Por qué se utiliza el endurecimiento de la cabeza del carril
En curvas, pendientes y líneas de transporte-pesadas, la cabeza del riel se desgasta por el contacto rueda-riel y sufre fatiga por contacto de rodadura (RCF), como desconchado, achatamiento y desgaste ondulado. El endurecimiento de la cabeza aumenta la dureza de la superficie del riel para controlar el desgaste y el RCF, manteniendo el riel en servicio por más tiempo. La práctica china se caracteriza por el grado endurecido de cabeza-U75VH cubierto por TB/T 2344, y la práctica europea por los grados R350HT y R400HT en EN 13674-1.
Procesos comunes de enfriamiento de cabezas de riel
| Proceso | Calefacción y refrigeración | Profundidad endurecida | Uso típico |
|---|---|---|---|
| Enfriamiento por calentamiento por inducción | La bobina de inducción de alta-frecuencia calienta el cabezal entre 850 y 900 grados Celsius y luego el rocío de agua lo enfría. | 8 a 12 mm, uniforme | Línea principal-y vías de transporte-pesadas |
| Apagado de llama | Calentamiento por llama de acetileno-oxígeno | 5 a 8 mm, menos profundo | Líneas con pequeño volumen de tráfico |
| Enfriamiento por calentamiento por contacto (electrodo) | Los electrodos calientan la cabeza directamente. | Controlable pero el equipo es complejo. | Rara vez utilizado en la práctica moderna. |
Dureza y requisitos de{0}}capa endurecida
Los rieles endurecidos con la cabeza-normalmente se especifican según la dureza de la superficie: los rieles U75VH alcanzan aproximadamente HB 341 a 400, y los grados premium apuntan a HB 380 a 420, comparable con el grado R400HT. La dureza no debe caer repentinamente por debajo de la superficie: el gradiente de dureza en la capa endurecida debe ser suave, con una caída de dureza de no más de aproximadamente 20 HB por milímetro desde la superficie hasta el núcleo, para evitar la concentración de tensiones. La zona de transición entre el carril templado y el no templado debe tener al menos 50 mm de largo para que las fuerzas de las ruedas-carriles cambien suavemente. La profundidad de la capa-endurecida en rieles de transporte-pesados debe ser de al menos 10 mm.
Efecto sobre la resistencia al desgaste y la vida útil
El endurecimiento de la cabeza por inducción generalmente mejora la resistencia al desgaste de los rieles entre dos y tres veces en línea simple: los rieles-endurecidos con la cabeza duran de 10 a 15 años en condiciones de tráfico normal, mientras que los rieles sin endurecer duran de 5 a 8 años. La capa endurecida también resiste la fatiga por contacto rueda-riel, lo que reduce el desconchado de la cabeza y el desgaste ondulado. Los rieles-templados con llama, con su capa menos profunda, ofrecen una mejora de aproximadamente 1,5 veces y se adaptan a líneas de tráfico medio-donde el endurecimiento por inducción total no es económico.
Pruebas de calidad de la capa endurecida
Dureza: mida la dureza de la superficie con un probador Brinell o Rockwell en posiciones definidas, generalmente tres puntos por metro de riel, y tome el promedio.
Estructura: examinar metalográficamente la capa endurecida; el requisito es una estructura perlítica fina (al menos 90 por ciento de perlita fina). - la martensita no es aceptable porque es demasiado frágil para el contacto rodante.
Profundidad: verifique la profundidad de la capa- endurecida mediante pruebas ultrasónicas o examen de sección, con una desviación controlada dentro de más/menos 1 mm del valor de diseño.
Seleccionar el proceso por volumen de tráfico
Líneas de transporte pesado-con tráfico anual superior a 50 millones de toneladas brutas: endurecimiento por inducción, profundidad de endurecimiento de al menos 10 mm.
Ferrocarriles troncales con entre 20 y 50 millones de toneladas brutas al año: templado por inducción (8 a 10 mm) o apagado por llama de alta-calidad.
Ramales de menos de 20 millones de toneladas brutas: el apagado de llama (5 a 8 mm) equilibra coste y rendimiento.
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué se requiere que la capa endurecida tenga al menos 10 mm en líneas de transporte pesadas-?
R: Porque las tensiones de contacto rueda-carril penetran varios milímetros; una capa más profunda mantiene duro el material de soporte debajo de la zona de contacto a medida que la superficie se desgasta.
P: ¿Es aceptable la martensita en una cabeza de riel endurecida?
R: Ninguna cabeza de riel endurecida - debe tener una estructura perlítica fina; La martensita es frágil y se forma con diferentes prácticas de enfriamiento, lo que provoca desconchados con el tráfico.
P: ¿Cómo se relaciona la dureza con la resistencia al desgaste?
R: En los aceros ferroviarios perlíticos, la tasa de desgaste disminuye a medida que aumenta la dureza, razón por la cual los ferrocarriles de transporte pesado-especifican HB 340 o superior en las curvas.
P: ¿Se pueden soldar los rieles endurecidos con la cabeza-?
R: Sí, con procedimientos de soldadura calificados para el grado; la dureza de la cabeza debe restaurarse o aceptarse según las especificaciones de soldadura, y las zonas afectadas por el calor de la soldadura-se inspeccionan en consecuencia.
P: ¿Cómo puedo confirmar la calidad de entrega de los rieles-reforzados con cabeza?
R: Consulte el certificado de fábrica para conocer los resultados de dureza, los registros de profundidad-de la capa endurecida y los informes de pruebas ultrasónicas, y verifíquelos con el estándar vigente.