เหล็กรางมีความแข็งแรงแค่ไหน?

กำหนดความแรงของรางอย่างไร

รางเหล็กเป็นโครงเหล็กรีดร้อน-ที่มีส่วนหัว ราง และฐาน ออกแบบมาเพื่อนำทางล้อ รับน้ำหนักในแนวตั้งและด้านข้าง และถ่ายเทแรงกดอย่างปลอดภัยไปยังหมอนรองและโครงสร้างพื้นฐาน ภายใต้การโหลดแบบวนซ้ำ-ในระยะยาว รางจะต้องต้านทานการเสียรูป การสึกหรอ การแตกร้าวเมื่อล้าและการแตกหัก และไม่มีตัวเลขใดที่อธิบายถึงความสามารถนั้นได้ ในวิศวกรรมระบบราง ความแข็งแกร่งถูกกำหนดโดยกลุ่มตัวบ่งชี้ทางกล:

ความต้านแรงดึง (Rm):ความเค้นสูงสุดที่เหล็กสามารถทนต่อการแตกหักได้

ความแข็งแรงของผลผลิต (Re):ระดับความเครียดที่การเสียรูปถาวรเริ่มต้นขึ้น

ความแข็ง:เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความต้านทานการสึกหรอของหัวราง

ความต้านทานต่อความเหนื่อยล้า:รางจะทนทานต่อการบรรทุกของล้อซ้ำๆ ได้นานแค่ไหนก่อนที่จะเกิดรอยแตกร้าว

มาตรฐานสากล เช่น EN 13674-1 (ยุโรป), AREMA และ ASCE (อเมริกาเหนือ), UIC, JIS และมาตรฐาน GB ของจีน กำหนดข้อกำหนดทางกลขั้นต่ำสำหรับแต่ละเกรด ดังนั้นความแข็งแกร่งจึงได้รับการรับประกันโดยมาตรฐาน แทนที่จะปล่อยทิ้งไว้ที่โรงสี

ความแข็งแรงทางกลโดยทั่วไปของเกรดคอมมอนเรล

ระบบมาตรฐาน	เกรดเหล็ก	ความต้านแรงดึง (MPa)	กำลังรับผลผลิต (MPa)	ความแข็ง (HB)	การใช้งานทั่วไป
กิกะไบต์	U71ม	880 – 1030	มากกว่าหรือเท่ากับ 550	240 – 270	รถไฟลากจูงหนัก- สายขนส่งสินค้า
กิกะไบต์	U75V	980 – 1180	มากกว่าหรือเท่ากับ 650	300 – 340	รางเครน รางอุตสาหกรรม-รับน้ำหนักสูง
ห้องน้ำในตัว 13674-1	R260	มากกว่าหรือเท่ากับ 880	มากกว่าหรือเท่ากับ 540	260 – 300	เส้นทางรถไฟธรรมดา
ห้องน้ำในตัว 13674-1	R350HT	มากกว่าหรือเท่ากับ 1175	มากกว่าหรือเท่ากับ 800	350 – 390	การลากของหนักและสายความเร็วสูง-
UIC 860 / BS 11	900A	มากกว่าหรือเท่ากับ 880	-	260 – 300 (ทั่วไป)	ค่าระวางยุโรปและการจราจรแบบผสม

ในตารางนี้ ความแรงของผลผลิตของ 900A ไม่ได้ถูกเผยแพร่ตามมาตรฐานเสมอไป และความแข็งของมันคือค่าปกติ-แบบรีด สำหรับโครงการที่สำคัญใดๆ ควรตรวจสอบใบรับรองโรงงานโดยเทียบกับข้อกำหนดการจัดซื้อ

เหตุใดการใช้งานที่แตกต่างกันจึงต้องการระดับความแข็งแกร่งที่แตกต่างกัน

เส้นทางหลักของรถไฟ ทางเดินลากจูงหนัก- รันเวย์เครน และรางเหมืองแร่จะรับน้ำหนักรางต่างกันมาก สายผู้โดยสารความเร็วสูง-ต้องการความต้านทานความล้าของพื้นผิวและความเสถียรของมิติ รถไฟลากจูงหนัก-จำเป็นต้องมีกำลังรับน้ำหนักสูง ดังนั้นหัวรางจึงไม่ไหลเป็นพลาสติกภายใต้ภาระหนักของเพลา รางเครน เช่น DIN 536 A65–A150 และ QU70–QU120 ได้รับผลกระทบจากแรงกระแทกในแนวตั้งที่รุนแรงและแรงด้านข้างจากการเคลื่อนตัวของรถเข็น ซึ่งต้องการความแข็งที่สูงกว่าและความต้านทานต่อความล้าได้ดีกว่ารางหลักทั่วไป

ในทางปฏิบัติหมายความว่าเกรดจะเหมาะสมกับหน้าที่: รางเครนมักผลิตจาก U71Mn หรือ U75V, รางหนักสำหรับการใช้งานทางรถไฟมีจำหน่ายในรุ่น U71Mn, U75V, R260, R350HT หรือ 900A ตามมาตรฐานของโครงการ และตัวเลือกจะเป็นไปตามน้ำหนักของเพลา ความหนาแน่นของการจราจร และสภาพแวดล้อม แทนที่จะเป็นวัสดุสากลชนิดเดียว

องค์ประกอบทางเคมีโดยทั่วไปของเหล็กราง

ระดับ	มาตรฐาน/ภูมิภาค	องค์ประกอบทั่วไป (wt%)
R260	EN 13674-1 (ยุโรป)	C 0.67–0.80, Mn 0.90–1.20, Si น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.50
R350HT	EN 13674-1 (ยุโรป)	C 0.75–0.85, Mn 0.80–1.20, Cr 0.20–0.50
เกรด 260	AREMA (อเมริกาเหนือ)	C ~0.77, Mn ~1.0–1.2, Si ~0.2
เกรด 350	AREMA + ข้อมูลจำเพาะของโรงงาน (สหรัฐอเมริกา/แคนาดา)	C 0.78–0.83, Mn 0.90–1.20, Cr 0.2–0.6, + ไมโครอัลลอย V/Nb
ราง Bainitic	JIS E 1101 (ญี่ปุ่น) นำมาใช้ในสหภาพยุโรป/อินเดีย	C 0.65–0.80, Mn 1.0–1.4, ตัวเลือก Cr/Mo/Ni
U71ม	GB/T 2585 (จีน)	C 0.65–0.77, Mn 1.10–1.40, ศรี 0.15–0.35
U75V	GB/T 2585 (จีน)	C 0.67–0.77, Mn 0.70–1.00, V 0.04–0.12

มีการควบคุมและตรวจสอบความแข็งแกร่งอย่างไร

ความแข็งแรงของรางไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการฝึกกลิ้ง อัตราการเย็นตัว และโครงสร้างจุลภาคด้วย ทุกชุดการผลิตควรได้รับการตรวจสอบโดยการวิเคราะห์ทางเคมี การทดสอบแรงดึง การทดสอบความแข็ง และการตรวจสอบมิติ สำหรับโครงการที่มีโหลดบนเพลาหรือแรงดันล้อเครนโดยเฉพาะ สามารถเลือกเกรดเหล็กและโปรไฟล์ได้อย่างเหมาะสม และควรใช้ระบบการยึดและแรงบิดในการติดตั้งที่ตรงกัน เพื่อให้ความแข็งแรงของรางถูกถ่ายโอนไปยังโครงสร้างด้านล่างโดยไม่มีความเข้มข้นของความเค้น สำหรับเครนท่าเรือ โรงงานเหล็ก และลานโลจิสติกส์ขนาดใหญ่ โดยปกติแล้ว จำเป็นต้องมีบริการเพิ่มเติม เช่น การตัด การเจาะ และการเตรียมการเชื่อม ก่อนการติดตั้ง

คำถามที่พบบ่อย

ความต้านทานแรงดึงหรือความแข็งของรางไหนสำคัญกว่ากัน?

ทั้งสองมีความสำคัญ แต่สำหรับโหมดความล้มเหลวที่แตกต่างกัน แรงดึงและแรงครากต้านทานการโค้งงอและการไหลของพลาสติก ในขณะที่ความแข็งต้านทานการสึกหรอของพื้นผิวการวิ่ง สายลากจูงหนัก-ต้องการกำลังรับผลผลิตสูง เส้นโค้งน้ำหนักสูง-ต้องมีความแข็ง การเลือกเกรดมาตรฐานจะทำให้ทั้งสองมีความสมดุลกัน

เหตุใด U71Mn จึงมีความแข็ง 240–270 HB

U71Mn เป็นเหล็กกล้าคาร์บอน-รางแมงกานีสที่ใช้ในสภาพ-รีดหรือควบคุม-ให้เย็น ช่วงความแข็งโดยทั่วไปอยู่ที่ 240–270 HB สะท้อนถึงสภาวะดังกล่าว ในกรณีที่ต้องการความต้านทานการสึกหรอสูงกว่า จะใช้เกรดไมโครอัลลอยด์วาเนเดียม- U75V แทน

ความต้านทานแรงดึงของ R350HT คืออะไร?

R350HT มีความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำประมาณ 1175 MPa โดยมีความแข็งของส่วนหัวอยู่ที่ 350–390 HB หลังจากการชุบแข็งส่วนหัว ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงถูกกำหนดไว้สำหรับทางเดินที่ลากจูงหนัก-และ-ด้วยความเร็วสูง

ราง 900A สามารถใช้สำหรับลากจูงหนัก-ได้หรือไม่

900A (UIC 860 / BS 11) เป็นเกรดรางคาร์บอนมาตรฐานที่มีความต้านทานแรงดึงขั้นต่ำประมาณ 880 MPa เหมาะกับสายงานทั่วไปและสายกลาง- สำหรับ-บริการขนส่งหนัก โดยทั่วไปจะระบุเกรด-ที่ชุบแข็งหรือโลหะผสมขนาดเล็ก เช่น R350HT

การทดสอบความต้านทานแรงดึงของรางเป็นอย่างไร?

ชิ้นงานทดสอบแรงดึงจะถูกดึงจากหัวรางหรือรางตามมาตรฐานราง และดึงจนแตกหัก ผลลัพธ์จะถูกรายงานบนใบรับรองโรงสีพร้อมกับการตรวจสอบความแข็ง องค์ประกอบ และขนาด

ความแรงของรางแปรผันตามความยาวหรือไม่?

ภายในรางเดียว องค์ประกอบและคุณสมบัติจะถูกควบคุมโดยกระบวนการรีดและการทำความเย็น เพื่อให้ความแข็งแรงสม่ำเสมอตลอดความยาว ความแปรผันระหว่างรางจะถูกควบคุมโดยความร้อนและพารามิเตอร์ของกระบวนการ และได้รับการตรวจสอบโดยการทดสอบเป็นชุด