وفقًا للبيانات ذات الصلة، تعاني العديد من عربات السكك الحديدية حول العالم من تجريد مداس العجلة أثناء التشغيل.يعد تجريد المداس من هذا التآكل غير الطبيعي في صناعة السكك الحديدية في العديد من البلدان حول العالم مشكلة خطيرة ويزداد الوضع خطورة.إن التآكل غير الطبيعي لمداس العجلة لا يزيد من تكاليف التشغيل والصيانة فحسب، بل سيؤثر إلى حد ما بشكل مباشر على سلامة السيارة.

يمكن تقسيم مشكلات تجريد مداس عجلة السكك الحديدية إلى ثلاث فئات: تجريد إجهاد التلامس، وتجريد الكبح، وتجريد الجرجرة.يحدث تجريد الكبح فقط في ظل ظروف فرملة المداس، والسبب هو أن ظروف الكبح السيئة تؤدي إلى تشققات حرارية على سطح المداس بسبب التآكل في فرملة المداس، وقد تحدث ظروف فرملة غير مداس، والسبب هو الانزلاق أو التدحرج بين تؤدي العجلة والسكك الحديدية إلى سطح مداس العجلة الناتج عن مادة المارتينسيت الناتجة عن تجريد النوعين من المشاكل التي يمكن تخفيفها من خلال تحسين فرملة السيارة واستخدام ظروف العمل؛هذه الورقة بشكل رئيسي من منظور هذه الورقة تستكشف وتحلل ظاهرة تجريد إجهاد التلامس لسطح المداس من وجهة نظر مادية.

• تحليل الأسباب

الوضع الرئيسي لتشغيل مجموعة العجلات هو القيام بحركة تشبه التدحرج على القضبان (في الواقع الزحف والانزلاق).العجلة من خلال منطقة اتصال صغيرة جدًا لسكة العجلات لنقل حمولة السيارة إلى السكة، عادة ما يجعل الحمل المحلي يتجاوز الحد المرن للعجلة أو مادة السكك الحديدية، وسطح التلامس للسكك الحديدية في ضغط ضغط التلامس بعد تكرار طويل المدى العمل، وسوف يسبب سطح التلامس بسبب تلف التعب في المنطقة المحلية للقطع الصغيرة من تجريد المعدن، وتسمى ظاهرة تلف التعب هذه بتعب التلامس.تعب الاتصال والتعب العام، هما نفس شقوق التعب وتمدد صدع التعب على مرحلتين.يعتبر إجهاد التلامس المطول هو آلية الفشل الرئيسية لسطح التلامس المعرض للتحميل الدوري.

أضرار إجهاد التلامس في شكل تجريد (تنقير)، تجريد سطحي، وتجريد عميق هي ثلاث فئات.في سطح التلامس على عمق 0.2 ملم تحت حفر تشبه الإبرة أو تشبه الجدري، والمعروفة باسم الحفر؛عمق 0.2 مم ~ 0.4 مم تقشير للتقشير الضحل، تقشير سطحي، كتلة تقشير سفلية موازية تقريبًا لسطح التلامس.عمق التقشير العميق وعمق طبقة التسليح السطحي متشابهان، وهناك مساحة أكبر من الطبقة السطحية المكسرة.

مداس العجلة في نفس الوقت هناك تقشير مثقوب، تقشير سطحي، وتقشير عميق. تؤثر العديد من العوامل على إجهاد ملامسة مداس العجلات، مثل العجلة نفسها، وتصلب سطح المداس، ونوع المداس الذي تستخدمه العجلة، والعجلة - الانتهاء من سطح الاتصال السكك الحديدية، وظروف تشغيل السيارة.ويعتقد المؤلف أن هذا القرار، في جوهره، يؤدي إلى إرهاق الأداء أو التركيبة والبنية الدقيقة لمادة العجلة نفسها.

• مادة العجلة على تأثير تعب التلامس

تحتوي مادة العجلة نفسها على العديد من الجوانب التي تؤثر على أداء إجهاد التلامس للعجلة، مثل الهيكل التنظيمي لمادة العجلة، وتباين المواد، والشوائب في المادة.إن تعقيد الهيكل التنظيمي للمادة يؤدي إلى عامل تنظيمي معقد جداً لتأثير تعب الاتصال، وهو ما يجعل الباحثين عن الهيكل التنظيمي لتعب الاتصال لتأثير وجهات النظر مختلفين جداً أيضاً، ولا يوجد فهم موحد للعديد من الجوانب.

تحتوي مواد الحديد والصلب على فريت غير منحل، والخواص الميكانيكية للفريت في درجة حرارة الغرفة هي تقريبًا نفس خصائص الحديد النقي.قوة الشد هي b لـ 180 ~ 280Mpa، قوة الخضوع 0.2 لـ 100 ~ 170MPa، والصلابة حوالي 80HBS.ويمكن ملاحظة أن قوة الفريت والصلابة ليست عالية.كمرحلة ضعيفة في التنظيم، يكون الفريت عرضة لأن يصبح مصدرًا للتعب تحت تأثير الإجهاد المتغير ويؤدي إلى بدء التصدع، لذلك يكون للفريت تأثير ضار على عمر كلال التلامس، وكلما زاد محتوى الفريت في التنظيم، كلما زاد التأثير على تعب الاتصال.

الفولاذ الكربوني، الكربون المذاب في - Fe في المحلول الصلب الخلالي المعروف باسم الأوستينيت، مع صلابة الأوستينيت العامة من 170 إلى 220HBS بين.الخصائص الميكانيكية للأوستينيت والكربون المذاب وحجم الحبوب، وبالتالي فإن استقراره الميكانيكي سيؤثر على صلابة التنظيم، وبالتالي يؤثر على عمر كلال التلامس للمادة.أثناء تشوه التعب، يحدث تحول طور الأوستينيت الناتج عن الإجهاد في الأوستينيت المتبقي، والذي يمكن أن يمنع توليد صدع التعب وتمديده.يظهر الأوستينيت المتبقي من الفولاذ 18Cr2Ni4WA في أبحاث إجهاد التلامس أن ثبات الأوستينيت المتبقي يكون معتدلاً عندما يكون عمر إجهاد التلامس أعلى.سيؤدي استقرار الأوستينيت المتبقي المرتفع جدًا إلى قوة غير كافية، وسيؤدي استقرار الأوستينيت المتبقي المنخفض جدًا إلى صلابة غير كافية.وبطبيعة الحال، فإن استقرار الأوستينيت المتبقي يختلف من درجة مادة إلى أخرى.

كمية الكربون المذاب في المكربن ​​في المواد الفولاذية عالية للغاية، حيث تبلغ نسبة التيار المتردد حوالي 6.69%، مما يؤدي إلى صلابة عالية (950 إلى 1050 فولت عالي) ولكن تقريبًا صفر من اللدونة والمتانة.باعتبارها مرحلة التسليح الرئيسية في المواد الفولاذية، تتعايش الكربنة في الفولاذ والأطوار الأخرى في شكل قشاري وكروي وشبكي ولوحة، فإن شكلها وتوزيع خصائص الفولاذ لها تأثير كبير.على سبيل المثال، عندما يكون هناك توزيع شبكي في المادة، تقل صلابة المادة، وستكون الخواص الميكانيكية أسوأ بكثير.

سوف يتحلل الكربوريت في ظل ظروف معينة، مكونًا الكربون الحر الجرافيتي، وسيتم تحويل الكربون الحر إلى كربيدات أخرى في ظل ظروف معينة.يتجلى تأثير الكربون الحر والكربيد على إجهاد التلامس بشكل رئيسي في اختلاف معلماته الفيزيائية (مثل معامل المرونة ومعامل التمدد وما إلى ذلك) عن مصفوفة المادة، مما يدمر الاستمرارية بين المرحلتين.عملية تشوه التعب، يمكن أن يذوب الكربيد مرة أخرى، ولكن الكربيد الكبير له تأثير سد تراكم الخلع، من السهل أن ينتج طرف كربيد الباينيت العلوي تركيزًا للضغط، مما يفضي إلى تنبت التشقق.بالإضافة إلى ذلك، فإن درجة حرارة ذوبان كربيد القضيب أعلى من جسم الكربنة السبيكة، ومن السهل البقاء في الأسفل ليصبح كربيد غير منحل، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في عمر إجهاد التلامس المتداول.

تحويل الأوستينيت سهل الانصهار من الفريت والكربوريت الذي يتكون من جسم سهل الانصهار يسمى البرليت.خصائص البيرليت بين الفريت والكربوريت، المتانة أفضل.قوة الشد b هي 750 ~ 900MPa، الصلابة هي 180 ~ 280HBS، الاستطالة هي 20 ~ 25٪، تأثير العمل AKU هو 24 ~ 32J.الخواص الميكانيكية بين الفريت والكربنة، القوة العالية، الصلابة المعتدلة، اللدونة، والمتانة جيدة.ووفقا للأبحاث ذات الصلة، فإن تأثير البيرليت على عمر الكلال للمادة لا يوجد وحده بل يعتمد على نسبة الصلابة بين البيرليت والفريت.عندما تكون نسبة الصلابة بين الفريت والبيرلايت كبيرة، تكون الاستمرارية بين المرحلتين ضعيفة (تشكل فرق طور)، وتتشكل شقوق الكلال بسهولة عند حدود الفريت/البيرلايت، وتتوسع بشكل تفضيلي على طول حدود الفريت/البيرلايت.بالإضافة إلى ذلك، فإن أداء الكلال للفولاذ المدلفن على الساخن مع شبكة من الفريت والبيرلايت الخشنة يكون ضعيفًا.

الشوائب غير المعدنية في الفولاذ لها تأثير أكبر على خصائص الفولاذ، بما في ذلك الهشاشة مع الأكاسيد الزاوية، وشوائب السيليكات على عمر كلال التلامس الأكثر ضررًا.نظرًا لأن هذه الشوائب غير المعدنية تدمر استمرارية المصفوفة، فإن المادة الموجودة في المنطقة المحيطة بها تعاني من إجهاد الشد وإجهاد القص المتعامد في المنطقة الضعيفة، تحت تأثير ركوب الأحمال الثقيلة، وضغط التلامس والضغوط المتبقية للمادة المتراكبة على كل منها. أخرى، بحيث تتركز الطاقة المرنة في منطقة الشوائب غير المعدنية في طاقة التشوه لإنتاج الشقوق، وسيتم تمديد هذا الشق في اتجاه أقصى إجهاد القص والتشكيل النهائي لتقشير السطح.سوف يتوسع الشق في اتجاه أقصى إجهاد القص ويشكل في النهاية تقشير السطح.

كمادة خام لإنتاج الصلب ذو العجلات، في عملية الصهر لا مفر من جلب عدد صغير من العناصر الدائمة (السيليكون والمنغنيز والكبريت والفوسفور) وبعض الشوائب (الشوائب غير المعدنية وبعض الغازات، مثل النيتروجين، الهيدروجين والأكسجين).ولها تأثير أكبر على جودة الفولاذ، فبعضها عناصر مفيدة والبعض الآخر عكس ذلك.بالإضافة إلى ذلك، تلعب المعالجة الحرارية الكيميائية للفولاذ دورًا مهمًا للغاية في تقوية وحماية سطح قطعة العمل، مثل التنعيم بالرصاص، والكربنة، والنيترة، وما إلى ذلك. ويمكن أن تحسن بشكل فعال صلابة الطبقة السطحية لقطعة العمل، ومقاومة التآكل. والحد من التعب وما إلى ذلك، ولكن من المهم التأكيد على طرق العلاج والمتطلبات الفنية.

الغالبية العظمى من العلماء في دراسة إجهاد التلامس المتداول لمواد العجلة، يفترضون عمومًا أن المادة متناحية الخواص، لكن الدراسة تظهر ذلك، لأن العجلة على المسار لا تقوم بالتدحرج النقي، لذلك بغض النظر عن الاتجاه والموضع ، عجلات السكك الحديدية متباينة الخواص.إن تباين مادة العجلة له تأثير على اتجاه وموضع العينة التجريبية، وبالتالي على قياس القوة والمعلمات الأخرى للمادة.تعد معلمات المواد التي تم الحصول عليها ذات أهمية خاصة عند تطبيقها على تصميم الكلال.

• خاتمة

يعد تلف كلال التلامس أحد أهم أوضاع فشل أسطح تلامس قضبان العجلات المعرضة للتحميل الدوري.يتطلب اقتراح التدابير لتجنب أضرار الإرهاق فهمًا جيدًا ومعرفة بآليات الفشل المعنية.إن البحث عن آلية تلف إجهاد التلامس ناضج نسبيًا، لكن العجلات في الاستخدام الفعلي لحالة العمل مختلفة جدًا، ومن الصعب استخدام نظرية لشرحها.

تركز العوامل التي تؤثر على تلف إجهاد التلامس للعجلات بشكل أساسي على المادة نفسها والظروف الخارجية.فيما يتعلق بالمادة نفسها، تعزيز تعزيز تكنولوجيا الصهر الفراغي في صناعة المعادن، لتجنب عملية إنتاج المواد الخام في عجلة تسلل الشوائب غير المواتية (مثل S، P، أكاسيد، نيتريدات، وما إلى ذلك) ، ولكن يمكن أيضًا استهدافها لإضافة بعض العناصر المفضلة (مثل Si، Mn، V، وما إلى ذلك)، وتقليل محتوى الجسم الكربوني في المادة، ونسبة صلابة البرليت - الفريت، وما إلى ذلك، لتنفيذ تحكم فعال.في ظل فرضية الاهتمام بهذه العوامل، يتم استخدام طلقات سطح العجلة، والكربنة، والنيترة؛واستخدام الصلابة والمتانة المناسبة للمادة يمكن أن يحسن بشكل فعال عمر إجهاد التلامس المتداول للعجلة.