مشخصات مکانیکی ریل فولادی-آنالیز ریل راه آهن
مشخصات مکانیکی ریل فولادی-آنالیز ریل راه آهن
ریل فولادی
ریل های فولادی که جنس آنها عموما CK45 و CK55 می باشد، در راه آهن و متروها مورد استفاده قرار می گیرند .
بنابراین پس ازآنکه عملیات نورد بر روی این ریل ها صورت گرفت، این ریل ها به صورت موازی بر روی ریل بندها متصل می شوند.
فولاد CK45
میزان کربن به کار رفته شده در این فولاد در حد متوسط ( بین ۰/۴ تا ۰/۵) است.
از خصوصیات این فولاد پرکاربرد می‌توان به استحکام کششی مناسب آن اشاره نمود.
دمای فولاد آستنیته شدن این فولاد بین ۸۲۰ تا ۸۵۵ درجه‌ی سانتی‌گراد است.
تولید ریل از آن جهت اهمیت دارد که یک زیرساخت مهم یعنی راه آهن به آن وابسته است
و توسعه آن در کشور موجب توسعه اقتصادی خواهد شد.
شرکت ذوب آهن برای نخستین بار این محصول مهم را تولید کرد
و توانست با راه‌اندازی خط تولید آن، کشور را از واردات ریل بی‌نیاز کند.
در حال حاضر صنعت فولاد کشور به این توانایی رسیده است که انواع ریل‌ها را تولید کند
و هر یک از این ریل‌های تولیدی ویژگی‌های خاص خود را دارند.
کاربردهای این فولاد
- ساخت چرخ‌دنده‌ها
- محورها
- غلتک‌ها
وظیفه‌ی اصلی ریل‌های فولادی هدایت و تحمل بار می‌باشد.
فولادهایی که برای ساخت ریل‌ها استفاده می‌شود از سطح مقطع و شکل هندسی خاصی برخوردارند.
هدف از ساختار خاص در نظر گرفته شده برای ریل بدین منظور می‌باشد که بتواند وزن وارد شده از سوی بار را تحمل نماید
و اصطکاک کمی به منظور حرکت بار مد نظر ایجاد نمیاد تا مانع از حرکت نشود.
دسته‌بندی ریل‌ها بر اساس کاربرد
- ریل‌های راه آهن یا Rail Road در تیپ‌های R، UIC، P و S
- ریل‌های جرثقیلی یا Crain Rail در تیپ‌های MRS، CR، QC، KP
- ریل‌های معدنی در تیپ‌های JIS، S، R موجود
بررسی تیپ‌های مختلف ریل
- تیپ UIC 60: مورد استفاده در پروژههای راه‌آهن بین شهری (سبک) و درون شهری (سنگین)
- تیپ S54: مورد استفاده در پروژههای مترو (سبک) بار قابل حمل ۱۴ تن است.
- تیپ S49: مورد استفاده در پروژههای قطار (سبک) بار قابل حمل می‌تواند بین ۸ تا ۱۰ تن باشد.
ریل‌های R و S به عنوان بیشترین نوع مصرفی ریل راه آهن و معدن
برای شناسایی ریل‌های R و S که خرید و فروش آنها نسبت به بقیه موارد بالاتر است،
از یک عدد دو رقمی در کنار حرف معرف استاندارد استفاده می‌شود که مقدار جرم ریل به ازای یک متر طول از آن است
و نشان‌دهنده استحکام و تحمل ریل فولادی است.
این ریل‌ها که بیشتر برای مترو یا قطار درون‌شهری و حمل و نقل برون‌شهری مورد استفاده قرار می‌گیرند،
دارای سطح مقطع مشابه اما ابعاد متفاوت هستنند.
با توجه به این که سطح مقطع ریل معمولا از کف، ارتفاع، بال، تاج و قوس‌های آن تشکیل می‌شود،
ریل‌های R و S در این ابعاد با توجه به کاربرد و تحمل بار خواسته شده متفاوت‌اند و البته گاهی از آلیاژهای متفاوتی از فولاد ساخته می‌شوند.
**خواص مکانیکی ریل :
ریل‌ها از لحاظ نوع کاربرد و نیروهای وارد برآن‌ها، دارای شرایط ویژه‌ای بین محصولات نوردی هستند.
به‌گونه‌ای که آزمون‌های متعددی جهت سنجش کیفیت و قابلیت اطمینان بر روی آنها انجام می‌پذیرد.
تست‌های مکانیکی انجام شده نشانگر این است که مشخصات فنی ریل‌ها در سطح قابل قبولی قرار دارد.
آزمون‌های یاد شده شامل «تست کشش» و «آزمون سختی» به‌عنوان آزمون پذیرش ریل‌های تولیدی هستند.
نتایج حاصل از تست کشش شامل استحکام تسلیم و درصد ازدیاد طول است
که مشخصه‌های تغییر شکل ماده را در طول آزمایش نشان داده و معرف عملکرد ریل در حین کارکرد واقعی آن خواهد بود.
تست کشش نیز جهت تعیین رفتار مکانیکی مواد در بارگذاری ایستایی و کششی محوری و آزمون سختی جهت تعیین مقاومت سطح ریل
در برابر سایش به‌کار می‌رود.
**دیگر مشخصات مکانیکی ریل فولادی
علاوه بر تست کشش و آزمون سختی، ریل‌های تولیدی باید مشخصات مکانیکی دیگری را نیز دارا باشند.
این مشخصات که در استاندارد ریل در قالب آزمون کیفی به آنها اشاره شده است، شامل موارد زیر هستند:
- چقرمگی شکست: نشان‌دهنده مقاومت ریل در برابر شکست است که با پارامتر KIC نشان داده می‌شود و یک روش محاسباتی برای شکست ترد محسوب می‌شود.
- نرخ رشد ترک خستگی: نرخ رشد ترک خستگی برای ریل‌ها اهمیت قابل توجهی دارد. این آزمون با ضریب (∆K) بیان می‌شود.
- تست خستگی: با توجه به اینکه ریل‌ها همواره در معرض بارهای سیکلی قرار می‌گیرند و در این بارگذاری‌ها، شکست در تنشی به مراتب پایین‌تر از تنش لازم برای شکست ریل در نیروهای استاتیکی انجام می‌شود، نیاز به انجام آزمون‌های خستگی برای ریل‌های تولیدی وجود دارد.
- تنش پسماند در پاشنه: باتوجه به اثرات زیان‌بار تنش باقی‌مانده در پاشنه ریل‌های تولیدی که عموماً در اثر نرخ متفاوت خنک شدن ریل به‌وجود می‌آید و سبب باقی ماندن تنش پسماند فشاری در پاشنه آن می‌شود، لازم است این مقدار مورد اندازه‌گیری قرار گیرد.
