SU1232125A3

SU1232125A3 - Способ правки профилей

Info

Publication number: SU1232125A3
Application number: SU833550648A
Authority: SU
Inventors: Ив Дерош Раймон; Бурдон Ив; Фаессель Андре
Original assignee: Сасилор (Фирма)
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1983-02-10
Publication date: 1986-05-15
Also published as: IT1165545B; ZA83536B; DD206742A5; US4755238A; ES519882A0; DE3223346C2; IT8367190A0; CS111883A2; LU84583A1; FI84563C; KR840003718A; GB2115326A; PT76210B; AR230791A1; ATA10583A; FR2521883A1; US4597283A; FI84563B; EG15932A; SE8300905D0

Description

1232

Изобретение относитс к окончательной обработке профилей, например железнодорожных рельсов, а именно к релаксации напр жений и к правке рельсов, изготовленных из сталей j обычных марок, подвергнутых термообработке , или из особо прочных легированных сталей.

Целью изобретени вл етс обеспечени правки железнодорожного рель- 10 са, изготовленного из стали с сопротивлени ми , превышающими 1000 Н/мм, и с сопротивлени ми менее 1000 Н/мм.

Способ предусматривает воздействие на стальной рельс раст гивающего 15 напр жени , превышающего предел упругости стали до величины напр жени , соответствуюш;ий общей пластической деформации всего рельса.

Благодар полной пластической де- 20 формации рельса вследствие раст жени не создаетс остаточных напр жений при вьшолнении правки и снижаютс остаточные напр жени , имеющие место до правки.25

Дл сталей известных качеств и марок , подвергнутых или нет термической обработке получают величины продольных остаточных напр жений.:менее +100 Н/мм дл марок рельсовой стали зо прочностью R /1000 Н/мм и менее +50 Н/мм дл марок рельсовой стали прочностью R 1000 Н/мм, начина с момента, когда пластическа деформаци вследствие раст жени рельса соответствует остаточному удлинению пор дка 0,27%.

Остаточное удлинение рельса 0,3% после ослаблени усили разр жени гарантирует получение приведенных выше результатов. Снижение внутренних остаточных напр жений рельса повышает в зкость и сопротивление усталостным напр жени м.

Остаточные напр жени не могут , быть уменьшены значительным образом, начина с момента, когда вс совокупность материала, образующего рельс, начинает претерпевать общую пластификацию. Поэтому не следует подвергать рельс действию усилий раст жени , соответствуюш 1х величинам остаточного удлинени , превьш1аю- щим 1,5%.

На фиг. 1 представлен рельс, попе- речное сечение; на фиг. 2 - рельс, выход щий из охладител ; на фиг.З - иаграмма, показьшакнца кривую напр 125- 2

жений, получаемых в зависимости от созданных удлинений; на фиг.. 4 - схема снижени остаточных напр жений в различных составл ющих част х рельса в зависимости от степени остаточного удлинени дл рельса, выход щего из охладител ; на фиг. 5 - диаграмма, показьшающа результаты эмпирического сравнени состо ни остаточных напр жений вследствие надпилов шейки и отклонени головки дл концов невыправленных рельсов, рельсов , выплавленных на роликовых правильных машинах, и рельсов, вьтрав- ленных по предлагаемому способу; на фиг. 6 - сравнение кривых растрескивани от распространени трещины во врем испытаний на знакопеременный изгиб, проведенных на рельсах из особо прочной легированной стали (естественно высокоуглеродистой стали UIC, R 1100 Н/мм2; на фиг. 7 - поверхности разрьша четырех образцов рельса из особо прочной стали (R -; 1080 Н/мм), соответственно выправ ленных с помощью роликов, выправленных раст жением, невьтравленных (сырой материал из охладител ) и вьшрав ленных с помощью роликов с последующим раст жением.

Рельс 1, выход щий из охладител , имеет форму левой кривой. Следователно длина образующих волокон головки 2, шейки 3 и подошвы 4 рельса 1 (волкон СС , ДА и РР ) неодинакова . Сущность изобретени состоит в том, что рельс на каждом из его концов подвергают воздействию усили раст жени , которое выравнивает длину волокон под действием напр жени (6 ) превьпианщего предел упругости на 0,2% (RP 0,2}. Степень удлинени , необходима дл этой операции, должна быть дл наименее выт нутого волокна Bbmie степени удлинени , соответству- ющей изгибу начала пластификации стали . Тогда к выправл емому рельсу прилагают усилие раст жени , превьщ1аю- щее предел упругости, таким образом, чтобы получить после ослаблени усили остаточное удлинение по меньшей мере 0,27%. Это небольшое остаточное удлинение позвол ет получить пр мые рельсы с меньшим повреждение материала , чем при правке с помощью роликов . Поскольку кривизна рельсов не всегда одинакова по длине заготовок, в отдельных местах могут иметь место радиусы кривизны, меньшие общего ра312

диуса. Остаточное удлинение пор дка нескольких дес тых процента позвол ет устранить наиболее короткие и боле.е длинные складки. Существование внутренних напр жений вследствие охлаж- дени обусловливает различную длину волокон в рельсе. Правка рельса пластическим удлинением всех волокон и предпочтительным пластическим удлинением наиболее .коротких волокон приводит к релаксации внутренних остаточных напр жений стали. На фиг. 4 приведен пример развити остаточных продольных напр жений в зависимости от степени остаточного удлинени дл рельса из обычно примен емой марки стали, где, на абсциссе - остаточное удлинение , а на одинате - продольное остаточное напр жение S (- дл сжати , + дл раст жени ). Крива 5 характеризует остаточное напр жение подошвы, а крива 6 - остаточное напр жение головки рельса. Остаточные напр жени остаютс посто нными и высокими до тех пор, пока усили раст жени , прилагаеьшш к рельсу, располагаютс в области упругости стали ( 0,185%): остаточные напр жени равномерно уменьшаютс за пределами области упругости, достига посто н- ных минимальных величин, начина с остаточного удлинени пор дка 0,27%.

Область остаточного удлинени , заключенна между пределом упругости ( 0,2%) и минимальными значени ми остаточных напр жений (в данном слу- чае Н/мм дл (5йО,27%), вл етс областью погрешности. Начина с минимального значени остаточного напр жени (j;0,27% или 0,3%), увеличение остаточного удлинени не дает положительных результатов. Если это не повышение предела упругости вследствие холодной деформации, то повышение предела упругости может быть произведено по желанию: например, дл естественно высокоуглеродистой стали марки А нормы UIC или дл марки AREA повьппение предела упругости составл ет пор дка 100 Н/мм дл дополнитель ного остаточного удлинени 1%, т.е. степени остаточного удлинени 0,3% в данном случае достаточно дл сн ти остаточных напр жений или дл их уменьшени ,в отношении пор дка 10:1,

Результаты измерений, полученные методом резки, подтверждаемые методами отверждени и сверла, остаточных

5 10 t5 20 5 Q

5

0

5

125.4

напр жений рельсов, выправленных, по известному (с помощью роликов) и предлагаемому способам соответственно 073 В 10 и 073 D 09 приведены в табл. 1; рельсов 236 D 23 - в табл. 2, реаьсов 150 С 13 - в табл.3.

По сравнению с известным способом правки рельсов предлагаемый способ при степени остаточного удлинени 0,3% - 1,0% обеспечивает снижение уровн остаточных напр жений по меньшей мере в 5-10 раз и разброса величин остаточных напр жений в 5 раз.

Релаксаци внутренних остаточных напр жений такова, что нет существенной разницы между уровнем, напр жений рельсов, выправленных раст жением , и уровнем напр жений материалов с ослабленными напр жени ми,служащих эталонами при эталонировании тензометрических датчиков. Например, при способе правки с помощью роликов напр жени сжати достаточно большие как в продольном, так и в поперечном направлени х в шейке рельса и в местах соединений, причем эти напр жени уравновешиваютс , особенно в продольном направлении, сильными напр жени ми раст жени в головке и подошве рельса. При способе правки раст жением остаточные напр жени слабее и намного более равномерны.

Эмпирическа проверка релаксации внутренних напр жений, возникших вследствие правки р-аст жением, заключаетс в отделении головки рельса от остального профил и в измерении его отклонени f на стыке по мере продвижени вперед линии пропила. Результаты испытаний, проведенных на рельсе UIC 60 NDB, представле:4ы на диаграмме фиг. 5, абсцисса которой указывает длину L пропила, а ордината - отклонение f головки с пропилом относительно остальной части рельса на его стыке.

Крива 7 показывает, что рельс UIC 60 NDB, выправленный с помощью роликов, имеет отклонение головки f 2 мм при длине пропила L 500 мм, а крива 8 - отклонение f невыправленного рельса измен кщиес от О до 0,8 мм. Кривые 9 и 10 показывают,что рельсы, выправленные раст жением при остаточном удлинении 0,3-1%, имеют отклонение f соответственно 0,2 и -0,1 мм (небольшое перекрытие) при длине пропила L 500 мм. Найдено отношение величин f пор дка 1:10 в пользу предлагаемого способа. Минимальна степень остаточного удлинени пор дка 0,3% необходима дл получе- НИН максимальной релаксации внутренних напр жений: степень у;т;линени больше 1,5% не дает дополнительных преимуществ.

Испытани на усталость состо т в том, что отрезок рельса с надпилом на головке подвергают знакопеременному изгибу на базе 1,400 м при частоте 10 Гц под нагрузкой пор дка 14 т в период инициировани растрес- кивани и 9 тн в период распространени растрескивани , прилагаемой к головке в двух отсто щих одна от другой на 150 мм точках, расположенных симметрично по обе стороны цент- рального поперечного пропила.

Распространение усталостной трещины , начина от пропила регистрируес с помощью тензометрических датчик с использованием метода, называемого электрическим и основывающегос на изменении сопротивлени рельса в процессе развити трещины. Путем изменени амплитуды прилагаемых напр жений производ т р д отметок по числу дан- ных суммарных циклов и стро т кривую показьшающую глубину трещины Р в зависимости от числа N осуществленных циклов.

В первом примере испытани проведны на двух отрезках рельса UIC 60 марки Б из естественно высокоуглеродистой стали, полученных из одной и той же заготовки, один из которых вьтравлен с помощью роликов, а дру- гой - раст жением.

В табл. 4 показано, что число циклов, необходимых дл инициировани растрескивани , и число циклов, необходимых дл его распространени , при равных услови х испытаний, значительно вьппе при правке раст жением, что свидетельствует о лучшей в зкос- т и и, следовательно, повьшенной надежное ти;

Из фиг. 6; следует, что сопротивление усталостным напр жени м рельса, вьшравленного раст жением (крива 12), выше такового рельса, выправлен-55 ного с помол(ью роликов (крива 11) отношение поверхностей усталости при правке раст жением и роликами составj

s 0

5 о

- д

5

0

5

л ет 1,55. Кривые 11 и 12 отображают данные табл. 4 ().

Во втором примере указанные испытани проведены на четырех отрезках рельса 136RE из легированной или хромкремневанадиевой стали с сопротивлением разрьшу 1080 Н/мм , полученных из одной и той же заготовки: выправленном роликами, выправленном раст жением, вьтравленном (сырой материал из охладител ), выправленном роликами с последующим раст жением.

В табл. 5 показано повьшение числа циклов инициировани и числа циклов распространени при правке раст жением сравнительно с правкой роликами .

Кривые 13-16 на фиг. 7 отображают данные табл. 5 (р f/N/) дл рельсов из стали 136 RE, вьшравленных роликами (крива 13), невыправленных (крива 14), выправленных раст жением (крива 15)и вьтравленных роликами с последующей правкой растжением (крива 16). Из табл. 5 и кривых 13-16 на фиг. 7 следует, что сопротивление рельса распространению растрескивани улучшаетс , когда рельс,выправленный роликами, подвергают правке раси жением с остаточным удлинением по предлагаемому способу дл релаксации остаточных напр жений.

Улучшение стойкости рельсов к скорости растрескивани св зано со снижением остаточных напр жений и, в частности, с квази-исчезновением остаточных напр жений раст жени ,возникающих в головке рельса в случае правки роликами. Снижение остаточ- ньЕХ напр жений позвол ет удовлетворить потребности железнодорожных сетей, в частности испытывающих большие нагрузки (например, шахтных путей ) . Правка раст жением значительно повьш1ает сопротивление рельсов усталостным напр жением по сравнению с правкой на роликовых машинах.

Правка раст жением обеспечивает, кроме того, повьш ение предела упругости металла в противоположность способу правки роликами, который имеет склонность снижать этот предел . Это преимущество имеет особую ценность дл головки рельса, поскольку более высокий предел упругости позвол ет создавать колеса с высокой

нагрузкой на полотно качени рельса. Повьшение предела упругости дл марок стали типа UIC 90 А или В, AREA и т.п. составл ет пор дка 100 Н/мм при удлинении 1%. Это свойство наблюдаетс дл всех марок стали,включа особо прочные легированные или обработанные стали. Расхождение предела упругости между способом правки роликами и способом правки раст жением составл ет 20%.

Повышение предела упругости происходит без ухудшени критериев пластичности (распредел емое удлинение и сужение) и в зкости (К , показатель критической интенсивности напр жени ) .

Произведенные измерени остаточного удлинени на р де баз с отмеченными отрезками по длине рельса показали , что частичные остаточные напр жени , замеренные на каждой из баз, вл ютс посто нными и равными общему остаточному удлинению, сообщенному

Основное

напр жение

вертикальное-150 -i-no 180 -40

2321258

рельсу. Не отмечаетс эффектов локального сужени по длине рельсов. Потер высоты равномерна по всем длине рельсов, так же, как и потер 5 ширины подошвы. Наблюдаемые незначительные изменени размеров предварительно компенсируютс ,как и в случае правки роликами, надлежащей калибровкой прокатным станом, что позво10 .л ет соблюдать допуски на размеры.

Изобретение предлагает рельсы, которые после правки имеют низкое остаточное напр жение, а именно: меньше +50 Н/мм (+50 Н/мм при раст же15 нии; - 50 Н/мм при сжатии) дл марок рельсовой стали (подвергнутых термообработке или нет) с сопротивлением раст жению R 61000 меньше +100 Н/мм (+100 Н/мм при

20 раст жении; -100 Н/мм при сжатии) дл .марок рельсовой стали (подвергнутых термообработке или нет) с сопротивлением раст жению R 7 1000 Н/мм2.

Таблица

65 50

-10 -10

+30 +20

АО 30

иниции

распро вного

лубина

350.000

500.000

750.000 1050.000

25

28

I Число циклов инициировани

Число циклов рас- пространени до вного разрьюа

Критическа глубина растрескивани , мм.

400.000 420.000 850.000 1.150.000

950.000 1.500.000 1.250.000 1.400.000

26 (полуломка )

27

26

28

500.000

142

140

25

28

112

27

26

28

фиг.2

///мм

,2

tpuf.3

%

«/««

f«

/ I

0..г

а.з

а

лГ

Т-Г

/Off гвв ш 4off -Q.,

Фие5

р.нм 30

20

11

ГО

rooo

ffiut. б

ж fff

р,мм 30

20

ГО

rooo

2000

Редактор И. Рыбченко

Составитель Н. Чернилевска

Техред В.Кадар . Корректор М. Шароши

Заказ 2664/60Тираж 783Подписное

ВНИИПИ Государственною комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раусшка наб.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Фиг. 7

Claims

СПОСОБ ПРАВКИ ПРОФИЛЕЙ,при котором профиль подвергают напряжению растяжения, превышающему предел упругости материала профиля, до ве- личины напряжения, соответствующей пластической деформации всего профиля, после чего напряжение растяжения снимают, отличающийс я тем, что, с целью обеспечения правки железнодорожного рельса, содержащего подошву, шейку и головку и изготовленного из стали марок с сопротивлениями, превышающими 1000 Н/мм², и с сопротивлениями менее 1000 Н/мм², напряжение растяжения снимают до достижения остаточного удлинения по меньшей мере 0,27% и продольных остаточных напряжений для указанных марок сталей соответственно менее +100 Н/мм² и g менее +50 Н/мм².

SU .„>1232125 АЗ