Kuhu nanotehnoloogia roomikute kinnituses tegelikult sobib
Raudtee naelad, poldid ja klambrid ebaõnnestuvad kolmel viisil: korrosioon vähendab sektsiooni, väsimuspraod kasvavad korduva koormuse korral ja keermekahjustused muudavad hoolduse keeruliseks. Nanotehnoloogia käsitleb neid samu kolme rikkerežiimi pinnaehituse ja terase töötlemise kaudu. Siin kirjeldatud tehnoloogiad ei ole laboratoorsed kurioosumid: nano-modifitseeritud katted ja peeneteralised-terased on juba korrosiooni-kriitilistel joontel kindlaks määratud, samas kui iseparanemise ja anduri kontseptsioonid on alles uurimis- ja katsefaasis. Ostja peaks neid kahte rühma erinevalt kohtlema ja see artikkel näitab selgelt erinevust.
Nano{0}}Modifitseeritud korrosioonivastased-katted
Kõige küpsem rakendus on tavapäraste tsingisüsteemide nano-modifikatsioon. Tsingi-rikkas kattes kaitsevad tsingiosakesed terast ohverdavalt; nanoversioonis asendatakse osa tsingist nanosuuruses tsingiosakeste ja nano-ränidioksiid täiteainetega, mis pakendavad katte tihedamalt ja sulgevad pooriteed, mille kaudu niiskus ja kloriidid teraseni jõuavad. Tulemuseks on pikem korrosiooniiga rannikujoontel ja jääsulatussoolaga töödeldud radadel, mis on tagasihoidliku kulutasuga võrreldes tavalise tsingi{6}}rikka värviga. Nano-ränidioksiid lisandid parandavad ka kattekile mehaanilist tugevust, nii et see talub paremini ballasti mõju. Need katted kantakse naeltele, poldipeadele ja kalaplaatidele samade pihustusprotsessidega, mida kasutatakse tavaliste süsteemide puhul, mis hoiab need ühilduvana olemasolevate tootmisliinidega.
Grafeen{0}}tugevdatud pinnakihid
Grafeen ja grafeen{0}}oksiidi lisandid on teine tegelik rakendus. Mikroni murdosa paksune grafeenikiht on tõhus barjäär vee ja ioonide vastu ning see määrib ka pinda: katteuuringud näitavad kontrollitud katsetingimustes hõõrdumise vähenemist 20–40 protsenti. Kinnitusdetailide jaoks tähendab see kahte eelist: vähem sassi, kui mutrid keeratakse naeltele ja poltidele, ning pikemat teed korrosioonile jõudmiseks teraseni. Grafeeni lisatakse katte sideainele või kantakse õhukese pealiskihina üle tsingisüsteemi. Praktiline mõju liinile on ühtlasem pöördemomendi juhtimine paigaldamise ajal ja väiksem keermete kinnikiilumine hoolduseemaldamisel. Pange tähele, et hõõrdumise ja barjääri andmed pärinevad labori- ja piloottööst; kihi paksus ja pealekandmisprotsess on masstootmise jaoks endiselt standardimisel.
Nanostruktureeritud teras, mis tagab suurema väsimuse
Väsimuse kestus sõltub terase mikrostruktuurist, mitte ainult selle keemiast. Nanostruktureeritud vedruteras töödeldakse kontrollitud valtsimise ja kuumtöötlemise teel väga peeneks tera suuruseks, mis tõstab väsimuspiiri ja vastupidavust pragude tekkele. Miljoneid kordi painutatud ja vabastatud naela või klambri puhul tähendab täiustumine otseselt pikemat kasutusiga enne asendamist või väiksemat sektsiooni sama elueaga, mis toetab kergendamist. See on praegu kasutatavate samade teraseklasside metallurgia järkjärguline täiustus, mida kontrollivad pigem väsimustestid kui turundusalased väited, ja see on siin käsitletud nanorakendustest kõige konservatiivsem.
Iseparanevad-katted ja inhibiitorkapslid
Iseparanevad nutikad katted-on kõige selgema potentsiaaliga arendusjärgu-tehnoloogia. Nano-kapslid, mis sisaldavad korrosiooniinhibiitoreid, on kattes hajutatud; kui kriimustus või löök avab katte, purunevad kapslid kahjustuskohas ja vabastavad inhibiitori, mis moodustab paljastatud terasele kaitsekile ja aeglustab edasist korrosiooni. Laboris näitavad mikro-praod ja kriipsud korrosiooni märgatavat viivitust võrreldes tavaliste katetega. Lahtised küsimused on kapsli säilivusaeg, ruutmeetri hind ja käitumine aastatepikkuse UV-kiirguse ja ballasti kulumise ajal. See tehnoloogia on paljulubav kinnitusdetailide jaoks kõige söövitavamates keskkondades, kuid see ei ole veel standardne spetsifikatsiooniartikkel ja ostjad peaksid enne selle heakskiitmist tõestatud süsteemide alternatiivina taotlema praeguseid katsetõendeid.
Rakendusstsenaariumid ja valikujuhised
| Stsenaarium | Soovitatav nanorakendus |
|---|---|
| Rannajooned ja soolatud tunnelid | Nano-modifitseeritud tsingi-rikas kate |
| Niidid, mis hoolduse käigus kinni jäävad | Nano-keraamiline või tahke{1}}määrdeaine keermekate |
| Rasked{0}}veokinnitused, väsimus-kriitiline | Nanostruktureeritud peeneteraline{0}}vedruteras |
| Uurige söövitavate sektsioonide piloote | Iseparanemise{0}}inhibiitori-kapsli katted koos katsetõenditega |
Ostuotsuste tegemisel on reegel lihtne: täpsustage tootmistellimuste jaoks tõestatud süsteemid, nõudke partii testimise aruandeid katte paksuse, soolapihustustundide ja keerme hõõrdumise kohta ning käsitlege arendus{0}}etapi tehnoloogiaid dokumenteeritud katsetustega pilootidena, mitte standardite asendajatena. Nanokate ei muuda teraviku mehaanilisi nõudeid, seega on endiselt aluseks kinnitusjoonisel olevad klassid, mõõtmed ja pöördemomendi väärtused.
Tõestatud nanorakendused: nano-modifitseeritud tsingi-rikkad katted, grafeeni-tugevdatud pealiskihid ja peeneteraline-nanostruktureeritud teras.
Iseparanemise{0}}inhibiitor-kapslikatted on väljatöötamise-järgus ja vajavad enne spetsifikatsiooni katsetamist.
Keerme hõõrdumine muutub kaetud pindadega, seega kinnitage pöördemomendi aken tarnijaga.
KKK
Kas grafeenkate on tootmises juba kasutusel raudtee naelu?
Grafeen{0}}modifitseeritud katted on katse- ja varajases kaubanduses kasutusel, enamasti tsingisüsteemide pealmiste kihtidena. Hõõrdumise ja barjääri tulemused on dokumenteeritud pinnakatteuuringutes, kuid siini kinnitusdetailide standardimine on veel pooleli.
Kui palju korrosiooniaega nanotsinkkatted lisavad?
Katsetulemused sõltuvad koostisest ja keskkonnast; ostjad peaksid tuginema katte spetsifikatsioonis sisalduvatele soolapihustustundidele, mitte üldistele väidetele, ja määrama liinikeskkonna eesmärgi.
Kas nanokatted muudavad paigaldusmomenti?
Need muudavad keerme hõõrdumist, nii et pöördemomendi spetsifikatsioon võib vajada reguleerimist. Tarnija peaks esitama kaetud kinnitusdetaili hõõrdeteguri andmed ja soovitatava pöördemomendi akna.
Kas nanostruktureeritud terast saab põllul keevitada või ümber töödelda?
Vedruterasest kinnitusdetailide põllu ümbertöötlemine ei ole mingil juhul soovitatav; Nanostruktureeritud sordid tarnitakse viimistletult ning igasugune soojussisend muudab tera struktuuri ja väsimust.
Mis on kiireim viis projekti nanokatte kinnitamiseks?
Taotlege partii soolapihustustesti aruannet, katte paksuse mõõtmist ja rist-adhesioonikatset tegeliku tootmisviimistluse kohta ning käivitage liinil väike piloot enne täielikku-tellimust.