Pomen koles pri varnosti vozil podzemne železnice
Zaradi svoje visoke učinkovitosti in velike zmogljivosti se je železniški promet uveljavil kot ena najpomembnejših alternativ za zmanjševanje prometnih zastojev, zlasti v urbanih območjih. Čeprav večjih ali hujših varnostnih nesreč ni bilo, sta razvoj industrije in tehnološki napredek resnično povečala pomen varnega obratovanja vlakov. Kolo je eden od pomembnih delov vozila podzemne železnice. Značilnosti prog podzemne železnice so bolj zapletene kot hitri vlaki, pogosto zaviranje in pospeševanje pa lahko zlahka poškodujeta kolesa. Pogoste vrste poškodb koles vključujejo obrabo platišč, odrgnine tekalne plasti, obrabo tekalne plasti, luščenje tekalne plasti in odpadanje platišč. Poleg tega lahko relativno gibanje med kolesom in tirnico med popravilom kolesa povzroči obrabo tekalne plasti pnevmatike. Za zagotovitev varnosti vlaka je zelo pomembno preučiti zmogljivost drsnega trenja kolesa.
Tehnologija laserske obloge
Tehnologija laserskega oplaščanja nanese površinsko plast kovinskih zlitin na substrat, ki ima številne možne uporabe pri popravilih delov z visoko dodano vrednostjo in ima močno odpornost proti obrabi in razpokam zaradi utrujenosti kotalnega kontakta.
Tehnologija laserske obloge utrjuje material in omogoča vrhunsko kakovost površine substrata. Večina raziskovalcev verjame, da lahko tehnologija laserskega oplaščanja uporablja različne zlitine v prahu za izdelavo zlitin z odpornostjo proti obrabi, zmanjšanjem trenja, odpornostjo proti koroziji, odpornosti proti utrujenosti in odpornosti proti oksidaciji.
Izbira prave zlitine v prahu je zelo pomembna za tehnologijo laserskega oplaščanja. Praški na osnovi železa in niklja se pogosto uporabljajo v strukturah gosenic in koles. Vendar se praška razlikujeta po sestavi, delovanju in lastnostih.
Analiza suhega drsnega trenja in obrabnih lastnosti zlitin Ni in Fe pri popravilu metro koles
Razume se, da so raziskovalci primerjali učinkovitost zlitin na osnovi Ni in Fe pri popravilu koles podzemne železnice. Material ER9 železniških koles je prevlečen z zlitinami na osnovi Ni in Fe s tehnologijo laserskega taljenja. Nastali premaz ima gosto mikrostrukturo, brez napak, razpok ali por.
Raziskovalci so uporabili energijsko disperzijsko spektroskopijo (EDS), vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), 3D optično topografijo in rentgenski difraktometer (XRD) za preučevanje morfologije mikrostrukture, vmesnih elementov in faznih tipov prevleke.
Mehanske lastnosti prevleke so bile preizkušene z izmeničnim elektrokemičnim testerjem obrabe in trenja MFT-EC4000 ter testerjem mikrotrdote po Vickersu. Izbrane so bile prevleke na osnovi Ni s fazami (Ni, Fe), Cr23C6 in Cr7C3 ter prevleke na osnovi Fe s fazami trdne raztopine -Fe, (Fe-Cr-Ni) in (Fe, Ni).
V zlitinah na osnovi Ni odlaganje kroma izboljša medatomsko vez in prispeva h utrditvi trdne raztopine. Poleg tega prisotnost trde karbidne faze in trdne raztopine v strukturi oplaščenja povečata tlačno in natezno trdnost materiala.
V zlitinah na osnovi Ni odlaganje kroma izboljša medatomsko vez in prispeva h utrditvi trdne raztopine. Poleg tega prisotnost trde karbidne faze in trdne raztopine v strukturi oplaščenja povečata tlačno in natezno trdnost materiala.
Ko je bila adhezivna obraba primarni mehanizem obrabe, je prevleka na osnovi Ni doživela močnejšo oksidacijo na koncu preskusov obrabe in trenja.
Trdota prevleke na osnovi Fe je 715 HV0.7, kar je 2.86-krat večja od trdote osnovnega materiala. Največja trdota prevleke na osnovi Ni je 268,4HV0.7. Poleg tega je koeficient trenja prevleke na osnovi Ni nižji kot pri prevleki na osnovi Fe. V smislu obrabe in trenja je vzdržljivost prevleke na osnovi Ni približno štirikrat večja od obstojnosti prevleke na osnovi Fe.
Zaradi prisotnosti faze trdne raztopine se premazi na osnovi Fe utrjujejo s trdno raztopino. Lokalno kaljenje nastane zaradi predgretja taline, kar poveča trdoto in odpornost proti obrabi.
Delovanje prevleke na osnovi Ni pri visokih temperaturah izpolnjuje pričakovanja, nizka pa sta tudi njegova trdota in kakovost trenja. Vendar pa so gospodarske koristi zlitin na osnovi Ni slabe.
Ta študija kaže, da lahko tehnologija laserske obloge izboljša trdoto in odpornost proti obrabi koles. Poleg tega so študije pokazale, da kadar je prevleka iz zlitine enaka osnovnemu materialu, lahko prah zlitine prinese pomembnejše izboljšave delovanja.
Zaradi optimalnega razmerja obrabe med gosenico in kolesom ter visoke odpornosti proti obrabi in trdote prevleke premazi na osnovi Fe niso primerni za obloge koles.
Referenca:
Xiao, Q., Zhang, B. in Yang, W. (2022) Drsne tribološke lastnosti prevlek iz zlitin z lasersko oblogo na kolesih podzemne železnice. https://www.mdpi.com/2079-6412/12/10/1561/htm