Haberler
0102030405
Ray taşlama stratejileri
2024-10-28
Düzenli ray taşlama, ray hasarını azaltır veya ortadan kaldırır ve raylı ulaşım sistemlerinde etkili bakım yöntemlerinden biri olarak yaygın olarak kabul edilen hizmet ömrünü uzatır. Ray hasarının davranışına dayanarak ve demiryolu taşıma kapasitesinin ihtiyaçlarıyla birleştirildiğinde, ray taşlama teknolojisi ve ekipmanı çok seviyeli ve çeşitlendirilmiş bir şekilde gelişmektedir. Ray taşlama için ana stratejiler arasında ön taşlama, önleyici taşlama ve onarım taşlaması yer alır.
Ön öğütme. Rayların sıcak haddeleme işlemi sırasında, yüksek sıcaklıklar rayların yüzeyindeki karbon ve demir elementlerinin oksidasyonunu yoğunlaştırır. Karbonun oksidasyon oranı demirinkinden fazla olduğunda, perlitteki sementitin bir kısmı ferrite dönüşür ve Şekil 1'de gösterildiği gibi bir dekarbürizasyon tabakasının oluşumuna yol açar. Raydaki dekarbürizasyon tabakasının sertliği, mukavemeti ve aşınma direnci, alt tabakanınkinden daha düşüktür [1]. Servis sırasında, çatlaklar esas olarak ferrit boyunca yayılır ve bu da rayda ciddi hasara neden olma olasılığı daha yüksektir [2]. Yeni hattın inşası sırasında, inşaat araçlarının sık sık durup kalkması kolayca ray çiziklerine ve diğer sorunlara neden olabilir. Ray çizikleri, muayene personeli tarafından erken aşamada kolayca tespit edilemez, ancak tekerlek ile ray arasındaki sürtünme ısısı, rayın çizik alanında metalografik dönüşüme neden olur ve bu, daha sonraki serviste hızla ciddi hasarlara dönüşebilir [3]. Bu nedenle, yeni hatların inşası ve bölümler halinde yeni rayların döşenmesi için, işletmeye alındıktan sonra ve işletmeye açılmadan önce, yüzeydeki yaklaşık 0,2 mm'lik dekarbürizasyon tabakasını ve inşaat sürecinden kaynaklanan hasarı gidermek için ön taşlama yapılmalıdır. Zaten işletmeye alınmış hatlar için, toplam 10 Mt'luk bir kütleyi geçmeden önce ön taşlamanın tamamlanması gerekir.
Şekil 1.Ray başındaki karbürizasyon tabakası.
Önleyici taşlama. Oluklanma, delaminasyon, yanal aşınma ve ezilme gibi ciddi kusurlar için, kusurları gidermek ve aynı zamanda ray profilini düzeltmek ve onarmak için daha büyük bir taşlama derinliği kullanmak gerekir. Bu noktada, çıkarılan ray malzemesi miktarı ve taşlama derinliği büyüktür ve bu taşlama stratejisine onarım taşlaması denir. Ray üst kısmının tasarım aşınma toleransı nedeniyle, onarım taşlaması sırasında ray değiştirme sıklığı artmış ve bu da zayıf taşlama ekonomisine neden olmuştur.
Çin, demir yolu transit hatlarının onarım taşlama işlemine ilişkin açık düzenlemeler yapmıştır: (a) Onarım taşlama, ray kusurlarının özelliklerine göre uygun taşlama ekipmanı ve çalışma parametrelerini seçmeli, ray kusurlarını gidermeli ve ray profillerini onarmalıdır; (b) Sıradan hatlarda, dalga taşlama derinliği veya kalın kenar genişliği 0,3 mm'yi aşan kusurlar için zamanında onarım taşlaması organize edilmelidir; (c) Yüksek hızlı demir yolu hatlarında, yüksek hızlı tren sarsıntısı, enine çerçevenin yanal ivme alarmı, bölümlerde zayıf ışık şeridi, makas rayının balık pulu derinliği 0,5 mm'ye ulaştığında, ray darbe tepki endeksi yönetim değerini aştığında veya ray kusurları iyileştirme sınırına ulaştığında, rayın zamanında onarımı ve taşlanması organize edilmelidir.
Taşlama onarımı. Ray, tekerleklerden periyodik olarak yüklere maruz kalır ve "cırcır etkisi" nedeniyle rayın yüzeyinde yuvarlanan temas yorulma tabakası (RCF) oluşur [4,5]. Yuvarlanan temas yorulma tabakasında, ray malzemesinin sertliği ve kırılganlığı önemli ölçüde artar ve mikro yapı, çıkık yoğunluğunda ve mikro çatlak başlangıcında artış gösterir [5]. Mikro çatlakların yanal ve uzunlamasına yayılması, raylarda delaminasyon ve ray kırılması gibi hasarlara neden olabilir [1]. Çatlak gelişim döngüsünde (çekirdeklenme, başlatma ve yayılma), çekirdeklenme ve başlatma süresi büyük bir orana sahiptir. Taşlama genellikle çatlak yayılma derinliği 0,2 mm'yi geçmediğinde gerçekleştirilir; bu, ray çatlaklarının yayılmasını engellemek ve rayın daha fazla bozulmasını önlemek için en iyi zamandır, Şekil 2'de verilmiştir. Rayların yüzeyindeki yuvarlanma temas yorgunluğunun mekanizmasına ve çatlak yayılma yasasına dayanarak, rayların yüzeyindeki yuvarlanma temas yorgunluğu tabakasının düzenli olarak çıkarılmasını içeren önleyici bir taşlama stratejisi önerilmiştir. Önleyici taşlama, rayların hizmet ömrünü uzatmaya daha elverişli olan ve onarım taşlamasına kıyasla daha iyi taşlama ekonomisine sahip olan daha küçük bir taşlama derinliğine sahiptir.
Çin Demiryolu Şirketi, demiryolu raylarının önleyici taşlanmasının uygulanması için net gereklilikler ortaya koymuştur. (a) Yüksek hızlı demiryolları için, önleyici taşlama, toplam ağırlığın her 30-50 Mt'sinde bir yapılmalı ve taşlama aralığı en fazla 2 yıldır. (b) Sıradan hız hatlarının düz ve büyük yarıçaplı kavisli bölümleri (>1200 m) için, toplam 100 Mt ağırlık için genellikle bir kez taşlama işlemi yapılır; küçük yarıçaplı bölümler ( 
Farklı taşlama stratejileri altında rayların hizmet ömrünün evrim yasası Şekil 2'de gösterilmiştir ve sonuçlar taşlamanın rayların hizmet ömrünü etkili bir şekilde uzatabileceğini göstermektedir. Raporlara göre, taşlama yapılmayan, onarım taşlaması yapılan ve önleyici taşlama yapılan rayların yüzeyinde kusur oluşma olasılığı sırasıyla %15, %8 ve %4'tür [6], bu da önleyici taşlamanın ray kusurları olasılığını azaltmada önemli bir avantaja sahip olduğunu göstermektedir. Ek olarak, önleyici taşlama malzemeleri daha küçük bir çıkarma kalınlığına sahiptir, bu da onarım taşlamasına kıyasla rayların hizmet ömrünü önemli ölçüde uzatabilir. Çin'in demir yolu taşımacılığının hızlı ekonomik kalkınması ve ulaşım kapasitesine yönelik acil talebin ciddi durumu altında, önleyici taşlamanın benimsenmesi ray değiştirme döngüsünü etkili bir şekilde uzatabilir ve daha yüksek taşlama ekonomisine sahip olabilir. Tahmini önleyici taşlama, gelecekteki ray taşlama teknolojisinin ana akım geliştirme yönüdür.
Şekil 2.Yuvarlanma temas yorgunluğu çatlaklarının yayılma davranışı
Şekil 3.Taşlama stratejileri ile rayların hizmet ömrü arasındaki ilişki
[1] ZHAO Xiangji, GUO Jun, WANG Hengyu ve diğerleri. Temas Yorgunluğuna Maruz Kalan Rayların Aşınma Direnci ve Hasar Mekanizmaları Üzerindeki Karbürizasyonun Etkileri[J]. Wear, 2016, 364-365:130-143.
[2] ZHAO Xiangji, WANG Hengyu, Guo Jun ve diğerleri. Kuru-Islak Koşullar Altında Ray Malzemelerinin Haddeleme Temas Yorgunluğu Üzerindeki Karbürsüzleştirilmiş Katmanın Etkisi[J]. Mühendislik Arıza Analizi, 2018, 91: 58-71.
[3] LIU Fengshou, LI Chuang, TIAN Changhai. Çin Yüksek Hızlı Demiryolu Raylarının Erken Hasarı Üzerine Araştırma. Demiryolu Mühendisliği, 2018, 58(1): 138-140.
[4] Reza Masoudi Nejad, Şeriati Mahmud, Farhangdoost Halil. Raylarda Yuvarlanma Teması Yorgunluğu Çatlağı Büyümesinde Aşınmanın Etkisi[J]. Tribology International, 2016, 94: 118-13.
[5] HU Yue, ZHOU Lang, DING Haohao ve diğerleri. Yuvarlanan-Kaymalı Temas Yükü Altında Demiryolu Perlitik Tekerleklerinin Mikro Yapı Evrimi[J]. Tribology International, 2021, 154: 106685.
[6] ZAREMBSKI Allan M., PALESE Joseph. Ray Taşlama Ray Kusurlarını Azaltır mı[J]. Railway Track&Structure, 2011, 107(2): 32-35.