Technologie d'évaluation pour le-renforcement résistant à l'usure et mise à niveau transparente des joints à éclisse
Quels sont les principaux types d’usure des articulations en éclisse et les mécanismes affectant le confort de conduite ?
Les principaux types d'usure des joints d'éclisse comprennent trois catégories principales : l'usure par impact des roues-rails, l'usure par frottement et l'usure par corrosion. L'usure par impact roue-rail se produit lorsque le train passe sur le joint, provoquant un impact de l'essieu monté avec le rail et l'éclisse au niveau du joint, entraînant un écaillage du métal de la surface du rail, avec une profondeur d'usure atteignant 1-2 mm. L'usure par frottement se produit au niveau de la surface de contact entre l'éclisse et le rail, où ils subissent un léger glissement relatif sous la charge du train, conduisant à une usure par oxydation du métal de la surface de contact et à l'accumulation de débris d'usure. L'usure par corrosion est causée par la corrosion électrochimique due à l'accumulation d'eau et d'humidité au niveau du joint ; les piqûres de corrosion accélèrent le processus d'usure, augmentant le taux d'usure des joints de plus de deux fois. Le mécanisme qui affecte le confort de conduite est que l'usure des articulations entraîne une surface inégale du rail, créant un effet de « marche ». Lorsque le train passe, il génère des vibrations d'impact vertical avec une accélération supérieure à 0,5 g, dépassant de loin la norme de confort de conduite de 0,1 g pour les trains à grande vitesse-. Les vibrations d'impact exacerbent l'interaction dynamique entre la roue et le rail, augmentant le bruit roue-rail, réduisant le confort des passagers et accélérant la rupture par fatigue des composants de la voie.
Quels sont les processus de durcissement de surface et les effets d'amélioration de la résistance à l'usure des joints à éclisses à usage intensif ?
Les joints en éclisse robustes-utilisent un processus de durcissement de surface composite par trempe laser et pulvérisation plasma. La trempe laser utilise un laser à fibre de 10 kW avec une vitesse de balayage de 5 mm/s, formant une couche de trempe de 2 mm de profondeur sur la surface du rail en éclisse, atteignant une dureté de HRC58-62 et améliorant la résistance à l'usure de 3 fois. La pulvérisation plasma utilise de la poudre d'alliage à base de fer-, avec une couche pulvérisée de 3 mm d'épaisseur qui se lie métallurgiquement au substrat en éclisse, obtenant une force de liaison supérieure ou égale à 30 MPa et une excellente résistance aux chocs et à l'usure. Après le processus composite, le joint en éclisse présente une rugosité de surface Ra inférieure ou égale à 1,6 µm et un écart de planéité de la surface du rail inférieur ou égal à 0,1 mm, assurant une transition douce avec la surface du rail et éliminant l'effet « marche ». Les tests de résistance à l'usure ont montré qu'après 1 million d'essais d'impact sur les roues-rails, la profondeur d'usure des joints n'était que de 0,2 mm, soit 1/5 de celle des éclisses traditionnelles, répondant pleinement aux exigences de service des trains lourds de 10 000-tonnes. Après l'application du joint en éclisse renforcé aux lignes de transport lourd, l'accélération des vibrations du train a été réduite de 40 %, améliorant considérablement la douceur de roulement.
Quels sont les principaux processus et points de contrôle qualité pour la modification transparente des assemblages d'éclisses de rails à grande vitesse ?
La modification transparente des joints d'éclisse des rails à grande vitesse-adopte le processus de base du soudage aluminothermique + du meulage et de la finition. Le flux utilisé dans le soudage aluminothermique est une qualité spéciale pour les rails à grande vitesse-, et la composition chimique du métal soudé est cohérente avec celle du rail, garantissant que la résistance de la soudure correspond à celle du corps du rail. Avant le soudage, le joint de rail doit être préchauffé, la température de préchauffage étant contrôlée à 300 -350 degrés et la plage de préchauffage étant de 100 mm de chaque côté du joint pour éviter les fissures à froid pendant le soudage. Pendant le processus de soudage, la température de combustion du flux est strictement contrôlée. Lorsque la température atteint 2 500 degrés, le métal fondu remplit l’espace du joint, formant une soudure complète. Après le soudage, la soudure est terminée à l'aide d'une meuleuse CNC. Après meulage, l'écart de planéité de la surface du rail est inférieur ou égal à 0,05 mm et la rugosité Ra est inférieure ou égale à 1,6 μm, assurant une connexion transparente avec la surface du rail. Les principaux points de contrôle qualité incluent la détection des défauts de soudure. Un détecteur de défauts à ultrasons est utilisé pour vérifier les défauts internes de la soudure. Les défauts supérieurs ou égaux à 3 mm de longueur sont considérés comme inacceptables et nécessitent une re-soudure. Simultanément, le gradient de dureté de la soudure est vérifié pour garantir que la valeur de dureté est cohérente avec celle du corps du rail, évitant ainsi la concentration de contraintes provoquée par des changements brusques de dureté.
Quelles sont les dimensions principales et les indicateurs d'évaluation pour la rénovation des joints à éclisse sans soudure ?
Les dimensions principales de la rénovation du joint à éclisse sans soudure comprennent trois catégories principales : performances mécaniques, confort de conduite et durée de vie. Les indicateurs d'évaluation pour la dimension des performances mécaniques comprennent la résistance à la traction des soudures, la limite d'élasticité et la ténacité aux chocs. Les exigences sont une résistance à la traction des soudures supérieure ou égale à 980 MPa, une limite d'élasticité supérieure ou égale à 880 MPa et une résistance aux chocs supérieure ou égale à 30 J/cm², en cohérence avec les performances de la carrosserie du rail. Les indicateurs d'évaluation du confort de conduite incluent l'accélération des vibrations des roues-rail et l'irrégularité de la surface du rail. L'accélération des vibrations doit être inférieure ou égale à 0,1 g et l'irrégularité de la surface du rail inférieure ou égale à 0,05 mm/m, répondant ainsi aux normes de confort de déplacement sur train à grande vitesse. Les indicateurs d'évaluation de la durée de vie comprennent le taux d'usure des soudures et la durée de vie en fatigue. Le taux d'usure doit être inférieur ou égal à 0,05 mm/an et la durée de vie en fatigue supérieure ou égale à 8 millions de cycles, soit trois fois celle des joints à éclisse traditionnels. De plus, le coût de maintenance après la modification doit être évalué, nécessitant un cycle de maintenance prolongé de plus de 5 ans et une réduction de 50 % des coûts de maintenance, atteignant un équilibre entre les avantages économiques et sociaux.
Quelles sont les méthodes d’essai et les critères d’efficacité pour évaluer la modification sans couture des joints à éclisses ?
La méthode de test principale pour évaluer la modification sans couture des joints d'éclisse est le test par ultrasons, qui détecte les défauts tels que la porosité, les inclusions de scories et les fissures à l'intérieur de la soudure. Un défaut équivalent à inférieur ou égal à φ2 mm est considéré comme acceptable. La méthode d'essai auxiliaire est l'essai dynamique des véhicules d'inspection des voies, qui collecte des données telles que l'irrégularité de la surface du rail et l'accélération des vibrations des roues-rail pour évaluer le confort de conduite. Les tests de performances mécaniques ont été effectués à l’aide d’une machine d’essai universelle. Les tests de traction ont déterminé la résistance à la traction de la soudure, les tests d'impact ont déterminé la résistance aux chocs et les tests de dureté ont déterminé la répartition du gradient de dureté. Les critères d'évaluation étaient les suivants : tous les indicateurs de performance mécanique répondaient aux normes et la soudure ne présentait aucun défaut dépassant les normes ; la douceur de roulement répondait aux normes d'exploitation ferroviaire à grande vitesse-, avec une accélération des vibrations inférieure ou égale à 0,1 g ; la durée de vie répond aux exigences de conception, avec un taux d'usure inférieur ou égal à 0,05 mm/an ; et les coûts de maintenance ont été réduits de 50 % ou plus. Si un indicateur d’évaluation ne répondait pas à la norme, la cause devait être analysée et des mesures correctives mises en œuvre. Par exemple, une dureté de soudure insuffisante a nécessité une nouvelle-trempe, et des surfaces de rail inégales ont nécessité un nouveau-meulage et finition pour garantir que l'effet de modification réponde aux exigences de conception.