Vedruklambrite materjali koostise optimeerimine ja nende madalal temperatuuril{0}}hapra murdumiskindluse parandamine
- Kui töötate külmades piirkondades, mille temperatuur on kuni -30 kraadi , on tavaliste I tüüpi vedruklambrite madalal temperatuuril-löögienergia ainult 20 J (standardne suurem kui 30 J või sellega võrdne) ja ühe-aasta habras murdumismäär 5%. Kuidas saab materjali koostist kohandades parandada madalatel temperatuuridel toimimist? Millised on kohandatud koostise ja löögienergia standardid?
Materjali vale koostis (Si sisaldus 1,5%, Mn sisaldus 0,6%) põhjustab ebapiisava vastupidavuse madalal temperatuuril -, mistõttu see ei suuda taluda äkilisi temperatuurimuutusi külmades piirkondades. Reguleerimisplaan: ① Suurendage Si sisaldust 2,0%-ni (alates 1,5%), et tugevdada tahke lahust ja parandada materjali tugevust; ② Suurendage Mn sisaldust 1,0%-ni (0,6%), et pärssida tsemendi sadenemist ja parandada vastupidavust madalal temperatuuril; ③ Kontrollige P-sisaldust väärtusele alla 0,025% või sellega ja S-sisaldust väärtusele alla või 0,020%, et vähendada kahjulike lisandite mõju sitkusele. Kohandatud standardid: Si 1,9-2,1%, Mn 0,9-1,1%, P kuni 0,025%, S Väiksem või võrdne 0,020%, -40 kraadi madala temperatuuriga löögienergia Suurem või võrdne 32J, haprad või võrdne murdumisprotsent Les.5. Reguleeritud klambrid sobivad 25 t teljekoormusega raudteedele külmades piirkondades, mille temperatuur on -40 kraadi, pikendades nende kasutusiga 4 aastalt 6 aastani.
- III tüüpi kiirraudtee{0}}klambrid kogesid äärmiselt madalal temperatuuril –40 kraadi laialdaselt hapraid murdu (koos lõhenemis{1}}sarnaste murdudega). Testimine näitas, et Mn/S suhe oli vaid 25 (standardsuurem kui 30 või sellega võrdne). Kuidas saab koostise suhet optimeerida rabedate luumurdude probleemi lahendamiseks? Millised on optimeeritud suhted ja jõudlusnõuded?
Madal Mn/S suhe põhjustab sulfiidide inklusioonide (peamiselt MnS) ebaühtlast jaotumist, mis muutuvad rabedate purunemispragude allikaks, vähendades löögienergiat 22J-ni. Optimeerimisplaan: ① Suurendage Mn sisaldust 1,2%-ni (1,0%-lt) ja vähendage S sisaldust 0,015%-ni (0,020%-lt), tõstes Mn/S suhte 80-ni; ② Lisage väike kogus Ti (0,02-0,03%), et moodustada peened TiC-osakesed, täpsustada tera suurust ja parandada tugevust; ③ Kasutage gaasisisalduse vähendamiseks vaakumsulatusprotsessi (O vähem kui 0,003%, N vähem kui 0,005%) ja poorsusdefektide vältimiseks. Optimeerimisjärgsed-nõuded: Mn/S suhe suurem või võrdne 80, -40 kraadi löögienergia 35J või suurem, tõmbetugevus 1400 MPa või suurem, pikenemine pärast murdumist 8% või suurem ja rabeduse murdumise määr 0 või 1% aastas. Optimeeritud vedruklamber sobib 350 km/h kiirraudtee jaoks äärmiselt külmades piirkondades, mille temperatuur on -40 kraadi, ning vastab kahekordsetele kõrgsagedusliku vibratsiooni ja madalate temperatuuride nõuetele.
- Pärast vedruklambri materjali koostise optimeerimist on nõutav "madala -temperatuuri jõudluse testimine". Millised on testimismeetodid ja vastuvõtukriteeriumid? Testimine näitas, et vedruklambrite partii löögienergia oli -40 kraadi juures 28 J (standardne 30 J või suurem). Milliseid ümbertöötlemismeetmeid on vaja?
Testimine kontrollib vedruklambrite madalat{0}}temperatuuri rabedat purunemiskindlust, et vältida rikkeid külmades piirkondades. Katsemeetod: ① Lõika vedruklambri proovid (10 × 10 × 55 mm, V-sälk) ja isoleerige need 2 tunniks -40 kraadises-temperatuuris ahjus. ② Mõõtke löögienergiat pendli löögitestriga, võttes 10 proovi partii kohta ja keskmistades tulemused. ③ Tehke murdepinna metallograafiline analüüs, et määrata murde tüüp (plastiline murd on vastuvõetav, lõhenemismurd on vastuvõetamatu). Aktsepteerimiskriteeriumid: -40-kraadine löögienergia I tüüpi vedruklambrite puhul suurem või võrdne 30 J, III tüüpi vedruklambrite puhul suurem või võrdne 35 J, 90% plastilise murdepinna või sellega võrdne ja lõhenemistasandeid pole. Töötlemismeetmed: ① Sisepinge vabastamiseks rakendage ebapiisava löögienergiaga vedruklambrid madala temperatuuriga vananemistöötlusele (-60 kraadi 4 tundi, seejärel 200 kraadi 2 tundi); ② Katsetage löögienergiat uuesti. Kui vedruklambrid ikka veel standardile ei vasta, sulatage need ümber, reguleerige koostist ja seejärel tootke uuesti; ③ Tehke pärast ümbertöötamist täielik kontroll, et veenduda löögienergia vastavuses standardile.
- Millised on vedruklambrite materjali koostise nõuete erinevused erinevates kliimapiirkondades (külm, parasvöötme ja kõrge{0}}temperatuuri piirkonnad)? Mis on disaini alus? Milliseid probleeme võib põhjustada kompositsiooni mittevastavus (nt parasvöötme vedruklambrite kasutamine kõrgustes külmades piirkondades)?
Erinevused: ① Külmad piirkonnad (-40 kraadi kuni 10 kraadi): Si 1,8-2,2%, Mn 1,0-1,2%, Ti 0,02-0,03%, põhinevad kõrgetel madala-temperatuuri nõuetel ja tugevate komponentide vajadusel; ② Parasvöötme piirkonnad (-10 kraadi kuni 30 kraadi): Si 1,6-1,8%, Mn 0,8-1,0%, ilma Ti, põhineb mahedal temperatuuril ning tugevuse ja hinna tasakaalul; ③ Kõrge temperatuuriga piirkonnad (10 kraadi kuni 60 kraadi): Si 1,7–1,9%, Mn 0,9–1,1%, Cr 0,3–0,5%, põhineb kõrgel temperatuuril oksüdatsioonil ja roomamiskindluse vajadusel. Disainikaalutlused: veenduge, et klambri materjal sobiks töökeskkonnaga, võttes arvesse piirkonna äärmuslikke temperatuure ja keskkonnaomadusi. Sobimatus: Kõrgel kõrgusel kasutatavatel parasvöötme vedruklambritel (Si 1,6%, Mn 0,8%) on löögienergia langus -30 kraadi võrra 23J-ni, mille tulemuseks on kahe kuu jooksul 8% haprad murdumised. Klambrid on vaja kiiresti välja vahetada, mis suurendab parandamise kulusid 400 000 jüaani võrra 100 kilomeetri kohta.
- Klambrite materjali koostis ja kuumtöötlusprotsess tuleb optimeerida paralleelselt. Kuidas tuleks kompositsioonist lähtuvalt reguleerida kuumtöötluse parameetreid? Milliseid jõudlusstandardeid tuleks pärast seda sünergiat täita? Milliseid probleeme võib ebaõige sünergia (nt kõrge -Si-komponentide madala-temperatuuri temperatuuri kasutamine) põhjustada?
Sünergiline reguleerimisplaan: ① Kõrge-Si (2,0%) kõrge-kõrguse külma-ilmastikuga vedruvardad: kasutage protsessi „860 kraadi × 30 min karastamine + 400 kraadi × 60 min karastamine“. Kõrge karastamistemperatuur kõrvaldab Si põhjustatud sisepinged, tagades samal ajal tugevuse. ② III tüüpi vedruvardad, mis sisaldavad Ti (0,02%): karastustemperatuuri vähendatakse 840 kraadini (algselt 860 kraadini), et vältida TiC osakeste liigset kasvu, ja karastamistemperatuur seatakse 380 kraadile, et tasakaalustada sitkust ja tugevust. ③ Cr-sisaldavad vedruvardad kõrge-temperatuuri piirkondade jaoks: pärast karastumist tehke roomamiskindluse suurendamiseks kaks karastustsüklit (350 kraadi × 40 min + 300 kraadi × 30 min). Koordineeritud standardid on järgmised: -40-kraadine löögienergia suurem või võrdne 32J (I tüüp), suurem või võrdne 35J (III tüüp), tõmbetugevus 1350-1500 MPa, väsimise eluiga 1 miljon tsüklit või rohkem ja haprad purunemised puuduvad. Vale koordineerimise tagajärjed: kõrge{34}}Si vedruklambrid on karastatud 200 kraadi juures ja sisemist pinget ei saa vabastada (jääkpinge ulatub 600 MPa-ni). Vedruklambrid võivad madalal temperatuuril{35}}vibratsioonil (pragunemissagedus 12% aastas) praguneda, mistõttu on vaja kõrgel temperatuuril uuesti karastada, mis suurendab ümbertöötlemiskulusid 30% ja mõjutab liini tööd.