwell: la dureza de la superficie de rodadura de los rieles templados debe ser mayor o igual a HRC58, la dureza de la capa de revestimiento láser mayor o igual a HV800 y la dureza de los rieles granallados mayor o igual a HRC45; la tensión de compresión residual se detecta mediante un analizador de tensión de rayos X-: la tensión de compresión residual de la capa granallada debe ser mayor o igual a -300 MPa, y la de la capa templada mayor o igual a -200 MPa; la resistencia al desgaste se detecta mediante una máquina de prueba de desgaste: la pérdida por desgaste de los carriles reforzados debe reducirse en más del 50% en comparación con los carriles no reforzados; La vida a fatiga se detecta mediante una máquina de prueba de fatiga por flexión: la vida a fatiga de los rieles reforzados debe aumentarse en más de 1 vez. El estándar de aceptación es: se muestrean 10 puntos de medición por kilómetro de línea y todos los indicadores de cada punto de medición deben cumplir con los estándares. Si 1 punto de medición no está calificado, se requiere doble muestreo; si todavía hay puntos no calificados en el muestreo doble, el efecto fortalecedor de esta sección de la línea se considera no calificado. Después de pasar la aceptación, se debe establecer un archivo de refuerzo para registrar el tiempo de refuerzo, los parámetros del proceso y los resultados de las pruebas, proporcionando soporte de datos para el mantenimiento posterior.