熱處理鋼軌殘餘應力的試驗方法與流程

2023-04-28 01:08:11

本發明涉及一種金屬材料技術，具體說，涉及一種熱處理鋼軌殘餘應力的試驗方法。

背景技術：

近年來的研究表明，鋼軌的殘餘應力已經成為影響鋼軌斷裂力學性能指標的重要因素。鋼軌熱處理中產生的殘餘應力可能導致鋼軌進入失效狀態，對疲勞強度有重要的影響。鋼軌原始殘餘應力加之路基條件的不同，環境氣候、溫度溼度的變化，鋼軌內部微觀存在的微小裂紋在這種交變應力的存在下形成疲勞源，並逐漸發展成為剝離掉塊或核傷，最終導致鋼軌提前下線。

根據生產工藝，鋼軌在線或離線熱處理過程中主要對鋼軌軌頭、軌腰進行熱的處理，由此軌頭、軌腰的相變應力和熱應力將增大，不少標準中將某一數值的軌底殘餘應力規定為產品的驗收依據。目前國際上鋼軌生產過程中的殘餘應力測定主要是破壞性的軌腰鋸切法和橫斷面鋸切法，而且都已被採納到鋼軌的標準中。tb/b2344-2012標準使用軌底面縱向殘餘應力測定方法。美國鐵路工程保養協會標準中的鋼軌技術條件arema—2009標準中對鋼軌中殘餘應力的評定方法採用軌腰鋸切法。

如何準確測定熱處理鋼軌的殘餘應力則顯得至關重要。因此，設計殘餘應力實驗程序以適用於熱處理鋼軌的要求是十分急切的。

技術實現要素：

本發明所解決的技術問題是提供一種熱處理鋼軌殘餘應力的試驗方法，提出了較為全面的貼片方法和切片距離，同時測定鋼軌頭、腰、底的殘餘應力值，可以準確地反映熱處理鋼軌的殘餘應力分布情況。

技術方案如下：

一種熱處理鋼軌殘餘應力的試驗方法，包括：

試樣準備；在經過熱處理工藝的成品軌端頭的遠遠端取一段鋼軌試樣，將鋼軌試樣的縱向所測點處表面區域打磨出一平整區域，然後再將此區域打磨光滑，並用酒精擦試乾淨；

在試樣長度方向中點處進行貼片，距鋼軌試樣中點兩側進行切割，採用專用鉬絲切割機，切割過程加工速度為100～200mm/h，切割過程不得損害應變片；

切割完後，再將應變片與應變儀信號線連接好，打開應變儀進行測量應變量，最後根據彈性理論計算殘餘應力值。

進一步：在軌頭、軌腰、軌底進行貼片，所用的電阻應變片應為封閉型，長3mm，靈敏度因子優於±1％。

進一步：鋼軌試樣的長度為1m用砂輪將鋼軌試樣縱向測點兩側150mm的區域打磨出一平整區域。

進一步：殘餘應力值由切割前後的應變在乘以2.07×105mpa計算而得，殘餘應力值<190mpa即為合格。

進一步：鉬絲選用0.18mm線切割專用鉬絲。

與現有技術相比，本發明技術效果包括：

本發明可以做相關檢驗，對熱處理鋼軌出口具有現實意義。本發明提供了一種測試熱處理鋼軌殘餘應力測試的試驗方法，提出了較為全面的貼片方法和切片距離，同時測定鋼軌頭、腰、底的殘餘應力值，可以準確地反映熱處理鋼軌的殘餘應力分布情況。

附圖說明

圖1是本發明中熱處理鋼軌殘餘應力的貼片位置示意圖。

圖2是本發明中熱處理鋼軌殘餘應力的切口位置圖；

具體實施方式

下面參考示例實施方式對本發明技術方案作詳細說明。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明更全面和完整，並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。

本發明中，試樣長度1m，規定了貼片類型位置和切割距離，以及測量方式。熱處理鋼軌殘餘應力的試驗方法，具體包括以下步驟：

1、試樣準備；

在經過熱處理工藝的成品軌端頭儘量遠的地方(≥3m)取1m長的鋼軌試樣。用砂輪將鋼軌試樣縱向所測點兩側150mm的區域打磨出一平整區域，然後再用細砂紙將此區域打磨光滑，並用酒精擦試乾淨。

2、貼片；

使用hd3816靜態應變儀進行殘餘應力測定，應變片型號為bx-120-5aa電阻應變片。在試樣長度方向中點(500mm)處進行貼片。

如圖1所示，圖1是本發明中熱處理鋼軌殘餘應力的貼片位置示意圖。

進行軌頭、軌腰、軌底的貼片，按照表1提供的位置進行熱處理鋼軌殘餘應力貼片。所用的電阻應變片應為封閉型，長3mm，靈敏度因子優於±1％。

表1熱處理鋼軌殘餘應力貼片位置

3、切割；

如圖2所示，是本發明中熱處理鋼軌殘餘應力的切口位置圖。

鋼軌切割位置距試樣中點左右35mm處進行切割，採用專用鉬絲切割機，切割過程採用計算機編程控制，鉬絲選用0.18mm線切割專用鉬絲。切割過程採用計算機控制，要求加工速度：100～200mm/h。切割過程不得損害應變片。

4、測量計算。

切割完後，再將應變片與應變儀信號線連接好，打開應變儀進行測量應變量，最後根據彈性理論計算殘餘應力值。殘餘應力值由切割前後的應變在乘以2.07×105mpa計算而得，殘餘應力值<190mpa即為合格。

本發明所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附權利要求所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效範圍內的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。