Hjulenes betydning for sikkerheten til T-banekjøretøyer
På grunn av sin høye effektivitet og høye kapasitet har jernbanetransport blitt etablert som et av de viktigste alternativene for å redusere trafikkbelastningen, spesielt i urbane områder. Selv om det ikke har vært noen større eller alvorlige sikkerhetsulykker, har utviklingen av industri og teknologisk fremgang virkelig økt betydningen av sikker togdrift. Hjulet er en av de viktige delene av t-banekjøretøyet. Egenskapene til T-banelinjer er mer komplekse enn høyhastighetstog, og hyppig bremsing og akselerasjon kan lett skade hjulene. Vanlige typer hjulskader inkluderer felgslitasje, slitebaneskraper, slitebaneslitasje, slitebaneflassing og felger som faller av. I tillegg kan den relative bevegelsen mellom hjulet og skinnen under hjulreparasjon føre til at slitebanen slites. Det er veldig viktig å studere glidefriksjonsytelsen til hjulet for å sikre togsikkerheten.
Laserkledningsteknologi
Laserbekledningsteknologi avsetter et overflatelag av metallegeringer på et underlag, som har mange potensielle bruksområder for å reparere deler med høy verdi og har sterk motstand mot slitasje og tretthetssprekker ved rullekontakt.
Laserbekledningsteknologi styrker materialet og gjør at underlagets overflate oppnår overlegen kvalitet. De fleste forskere mener at laserkledningsteknologi kan bruke ulike legeringspulvere til å produsere legeringsbelegg med slitestyrke, friksjonsreduksjon, korrosjonsbestandighet, utmattelsesbestandighet og oksidasjonsmotstand.
Å velge riktig legeringspulver er svært viktig for laserkledningsteknologi. Jern- og nikkelbaserte pulvere brukes ofte i spor- og hjulkonstruksjoner. Imidlertid er de to pulverene forskjellige i sammensetning, funksjon og egenskaper.
Analyse av tørrglidefriksjon og slitasjeegenskaper til Ni- og Fe-legeringer ved reparasjon av metrohjul
Det er forstått at forskerne sammenlignet ytelsen til Ni-baserte og Fe-baserte legeringsbelegg ved reparasjon av t-banehjul. ER9-materialet til jernbanehjul er belagt med Ni - og Fe-baserte legeringer ved hjelp av lasersmelteteknologi. Det resulterende belegget har tett mikrostruktur, ingen defekter, sprekker eller porer.
Forskerne brukte energidispersjonsspektroskopi (EDS), skanningelektronmikroskopi (SEM), 3D optisk topografi og røntgendiffraktometer (XRD) for å studere mikrostrukturmorfologien, grensesnittelementene og fasetypene til belegget.
De mekaniske egenskapene til belegget ble testet ved bruk av MFT-EC4000 frem- og tilbakegående elektrokjemisk slitasje- og friksjonstester og Vickers mikrohardhetstester. Ni-baserte belegg med (Ni, Fe), Cr23C6 og Cr7C3 faser og Fe-baserte belegg med -Fe, (Fe-Cr-Ni) og (Fe, Ni) faste løsningsfaser ble valgt.
I Ni-baserte legeringer forbedrer kromavsetning interatomisk binding og bidrar til styrking av fast løsning. I tillegg øker tilstedeværelsen av hard karbidfase og den faste løsningen i kledningsstrukturen materialets trykkstyrke og strekkfasthet.
I Ni-baserte legeringer forbedrer kromavsetning interatomisk binding og bidrar til styrking av fast løsning. I tillegg øker tilstedeværelsen av hard karbidfase og den faste løsningen i kledningsstrukturen materialets trykkstyrke og strekkfasthet.
Når limslitasje var den primære slitasjemekanismen, opplevde det Ni-baserte belegget mer alvorlig oksidasjon på slutten av slitasje- og friksjonstestene.
Hardheten til det Fe-baserte belegget er 715 HV0.7, som er 2.86 ganger basismaterialets. Den maksimale hardheten til det Ni-baserte belegget er 268,4HV0.7. I tillegg er friksjonskoeffisienten til det Ni-baserte belegget lavere enn det til det Fe-baserte belegget. Når det gjelder slitasje og friksjon, er holdbarheten til det Ni-baserte belegget omtrent fire ganger så mye som det Fe-baserte belegget.
På grunn av tilstedeværelsen av fast løsningsfase, viser Fe-baserte belegg styrking av fast løsning. Lokal bråkjøling oppstår på grunn av forvarming av smeltebelegget, noe som øker hardheten og slitestyrken til vevet.
Funksjonen til det Ni-baserte belegget ved høye temperaturer oppfyller forventningene, og dets hardhet og friksjonskvalitet er også lav. Imidlertid er de økonomiske fordelene med Ni-baserte legeringer dårlige.
Denne studien viser at laserkledningsteknologi kan forbedre hardheten og slitestyrken til hjul. I tillegg har studier vist at når legeringsbelegget er det samme som det underliggende materialet, kan legeringspulveret gi mer betydelige ytelsesforbedringer.
På grunn av det optimale slitasjeforholdet mellom sporet og hjulet og den høye slitestyrken og hardheten til belegget, er Fe-baserte belegg ikke egnet for hjulkledning.
Henvisning:
Xiao, Q., Zhang, B., & Yang, W. (2022) Glidende tribologiske egenskaper av laserkledningslegeringsbelegg på T-banehjul. https://www.mdpi.com/2079-6412/12/10/1561/htm