A korrózió az elsődleges ellenség
A felületkezelés első és legnyilvánvalóbb oka a korrózió. A használatban lévő rugós bilincs, csavartüske vagy halcsavar nedvességnek, oxigénnek és sópermetből, ballasztvízből és jégtelenítő vegyszerekből származó kloridoknak van kitéve, és az így létrejövő elektrokémiai korrózió eltávolítja az alkatrészről a teherhordó részt. A következmény nem csak a rozsda: a keresztmetszetének 20 százalékát elvesztő kapocs elveszíti merevségét és szorító erejét, a lyukas menetű tüske újra-meghúzáskor csíkok, a fej alatti korróziós gödörrel rendelkező csavar pedig kifáradási repedést okoz. A bevonat két mechanizmussal működik: gátvédelem, ahol a réteg fizikailag elválasztja az acélt az elektrolittól, és katódos védelem, ahol a cink elsősorban korrodál, és megvédi az acélt a karcolásoktól és a vágott élektől. A bevonatot ezért a vastagság és a tapadás szempontjából is meg kell választani, és a kész alkatrészen ellenőrizni kell, mert a leváló bevonat rosszabb korróziós cellát hoz létre, mint a bevonat nélküli bevonat.
Súrlódásszabályozás és menetfunkció
A felületkezelés azt is meghatározza, hogy egy rögzítőelem mechanikailag hogyan viselkedik. A csavarkötések forgatónyomatéka-–-előfeszítési viszonya a menet és a csapágyfelület súrlódási tényezőjétől függ, és a bevonat befolyásolja ezt a fő tényezőt: a tűzihorganyzott menet súrlódási viselkedése eltér a galvanizált vagy horganyzott menettől, és ahol a bevonat meg kell ismételni, meg kell ismételni a kenést. Gyakori félreértés, hogy a cinkbevonat kitölti a menetréseket, és ezáltal növeli a csavartüskék kihúzási ellenállását. Valójában a csavartüske kihúzási képessége a menet formájából, az érintkezési hosszból és az alapfelület, a fa vagy a tipli szilárdságából adódik, nem pedig a bevonatból, és a bevonat vastagsága a meneten szándékosan korlátozott, így a tüske még mindig illeszkedik a tiplihez, és sérülés nélkül becsavarható. A bevonat feladata a meneten az, hogy megvédi a korróziótól és szabályozza a súrlódást a meghúzás során; nem ad hozzá mechanikai tartóerőt.
Bevonási eljárások összehasonlítása
Az alábbi táblázat összefoglalja a vasúti kötőelemeknél alkalmazott főbb védelmi eljárásokat és azok jellemző alkalmazásait.
| Folyamat | Tipikus vastagság | Referencia szabvány | Legjobb-alkalmazás |
|---|---|---|---|
| Tűzi-horganyzás | 40-85 um a kötőelemeken | ISO 10684, ISO 1461, GB/T 5267.3 | Kapcsok, tüskék, csavarok, lemezek szabad pályán |
| Cink{0}}alumínium pehely | 5-12 um | ISO 10683 | Nagy -szilárdságú csavarok, rugókapcsok, szabályozott súrlódás |
| Galvanizált cink | 5-15 um | ISO 4042 | Könnyű, beltéri, ahol a kisütés{0}}kezelése történik |
| Cink diffúziós bevonat | 15-45 um | GB/T 26110 | Nagysebességű rögzítőrendszerek rugós kapcsai- |
| Rozsdamentes acél | Nincs bevonat | ISO 3506 | Nedves alagutak, part menti üzemek, korrozív iparágak |
A tűzi-mertítő horganyzás továbbra is a fő választás a szabad síneken, mivel a cink-vasötvözet réteg metallurgikusan kötődik az acélhoz, és vastag, kemény védelmet nyújt. A cinkpehely bevonatot részesítjük előnyben, ha az alkatrész nem láthatja a hidrogént, ahol a bevonatnak vékonynak kell maradnia a menettűréshez, vagy ahol meghatározott súrlódási együttható szükséges a nyomatékszabályozott beszereléshez. A cink diffúziós bevonat, amelyet néha sherardizingnak is neveznek, kemény, egyenletes cink{5}}vasréteget ad, amely illeszkedik a rugós kapcsokhoz, mivel nem befolyásolja a rugó temperálódását, és ellenáll a ballasztkontaktus kopásának.
Hidrogén ridegedés és nagy{0}}szilárdságú kötőelemek
Egyetlen bevonási döntés jelentheti a különbséget a húsz évig tartó és a figyelmeztetés nélkül bepattanó csavar között: az edzett kötőelemek eljárásának megválasztása. A galvanizálás hidrogént juttat az acélba, és a 10.9-es és magasabb tulajdonságosztályú csavarokon, illetve a körülbelül 390 HV feletti keménységű csavarokon a hidrogén feszültségkoncentrációba vándorolhat, és késleltetett törést, repedést okozhat, amely órákkal vagy napokkal a csavar meghúzása után jelenik meg. Az ISO 4042 gyakorlata megköveteli a ridegségmentesítést a galvanizálás után, de a síncsavarok robusztus mérnöki megoldása az, hogy kerüljük a teljes galvanizálást az edzett részeken, és használjunk cinkpehelybevonatot vagy tűzihorganyzást, amelyek nem vezetnek be hidrogént. Ugyanez a logika érvényes a rugós kapcsokra is: az edzett rugóacél érzékeny a hidrogénre, és a választott eljárás nem veszélyeztetheti a rugó munkazónájának ridegségét.
Kopás, kopás és speciális esetek
A felületkezelésnek a korrózión és a súrlódáson túl túl kell élnie a pálya mechanikai környezetét. A ballaszt közelében lévő kapcsok és csavarok látják a kőpor és a döngölő szerszámok által okozott kopást, ezért a bevonatnak elég keménynek kell lennie ahhoz, hogy sértetlen maradjon; a cink diffúziós és a forró{1}}merítési rétegek jól teljesítenek, míg a vékony galvanizálás gyorsan elhasználódik. A fém rögzítőelem és a fa talpfa vagy műanyag tiplik határfelületén a bevonat elválasztóként is működik, amely csökkenti az aljzat galvanikus és koptató károsodását. Speciális esetek teszik teljessé a képet: a nagy-sebességű vonalakon a rugós kapcsokat általában cink diffúziós bevonattal vagy cinkpehellyel védik, hogy a korrózióállóságot a kifáradás{5}}biztonságos feldolgozással kombinálják; az alagutakban és a part menti üzemekben az ISO 3506 szerinti rozsdamentes acél kötőelemek magasabb költségek mellett teljesen megszüntetik a korróziós problémát; és az elektromosan érzékeny vágány{7}áramköri területeken a bevonatnak és a szigetelő alkatrészeknek együtt kell tartaniuk a rögzítőrendszer szigetelési ellenállását az EN 13146-5 szabvány szerint. A kiválasztási szabály az, hogy először meg kell határozni a környezetet, a mechanikai követelményeket és a tulajdonságosztályt, majd a bevonatot kell követni.
Gyakran Ismételt Kérdések
1. kérdés: Miért nevezik a felületkezelést inkább funkcionálisnak, mint kozmetikai sínkötőelemnek?
Mivel a korrózió eltávolítja a teherhordó részt, a súrlódásszabályozás eldönti, hogy a megadott nyomaték megadja-e a megadott szorítóerőt, és a bevonási folyamat hidrogént juttathat az edzett acélba. Mindhárom a pálya biztonságát befolyásolja, nem a megjelenését.
2. kérdés: A cinkbevonat növeli a csavartüskék kihúzási szilárdságát?
Nem. A kihúzási szilárdság-a menet formájától, a csatlakozási hossztól és a fa vagy tipli szilárdságától függ. A bevonat védi a menetet és szabályozza a meghúzási súrlódást, a menet vastagsága pedig az illeszkedés megőrzése érdekében korlátozott.
3. kérdés: Melyik bevonat a legjobb a 10.9 osztályú nyomtávcsavarokhoz?
cinkpehely bevonat ISO 10683 szerint vagy tüzihorganyzás. Mindkettő elkerüli az edzett acél galvanizálásából adódó hidrogénridegedés kockázatát, amely késleltetett törést okozhat a telepítés után.
4. kérdés: Mekkora a tipikus vastagsága a tűzihorganyzásnak-a kötőelemeken?
40-85 um a menetmérettől és a környezettől függően, a menettűrés szabályozza. Az ISO 10684 és az ISO 1461 meghatározza az osztályokat és az ellenőrzési módszert.
5. kérdés: Miért vannak gyakran diffúziós cinkbevonattal a nagy sebességű{1}}vezetékek rugós kapcsai?
Az eljárás kemény, egyenletes cink{0}}vasréteget ad, amely védi a rugót anélkül, hogy befolyásolná annak temperációját és hidrogénveszély nélkül, és jobban ellenáll a ballasztkopásnak, mint a vékony galvanizálás.
6. kérdés: Mikor kell megadni a rozsdamentes acél rögzítőelemeket?
Tartósan nedves vagy kémiailag agresszív helyeken, ahol a bevonat karbantartása nem praktikus, például alagutakban, part menti építményekben és ipari üzemekben. Az ISO 3506 szabvány szerinti rozsdamentes kötőelemek magasabb anyagköltség mellett eltávolítják a korróziót, mint meghibásodási módot.