FI84563C

FI84563C - Foerfarande att rikta en jaernvaegsskena.

Info

Publication number: FI84563C
Application number: FI830463A
Authority: FI
Inventors: Raymond Yves Deroche; Yves Bourdon; Andre Faessel
Original assignee: Sacilor
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1983-02-10
Publication date: 1991-12-27
Also published as: IT1165545B; ZA83536B; DD206742A5; US4755238A; ES519882A0; DE3223346C2; IT8367190A0; CS111883A2; LU84583A1; KR840003718A; GB2115326A; PT76210B; AR230791A1; ATA10583A; FR2521883A1; US4597283A; FI84563B; EG15932A; SE8300905D0; HU186639B

Description

84563

Menetelmä rautatiekiskon oikaisemiseksi

Keksintö liittyy rautatiekiskojen viimeistelytyöhön ja erityisemmin jännitysten poistamiseen ja lämpökäsitel-5 tyjen tavallislaatuisten tai erikoiskovien seostettujen kiskolaatujen oikaisemiseen.

Valssauksen jälkeen kuumalle kiskolle, joka on siis hyvin altis muodonmuutoksille, suoritetaan kokonainen sarja siirtelyltä ja käsittelyltä kuten kuljetus rullaradoil-10 la, leikkaus, poikittaissiirrokset, jotka voivat aiheuttaa muodonmuutoksia. Jäähtyminen on samoin merkittävä muodonmuutosten alkulähde huolimatta kaikista varotoimenpiteistä, joihin on voitu ryhtyä niiden minimoimiseksi tai välttämiseksi. Kiskon, jonka profiili ei ole symmetrinen kah-15 den päätason suhteen, eri osien epätasainen jäähtyminen aiheuttaa sen, että jäähdyttäjästä lähtevällä kiskolla on enemmän tai vähemmän korostunut kaarevuus, joka riippuu jäähdytysolosuhteista. Kiskon pään, kiskon kaulan ja kiskon kannan muodostamien laippojen pituudet eroavat toisis-20 taan. Mitkä ovatkaan varotoimenpiteet jäähtymisestä aiheutuneen käyryyden välttämiseksi tai minimoimiseksi, on mahdotonta teollisuudessa saada jäähdyttäjien jälkeen 100 % riittävän suoria kiskoja siinä tilassaan luovutettavaksi rautateille. Kiskon epäsymmetrisestä profiilista johtuen 25 kiskon väistämätön epätasainen jäähtyminen on toisaalta eräänä syynä jäännösjännityksiin, jotka voivat suosia säröjen etenemistä, kun kisko asetetaan raiteelle, pääasiassa erikoiskovilla kiskoilla, joita käytetään raskaasti kuormitetuilla verkostoilla (esimerkiksi kaivosraiteilla 30 tai suuritiheyksisten aineiden kuljetukseen erikoistuneilla verkostoilla).

Mahdolliset kiskojen termiset käsittelyt, jotka kohdistetaan niiden koko profiiliin tai osaan siitä ennenkuin ne kulkevat jäähdyttäjiin tai kiskojen kontrolloitu 35 jäähdytys altaassa vahvistavat muodonmuutosriskejä ja mer- 2 84563 kittäviä jäännösjännityksiä. Lievimmät kiskojen valmistuksessa sovellettavat määräykset eivät enää salli luovuttaa niitä jäähdyttäjien jälkeissä suoruustilassa. Ne on välttämättä oikaistava. Kaikessa oikaisumenettelyssä on vält-5 tämätöntä saattaa oikaistava metalli kimmorajan ylittävän jännityksen alaiseksi, niin että sitä käsitellään plasti-suusalueella, ainakin paikallisesti.

On käytetty ja yhä käytetään nykytekniikassa kahta oikaisukonetyyppiä. Vanhin on suoristuspuristin, jossa 10 kiskon oikaistava osa sijoitetaan alasimille. Iskultaan pystysuora puristusmäntä, johon on kiinnitetty oikaistavan kiskon mittojen mukaan sovitettava puristuskenkä muovaa puristamalla kiskon osaa antaakseen sille vastakkaisen kaarevuuden. Saman periaatteen mukaan sivulle sijoitetut 15 alasimet ja männät mahdollistavat kiskon oikaisemisen sivusuunnassa. Puristimen käyttäjä havainnoi visuaalisesti oikaistavia kiskon osia ja tarkastaa viivaimen kanssa jokaisen puristuskerran jälkeen saadun suoruuden. Tämä oi-kaisumenetelmä, joka vaatii kokeneen koneenkäyttäjän, joka 20 toimii kiskon osiin kohdistuvilla monilla puristuskerroil-la, on suurpiirteinen ja kallis. Saatu tulos ei enää vastaa nykyajan rautatieverkoston vaatimuksia.

Yleensä sitä ei nykyään enää käytetä muuta kuin täydennyksenä oikaisussa rullakoneella, joka muodostaa 25 toisen oikaisukonetyypin. Nämä koneet oikaisevat kiskon sen yhdessä tai kahdessa momenttitasossa ja käsittävät yleensä 5-9 rullaa. Kisko joutuu siinä vuorotellen vastakkaissuuntaisten taivutusmuodonmuutosten alaiseksi. Kiskoa kuljettavat ylemmät, liikkuvat rullat ja saattavat sen 30 alempien liikkumattomien rullien kanssa vastakkaisten muodonmuutosten alaiseksi. Kolmen ensimmäisen rullan muodostamassa kolmiossa kiskolle aiheutetaan määrätty muodonmuutos, joka on riippumaton kiskon alkuperäisestä korjattavasta deformaatiosta. Toisessa toisen kolmannen ja nel-35 jännen rullan muodostamassa kolmiossa aiheutetaan kiskolle

II

3 84563 ensimmäiseksi vastakkainen deformaatio. Viidennellä ja seuraavilla on tehtävänä sopivilla deformaatioilla tehdä kisko suoraksi. Kiskon päitä ei tietyltä pituudelta oikaista, pituuden vastatessa rullien akseliväliä. Nämä päät 5 täytyy sitten oikaista suoristuspuristimella. Oikaisume nettely rullilla saattaa peräkkäin tietyt metallin laipat veto- ja puristusjännitykseen. Rullaoikaisijasta päästyään kiskon kaula on pitkittäisessä puristusjännityksessä, kun taas kiskon pää ja kanta ovat pitkittäisessä elastisessa 10 vetojännityksessä. Nämä sisäiset jännitykset johtuvat oikaisemisesta rullilla. Riippumatta kiskojen suoruuden lähtötilanteesta jäähdyttimen jälkeen, kaikkiin kiskoihin kohdistuu rullaoikaisijoissa merkittäviä deformaatioita johtaen seuraaviin haittoihin: 15 - kiskon huomattava lyheneminen, - kiskon profiilin aleneminen, - kiskon pään ja kannan leveyden kasvu, - systemaattinen ero kiskon mitoissa päiden, joita ei ole työstetty rullilla ja kiskon rungon, joka on työstetty, 20 välillä, - usein toistuva välttämättömyys päättää päiden oikaisu suoristuspuristimella, joka aiheuttaa päiden lievän poly-gonisoitumisen, mistä seuraa mahdottomuus saada täydellinen suoruuden jatkuvuus kiskon runko-osan kanssa, 25 - systemaattinen jännitysten luominen kaikkiin kiskoi hin, joka voi suosia säröjen etenemistä, - hauraiden säröjen muodostumisen riski kiskon varren liitoksissa kantaan tai päähän aiheuttaa hyvin vakavan onnettomuuden potentiaalisen riskin, 30 - enemmän tai vähemmän merkittävien sinimuotoisten aalto jen luomisen riski kiskon pään päälle johtuen rullien vaikeasti vältettävissä olevista epäkeskisyyksistä, mitkä aaltomaisuudet voivat aiheuttaa enemmän tai vähemmän vakavia häiriöitä radoilla heti kun kulkunopeus on merkittävä. 35 Rullaoikaisumenetelmät tarpeen vaatiessa täyden- 4 84563 nettynä puristusmenetelmillä mahdollistavat voimassaolevien normien soveltamisen kiskojen valmistuksessa vain tarkkuutta vaativilla ja kalliilla keinoilla. Normi UIC 860 esimerkiksi määrää suoruudelle 0,7 mm maksimaalisen 5 poikkeaman 1,5 m:lie kiskojen päille, suoruuden ollessa arvioitu silmällä tangon rungolle. Kiskoille, jotka on tarkoitettu suurinopeuksisen junan (T.G.V.) raiteille, joilla junat kulkevat kaupallisessa liikenteessä nopeudella 260 km/h (raiteet, joilla on saavutettu 380 km/h 10 nopeus), normin UIC 860 määräyksiä on täydennetty seuraa-villa lisämääräyksillä - maksimaalinen käyryyspoikkeama 18 m pituisille kiskoille 40 mm ja 160 mm 36 m kiskoille, - pyörintäpinnan aaltomaisuuksien vertikaalinen amplitudi 15 pienempi kuin 0,3 mm, - pään poikittaisten aaltomaisuuksien horisontaalinen amp litudi pienempi kuin 0,5 mm, - kiskon päiden suuntaus tangon rungon kanssa vertikaali-suunnassa määrätty 0,3 mm poikkeamalla mitattuna 3 m vii- 20 vaimella, joka lepää pyörintäpinnan päällä lähtien kiskon päistä.

Näiden lisänormien täyttäminen, mikä vaatii rulla-oikaisi joiden ja suoristuspuristimien käyttämisen mahdollisuuksiensa rajoille asti lisää oikaisutoimenpiteiden 25 kustannuksia.

Samoin on ehdotettu kaikenlaisten profiloitujen metallien oikaisemista vetämällä (FR-patenttijulkaisu 573 675 23). Tämän tunnetun menetelmän mukaan oikaistaan mikä tahansa enemmän tai vähemmän deformoitunut profiili 30 vetämällä siten, että sen laipat pitenevät tasaisesti, kunnes metallin kimmoraja saavutetaan ja jopa ylitetään. Tiedetään myös, että metallin vetäminen lisää sen kovuutta alentamalla samalla merkittävillä deformaatioilla vedon aikana venymiskyvyn ja myötäämisen piirteitä. Nyt kuiten-35 kin juuri erityisesti sitkeys on kiskolle tärkeää. Se on

II

5 84563 todennäköisesti olennainen syy, mikä on estänyt nykyhetkeen saakka alan ammattimiestä soveltamasta vetoprosessia kiskojen oikaisuun.

Taloudellista syistä käytetään yhä enemmän kovasta 5 teräksestä, joka on melko haurasta, jossa on kovettavia alkuaineita, erityisesti hiiltä olevia kiskoja. On todettu, että tämäntyyppisessä kiskossa väsymyssäröjen etenemisnopeudet ovat sangen suuria. Tiedetään, että väsymisil-miöitä voi syntyä, kun jäännösjännitykset saavuttavat kor-10 kean tason. Seuraavasta taulukosta ilmenee, että rullilla oikaistuilla kiskoilla sisäiset jännitykset saavuttavat seuraavat tasot:

Terästyyppi murtokuorma sisäinen jännitys

Tavallistyyppinen teräs 700-900 N/mm2 100 N/mm2 15 luonnonkova UIC teräs 900-1000 N/mm2 200 N/mm2 erikoiskova teräs 1100-1200 N/mm2 300 N/mm2

Keksinnön, jolla tarjotaan nykytekniikan oikaisu-menetelmien haittojen poisto ja vältetään turvautuminen merkittävässä määrin lisäoikaisuun suoristuspuristimella, 20 tarkoituksena on: - kaarettomien kiskojen aikaansaaminen - varmistaa suoruuden jatkuvuus päiden ja kiskojen rungon välillä estämällä kaikki päiden polygonisaatio, - taata pyörintätason jaksottaisten aaltomaisuuksien pois- 25 saolo, - estää hauraan säröilyn riskit varren liitosalueilla jalkaan ja selkään, - olla luomatta kohtalokkaita sisäisiä jännityksiä oikai-sutoimenpiteen aikana 30 - vähentää kiskoon aiheutuneita sisäisiä jännityksiä oi kaisua edeltävillä toimenpiteillä (termiset käsittelyt, j äähdytys).

Tämän tarkoituksen saavuttamiseksi keksinnön kohteena on menetelmä pitkänomaisen profiilin oikaisemiseksi 35 ja jännityksen poistamiseksi, jossa menetelmässä pitkän- 6 84563 omainen profiili saatetaan tämän materiaalin myötörajan ylittävän vetojännityksen alaiseksi jännitysarvoon asti, joka vastaa koko pitkänomaisen profiilin plastista defor-moitumista, minkä jälkeen jännitys poistetaan, jolle mene-5 telmälle on tunnusomaista, että pään, kaulan ja kannan käsittävän teräksisen rautatiekiskon oikaisemiseksi ja jännityksen poistamiseksi kisko saatetaan kiskon muodostavan teräsmateriaalin varsinaisen myötörajan ylittävän vetojännityksen alaiseksi jännitysarvoon asti, joka vastaa 10 koko kiskon totaalista plastista deformoitumista, minkä jälkeen kiskoon kohdistettu vetojännitys poistetaan, jolloin mainittu vetojännitys poistamisensa jälkeen aikaansaa ainakin 0,27 % suuruisen pysyvän venymän ja 1000 N/mm2 suuremman vetolujuuden omaavaan teräkseen ± 100 N/mm2 pienem-15 män pituussuuntaisen jäännösjännityksen sekä 1000 N/mm2 tai sitä pienemmän vetolujuuden omaavaan teräkseen ± 50 N/mm2 pienemmän pituussuuntaisen jäännösjännityksen.

Tämän vedolla tapahtuvan kiskon kokonaan plastisen deformaation ansiosta ei oikaisutoimenpiteellä luoda jään-20 nösjännityksiä ja ennalta olevia jäännösjännityksiä vähen netään .

Toisin sanoen kiskon jäännösvenymä 0,3 % vedon lopettamisen jälkeen takaa yllämainitut tulokset. Kiskon sisäisten jäännösjännitysten aleneminen alhaisiin arvoihin 25 lisää kiskon sitkeyttä ja väsymyskestävyyttä. Itse asiassa, kun kisko asetetaan raiteelle, sitä rasitetaan pitkiin hitsattuihin tankoihin liittyvien jännitysten lisäksi liikenteestä johtuvilla jännityksillä. Niin kauan kun näiden jännitysten kombinaatio ei ylitä kiskolla ennalta olevien 30 alkusäröjen sietorajaa, ne eivät johda sen murtumiseen, mistä johtuu kiinnostus saada kiskoja, joilla olisi niin pienet jäännösjännitykset kuin mahdollista.

On todettu, että jäännösjännityksiä ei voi vähentää enemmän merkittävästi niin pian kun kiskon muodostava ma-35 teriaali on joutunut totaalisen plastisoinnin alaiseksi. Näin ollen ei ole välttämätöntä saattaa kiskoa yli 1,5 % 7 84563 jäännösvenymää vastaavien vetojen alaiseksi.

Keksinnön tunnuspiirteet ja edut ilmenevät paremmin seuraavasta edullisten suoritusmuotojen kuvauksesta. Kuvaus suoritetaan viittaamalla oheisiin piirustuksiin, 5 joissa - kuvio 1 esittää kiskon poikkileikkausta, jossa on osoitettu sen rakenneosat, neutraalitaso XX' ja vertikaalinen symmetriataso YY', - kuvio 2a on perspektiivinäkymä jäähdyttäjästä lähtevästä 10 kiskosta, - kuvio 2b on sivunäkymä samasta kiskosta, - kuvio 3 on teräksen jännitysvenymä-piirros, joka näyttää saadut jännitykset funktiona vallitsevista venymistä, - kuvio 4 esittää jäähdyttäjästä lähtevälle kiskolle kis- 15 kon eri osissa jäännösjännitysten vähenemistä osoittavan kaavion funktiona suhteellisesta jäännösvenymästä, - kuvio 5 esittää kehystetyssä yläosassaan kiskonkappa-leen, joka leikataan sahauksella pituuteen L, jota käytetään sisäisten jännitysten olemassaolon todentamiseen, ja 20 kaavion, joka näyttää sisäisten jännitysten tilan empiiri sen vertailun tulokset ja kiskon pään poikkeaman, kiskojen, joita ei ole oikaistu, ja jotka on oikaistu rulla-koneilla tai oikaistu keksinnön mukaisesti, - kuviot 6a ja 6b näyttävät kukin UIC:n luonnonkovan B 25 kiskon murtopinnan, joka on oikaistu rullilla tekniikan tason mukaisesti (kuvio 6a) ja samanlaatuisen kiskon, joka on oikaistu keksinnön mukaisesti (kuvio 6b) kuvion 6b näyttäessä, että väsymissärö ennen kiskon murtumista vetämällä on suurempi kuin rullilla oikaistussa kiskossa, joka 30 näyttää selvästi korostuneemman haurauspiirteen, - kuvio 7 esittää säröilykäyrät 11 ja 12, joissa säröilyä on verrattu särön etenemisellä toistuvan taivutuksen kokeen aikana erikoiskoville seostetuille kiskolaaduille (UIC luonnonkova, R,, <1100 N/mm2). Nähdään, että vetämällä 35 oikaistun kiskon väsymiskestävyys (käyrä 12) on suurempi kuin rullilla oikaistun kiskon (käyrä 11) väsymiskestä- 8 84563 vyys, - kuviot 8a-8b-8c-8d näyttävät erikoiskovan seostetun (Rm > 1080 N/mm2) kiskon neljän näytteen murtopinnat vastaavasti oikaistuna rullilla vetämällä, ei oikaistuna (kä-5 sittelemättömänä jäähdyttäjästä) ja oikaistuna rullilla ja sen jälkeen oikaistuna vetämällä. Nähdään, että keksinnön vetomenetelmä poistaa kaikki säröilyhaurauden merkit, - kuvio 9 näyttää kuvioiden 8a, 8b, 8c ja 8d kiskonäyttei-den säröilykäyrät.

10 Jäähdyttimestä tulevalla kiskolla 1 on tasosta poikkeavan käyrän muoto (kuvio 2a ja b). Pään 2, kaulan 3 ja kannan 4 muodostavien laippojen eli vastaavasti laipat CC', AA' ja PP', pituudet ovat erilaiset. Keksinnöllä on periaatteena saattaa kisko vetorasituksen alaiseksi molem-15 mistä päistään, mikä saattaa kaikki laipat, jännityksen sigma (σ), joka on suurempi kuin Rp 0,2:11a (kuvio 3) merkitty 0,2 %:n venymisraja vaikuttaessa, ottamaan saman pituuden kyseisen kiskoteräksen kokonaan plastisessa alueessa. Tätä toimenpidettä varten välttämätön suhteellinen 20 venymä täytyy olla suurempi vähiten pidentyneelle laipalle kuin suhteellinen venymä, joka vastaa kulmaa, jossa alkaa teräksen plastisuus. Oikaistavaan kiskoon kohdistetaan siis kimmorajan ylittävä vetorasitus, niin että rasituksen poistamisen jälkeen saadaan vähintään 0,27 % pysyvä veny-25 mä. Tämä pieni jäännösvenymä mahdollistaa suorien kiskojen saamisen vahingoittamalla materiaalia vähemmän kuin rul-laoikaisulla. Koska kiskojen kaarevuus ei aina ole sään-nölllinen tiettyjen tankojen koko pituudelta, voidaan havaita paikallisia kaarevuussäteitä, jotka ovat pienempiä 30 kuin kaarevuussäde kokonaisuudessaan. Muutamien kymmenes-osaprosenttien luokkaa olevalla jäännösvenymällä voidaan lyhyemmät mutkat tasoittaa ja sitäkin suuremmalla syyllä pitemmät mutkat. Jäähdytyksestä johtuvien jäännösjännitysten olemassaolosta seuraa kiskon laippojen pituuksien eri-35 laisuudet. Kiskon oikaisu kaikkien plastisella venyttämisellä ensisijaisesti lyhyempien laippojen plastisella ve-

II

84563 9 nyttämisellä johtaa sisäisten jäännösjännitysten laukeamiseen teräksessä. Kuvio 4 näyttää esimerkin pitkittäisten jäännösjännitysten kehittymisestä suhteellisen jäännösve-nymän funktiona tavallista laatua olevalle teräkselle. Ku-5 vion 4 kaavion abskissalla näkyy jäännösvenymä ε ja or-dinaatalla pitkittäinen jäännösjännitys σ (- puristukselle, + vetojännitykselle), N/mm2. Käyrä 5 esittää kannan jäännösjännitystä ja käyrä 6 kiskon pään jäännösjännitystä. Todetaan, että jäännösjännitykset jäävät vakioksi ja 10 korkealle tasolle niin kauan kuin kiskon vetorasitus tapahtuu teräkseen elastisella alueella (r :n arvo ^ 0,185 %) ja että jäännösjännitykset vähenevät tasaisesti elastisen alueen ulkopuolella saavuttaakseen vakiominimiarvot alkaen luokkaa 0,27 % olevasta j äännösvenymästä.

15 Ymmärretään helposti, että jäännösvenymän alue ve- nymisrajan (ε = 0,2 %) ja minimaalisten jäännösjännitysten välillä (tässä σ ~ 10 N/mm2 kun ε ~ 0,27%) on epävarmuus-alue, jota siis on vältettävä ja että lähtien minimaalisten jäännösjännityksen arvoista (lähtien c * 0,27 % tai 20 0,3 %) jäännösvenymän lisäys ei tuo enää mitään merkittä vää parannusta tässä suhteessa, paitsi lisäämällä kimmo-rajaa muokkauslujittumisefektillä, joka kimmorajan kohottaminen voidaan haluttaessa suorittaa: esimerkiksi luon-nonkovalle UIC:n laadulle A tai laadulle AREA kimmorajan 25 kohoaminen on luokkaa 100 N/mm2 1 %:n jäännösvenymän lisäystä kohti.

Toisin sanoen suhteellinen jäännösvenymä 0,3 % riittää tässä tapauksessa 10 : l:een. Jäännösjännitysten arvot, jotka on saatu niin kutsutuilla reikä- ja poramene-30 telmillä viitteillä 073 D 09, 236 D 23 ja 150 C 13 merkityille kiskoille, jotka on vedetty keksinnön mukaisella menetelmällä ja viitteillä 073 B 10,236 D 23 ja 150 C 13 merkityille kiskoille, jotka on saatu samasta valusta ja olleet jäähdyttimessä ensimainittujen välittömässä lähei-35 syydessä ja oikaistu rullakoneilla tekniikan tason mukaisesti, on annettu seuraavissa taulukoissa I-III: 10 84563 __ [—g O Q) l C co co _

G x -H fO

ad >i m 2 o ad p c 3 o ό -H 0 !Z* + ^ C Jsd © <#> CO®

Λ ϋ H

C'' n

O

(0

ad CO O O

h x co ^ n Ή (0 O 5 + + ad σ> ε Ό e o o) ^ «3 b > z

P D

03----

> CO I

H f- Λ

„ DO D

O CO P

* -h o x co <o ^ o

X Id .X Id -H CO g ·—I

D Λ CO ε μ co | I

H -H -H D ® \ 2 o « b a co £ <d

Eh______ co

•H CO

<d d

CD O O

O ό σι m

Jd (d (N

O id

>4 rH

id co o o X co co in id O « es + o ε ό g +

i—i d) E

CD _Z_____ co i

DO D

CO P

•HO X CD (d im O O

idJdid-HCDH vo o λ: co e k co g es es

•H -H D Φ \ I I

O !>! b ft Μ Z_____._________ V «.

rH (N

b b

co i co I

>i CO >i -H

P -H Id P H (0 •h « en -h id co C p co e id co C p id C x cd ad -h e ad -h e

Π *i C *r“) p C

ad P D ad U D

ad -h d ad d) D

Oi Oi II) CD > CO

n 84563 II i ι C c « 10 jg m 2 to o o •n μ c H ** 00 _ <0 <#> x w m <u w <n «· g o ε o o

Ο Ό Ε 00 CM

- a) \ + + <o e> > 2 H 00---

H CM I

o a; 'O Q 3 a) -μ > VO X CO <0 rt _ 00 (0 -H CO E o o

3 (N E l-l CO g H H

co 3 a) t i •HO o a (0 2 (0 χ x to

Η -H

o hi____

CO

3 I I 3

0 to -ι-) m O

x -h to m in 0 (0 (0

hi C H

(0 <#> to X to Ne in o

00 (0 0 5 M’ »—I

E Ό \ + + n id CD ~

W H 00 t> > A

H CM---- 0 ο ι

X Ό Q X

XV 3 3 > vo μ

h oo x CO (0 M

3 3 CM <0 -H CO E O O

10 CO EMtOE OM >*·

Eh -H O 3 0) \ I I

<o x o a to 2 x m

•Η -H

Q hi_________________ _ _ _

CO

3 1 I 3 O to m a: -h <0 o o 0 <0 (0 m 00

hi C 1—1 00 *—I

(0

CO

X to (S,

(0 O E

Ε Ό E O O

00 <D \ -M1 00 OM O > 2 0M + + a____

lO I

oo a: 3 om 3 co μ to •H O X CD CD M o o ioa:<o-hcoe -m1 m

ASCOEHOJE Ή H

μ -H 3 d) N I I

o hi o a 2___

CO CO I

Sm N -h μ ίο μ h to

•H CO μ (0 CO

G I CO G (0 CO

G co (0 c a: (0

*0 3 G *0 μ C

T-) ,-ι 3 c -o im μ c sd b μ 3 ad b H 3 KO -H 3 «3 0) 3 _a_a co a_> co 12 84563

C

α>

μ I

m mm O Sh μ m μ in C μ to 3 co co G μ G 3 aO C O Ό *0 G X (0 rt «3 O (0 r> x h <#>---

H O CO

(0 rH + ao CO + H X CO g H 00 (0 O 1 ao μ ε το \ e O) s: ao O b > μ ----------------------- O) o > in i

H X

3 3 co o μ

•H AS X m <0 <N rH [N

(0 CO (0 μ CO E (N M

X μ E (h CO E i i •H SC 3 0) ^ o b o* co £

H

M----

O

X

X i

3 CO

H -H CO

3 (0 3 (0 C 3 in in

H O -o (N rH

X (0 ^ rH

O (0

X rH

CO

tH —- - „ --——------ u <0

O CO

in x co es 3 H (0 O e 00 in CD E Ό S 04 04 μ O CD -T + + (0 X b > 2

x m A

μ μ------ O tai l * 3 μ

X CO (0 im CO

ίο μ m g ^ m ε (h co ε μ co

3 <D \ I

_b Oi co z__I__

CO (0 I

Sh Sh μ μ co μ h co

μ co μ (0 CO

G I CO e (0 CO

C rH CO (0 C M Ai (0

ao b 3 C ao b μ G

T-> 3 G n μ G

ao μ 3 aO U 3 ao μ 3 ao 0) 3

(¾_& co Ph_> CO

II

13 84563

Yhteenvetona nähdään, että suhteelliselle jäännös-pitenemälle 0,3-1,0 % jäännösjännitysten taso on ainakin 5-10 kertaa pienempi oikaisemalla vetomenetelmällä kuin oikaisemalla rullamenetelmällä ja että mitattujen jäännös-5 jännitysten arvojen hajonta menetelmällä on viisi kertaa pienempi kuin rullaoikaisumenetelmässä.

Nämä koetulokset on voitu todentaa eri laboratorioiden (SACILOR, IRSID) erilaisten menetelmien mukaan suoritetuilla jännitysmittauksilla.

10 Sisäisten jäännösjännitysten laukeamista tapahtuu siinä määrin, että laboratoriot eivät näe merkittäviä eroja vetämällä oikaistujen kiskojen jännitystasossa ja veny-mämittarien kalibroinnissa käytettyjen jännityksistä päästettyjen vertailumateriaalien jännitystasossa. Esimerkiksi 15 rullamenetelmässä on melko voimakkaita puristusjännityksiä kaulassa niin pituus- kuin vertikaalisuunnassakin, jolloin voimakkaat vetojännitykset päässä ja kannassa tasapainottavat nämä jännitykset erityisesti pituussuunnassa. Oikaisussa vetomenetelmällä jäännösjännitykset ovat selvästi 20 heikompia ja paljon tasaisempia. On huomautettava, että leikkausmenetelmällä (sanottu YASOJIMA ja MACHII:n (1965) menetelmä, jota muun muassa on käyttänyt UIC:n Tutkimus-ja koelaitos OFFICE de RECHERCHE et D'ESSAIS tutkielmassaan C53 "Jäännösjännitykset kiskoissa") mitatut jännityk-25 set on tyydyttävällä tavalla vahvistettu niin sanotuilla reikä- ja poramenetelmillä. Sisäisten jännitysten laukeamisen empiirinen toteaminen on suoritettu kokeen avulla, jossa pää erotetaan muusta profiilista ja sen poikkeamaa f mitataan sahauspiston L etenemän mukana (kuvion 5 ylä-30 osassa kehystetty kaaviokuva). Tämän kokeen sovellettuna kiskolle UIC 60 NDB tulokset on esitetty kuvion 5 kaavoissa, jonka abskissa osoittaa sahauspiston pituuden L ja jonka ordinaattaa näyttää sahatun pään erottumista tai poikkeamaa f millimetreissä muuhun kiskon runkoon nähden 35 kiskon päässä.

14 84563 Käyrä 7 näyttää, että rullaoikaistulla kiskolla UIC 60 NDB on selän poikkeama 2 mm vastaten sahattua pituutta L 500 mm ja käyrä 8 näyttää poikkeaman f, joka vaihtelee samalle, mutta oikaisemattomalle kiskolle välillä 0-8/10 5 mm. Käyrät 9 ja 10 näyttävät, että vetämällä 0,3 % ja 1 % jäännöspitenemään oikaistuilla kiskoilla on vastaavasti poikkeama f 2/10 - 1/10 mm (leveä sulkeutuminen) sahatulla pituudella L 500 mm. Arvojen £ suhteeksi saadaan luokkaa 1 : 10reen keksinnön menetelmän hyväksi. Luokkaa 0,3 % 10 oleva suhteellinen minimi jäännösvenymä näyttää välttämättömältä sisäisten jännitysten maksimaalisen laukeamisen saavuttamiseksi ja ei näytä siltä, että yli 1,5 %:n jään-nösvenymä toisi lisäetuja.

Kiskon vetäminen yli venymisrajansa Rp012 saattaisi 15 saada pelkäämään materiaalin vaurioita niiden voidessa tuoda mukanansa mahdollisten poikittaisten väsymissäröjen nopeamman etenemisen. Väsymistesti 4:ssä pisteessä taivuttamalla on näyttänyt, että niitä ei ole. Tämä testi koostuu päästä ennalta lovetun kiskonkappaleen saattamisesta 20 vuorottaisen taivutuksen kohteeksi 1,400 m:n perustalla 10 Hertsin taajuudella luokkaa 14 tonnia särön alkamisjakson aikana ja 9 tonnia särön etenemisjakson aikana olevan kuorman alaiseksi sovellettaessa kuorma päälle kahdessa 150 mm etäällä toisistaan olevassa pisteessä, jotka si-25 jaitsevat symmetrisesti keskeisen poikittaisen loven molemmin puolin.

Tarkkaillaan väsymissärön etenemistä lovesta lähtien venymämittarilla ja sähköisellä menetelmällä, joka perustuu kiskon vastuksen muuttumiseen särön etenemisen 30 aikana. Sovellettujen jännitysten amplitudin muutoksilla varmistetaan sarja merkkejä tuotetuille kerääntyneille jaksoluvuille ja piirretään käyrä, joka antaa särön syvyyden p toteutuneiden jaksojen lukumäärän N funktiona.

Tämä testi on sovellettu ensimmäisessä esimerkissä 35 kahdelle luonnonkovaa laatua B olevalle UIC 60 kiskon- il i5 84563 kappaleelle, jotka ovat samasta tangosta peräisin, toinen rullaoikaistu, toinen oikaistu vetämällä. Kuvio 6a näyttää, että rullaoikaistulla kiskolla on pinta, jossa on melko kapea väsymissärö ja pinnalle on levinnyt hauraita 5 hyppäyksiä; kuvio 6b esittää vetämällä oikaistun kiskon tunnusomaisen ulkonäön, joka näyttää pinnan, jossa on selvästi kehittyneempi väsymissärö ja pinnalla ei ole hauraita hyppäyksiä. Allaoleva taulukko IV näyttää, että särön alkamiseen välttämättömien jaksojen lukumäärä ja sen ete-10 nemiseenvälttämättömien jaksojen lukumäärä on samoissa koeolosuhteissa selvästi suurempi vetämällä oikaistun kiskon tapauksessa, mikä on todistus paremmasta sitkeydestä ja siis lisääntyneestä turvallisuudesta.

15

Taulukko IV

RullaoikaisuiOikaisu Ero %:eissa j vetämällä 20__j__

Jaksojen lukumäärä alkamiseen 350 000 ! 500 000 142 25 Jaksojen lukumäärä j etenemiseen, kunnes 1 syntyy selvä murtuma 750 000 1 050 000 140 Särön kriitillinen i 30 syvyys mm:einä 25 | 28 112 i -1-1-1-1

Kuvion 7 käyrät 11 ja 12 näyttävät samat edel-35 lisessä taulukossa IV mainitut relaatiot p * f (n). Huomataan, että suhteella : Väsymispinta (oikaisu vetämällä) Väsymispinta (rullaoikaisu) on arvo 1,55.

40 16 84563

Aiemmin mainittu testi suoritettiin, toisessa esimerkissä, neljälle kiskonkappaleelle 136RE, jotka ovat seostettua eli kromi-pii-vanadiini laatua murtolujuudeltaan R,, 2: 1080 N/mm2 ja peräisin samasta tangosta, jolloin 5 voitiin verrata seuraavien eri tilojen väsymiskäyttäyty-mistä.

- rullaoikaistu, - vetämällä oikaistu, - ei oikaistu (suoraan jäähdyttäjästä), sekä 10 - rullaoikaistu ja sitten oikaistu vetämällä.

Kuvio 8a näyttää rullaoikaistun kiskon murtopinnan puolihauraan aspektin, missä ei havaita väsymispintaa; kuvio 8b näyttää vetämällä oikaistun kiskon suuren väsy-mispinnan; kuvio 8c näyttää oikaisemattoman kiskon väsy-15 mispinnan, joka on hyvin vähän pienempi, kuin edellinen; kuvio 8d näyttää, että edeltävän rullaoikaisun jälkeen suoritettu oikaiseminen vetämällä palauttaa kauniin väsy-mispinnan ulkonäön.

Alla oleva taulukko V näyttää vetämällä suoritetun 20 oikaisun tuoman hyvin selvän parannuksen alkujaksojen lukumäärään ja etenemisjaksojen lukumäärään suhteessa rulla-oikaisuun.

Taulukko V 25

Rulla- El VetHmRllM Rullaoikaistu Ja

oikaistu oikaistu oikaistu sitten vetHaMllA

oikaistu 30 Alkujaksojen lukumäärä 400 000 420 000 850 000 1 150 000

Etenemisjaksojen lukumHHrä selvään murtumiseen asti 950 000 1 500 000 1 250 000 1 400 000 35_____ 9*r8n kriitillinen 26 27 26 28 yvyya aa puollhauraa

II

i7 84563

Kuvion 9 käyrät 13-16 näyttävät edellisessä taulukossa V mainitut samat relaatiot p = f (n) teräksessä 136 RE koostuville ja rullaoikaistuille (käyrä 13), oikaise-5 mattomille (käyrä 14), vetämällä oikaistuille (käyrä 15) ja rullaoikaistuille ja sitten vetämällä oikaistuille (käyrä 16) kiskoille. Taulukossa V ja kuvion 9 käyristä 13 ja 16 näkyy hyvin selvästi, että kiskon vastustuskykyä säröjen etenemistä kohtaan parannetaan vielä enemmän, kun 10 rullaoikaistu kisko saatetaan vedon alaiseksi keksinnön mukaisella jäännösvenymällä ottaen huomioon jäännösjännitysten laukaiseminen.

Keksinnön mukaan oikaistujen kiskojen säröilynopeu-den käyttäytymisen paraneminen on liitettävä jäännösjänni-15 tysten vähenemiseen ja erityisesti päähän aiheutuneiden jäännösvetojännitysten lähes täydelliseen häviämiseen rul-laoikaisun tapauksessa. Tämä keksinnön oikaisumenetelmällä aikaan saatu jäännösjännitysten väheneminen mahdollistaa lukuisten erityisesti raskaasti kuormitettujen (kuten kai-20 vosraiteet) rautatieverkostojen toiveiden tyydyttämisen, jotka pitävät jäännösjännityksiä vastuullisina raiteilla ilmenneille vaarallisille murtumille. Keksinnön mukainen oikaisu vetämällä parantaa huomattavasti kiskojen väsymiskestävyyttä suhteessa rullaoikaistuihin kiskoihin.

25 Oikaisu vetämällä tuo esiin lisäksi metallin kimmo- rajan kohottamisen edun, päinvastoin kuin rullaoikaisume-netelmä, jolla on taipumuksena alentaa sitä. Tämä etu on erityisen tärkeä päälle, sillä korkeampi kimmoraja mahdollistaa paremmin vastustaa plastista virtausta, jonka ras-30 kaasti kuormitetut pyörät voivat luoda kiskon pyörintäpin-nalla. Tämä kimmorajan kohoaminen tyyppiä UIC 90 A tai B, AREA oleville teräslaaduille ja vastaaville on luokkaa 100 N/mm2 1 % venymälle. Tämä ominaisuus havaitaan kaikissa teräksissä mukaanluettuna erikoiskovat seostetut tai käsi-35 tellyt teräkset. Kimmorajan poikkeama rullamenetelmän ja is 84563 vetomenetelmän välillä voi tavallisesti olla 20 %.

On todettu, että tämä kimmorajan kohoaminen tapahtuu ilman plastisuuskriteerien (tasainen venymä ja kurou-ma) tai sitkeyskriteerien (Klc kriitillinen jännitysinten-5 siteettitekijä) huononemista.

Jäännösvenymän mittaamiset tietylle lukumäärälle pitkin kiskoa merkityille pituusväleille ovat näyttäneet, että osittaiset jokaiselle välille mitatut jäännösvenymät ovat vakioita ja kaikki yhtä suuria kuin kiskolle saatu 10 kokonainen jäännösvenymä. Kiskojen pituudella ei havaita paikallisen kuroutumisen vaikutusta. Korkeuden menetys on tasainen kiskon koko pituudella, samoin kuin kannan leveyden menetys. Havaitut pienet dimensioiden vaihtelut kompensoidaan, kuten rullaoikaisun tapauksessa etukäteen 15 valssikoneen sopivalla kalibroinnilla, mikä mahdollistaa mittatoleranssien kunnioittamisen ainakin yhtä helposti, kun rullaoikaisumenetelmällä. Viimeksi mainitussa menetelmässä kaikesta huolimatta jää mittojen epätasaisuuksia, sillä ääripäät säilyttävät valssauksesta peräisin olevat 20 mitat.

Il

Claims

1. Menetelmä pitkänomaisen profiilin oikaisemiseksi ja jännityksen poistamiseksi, jossa menetelmässä pitkän- 5 omainen profiili saatetaan tämän materiaalin myötörajan ylittävän vetojännityksen alaiseksi jännitysarvoon asti, joka vastaa koko pitkänomaisen profiilin plastista defor-moitumista, minkä jälkeen jännitys poistetaan, tunnet t u siitä, että pään, kaulan ja kannan käsittävän teräks-10 isen rautatiekiskon oikaisemiseksi ja jännityksen poistamiseksi kisko saatetaan kiskon muodostavan teräsmateria-alin varsinaisen myötörajan ylittävän vetojännityksen alaiseksi jännitysarvoon asti, joka vastaa koko kiskon totaalista plastista deformoitumista, minkä jälkeen kiskoon 15 kohdistettu vetojännitys poistetaan, jolloin mainittu vet-ojännitys poistamisensa jälkeen aikaansaa ainakin 0,27 % suuruisen pysyvän venymän ja 1000 N/mm2 suuremman vetolujuuden omaavaan teräkseen ± 100 N/mm2 pienemmän pituussuuntaisen jäännösjännityksen sekä 1000 N/mm2 tai sitä pienem-20 män vetolujuuden omaavaan teräkseen ± 50 N/mm2 pienemmän pituussuuntaisen jäännösjännityksen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kisko saatetaan vetojännityksen alaiseksi, joka poistamisensa jälkeen aikaansaa pysy- 25 vän venymän, joka on korkeintaan 1,5 %.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kisko saatetaan vetojännityksen alaiseksi, joka poistamisensa jälkeen aikaansaa pysyvän venymän, joka on välillä 0,5 ja 0,7 %. 30

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että kisko ensin oikaistaan rullien avulla, ennenkuin se saatetaan vetojännityksen alaiseksi, joka aikaansaa pysyvän venymän, joka on yli 0,3 %. I 35 20 84563