Lepsza jakościowo stal szynowa właściwości i spawalność. Dr. Jörg Keichel / Elektro-Thermit GmbH et al

Transkrypt

1 Lepsza jakościowo stal szynowa właściwości i spawalność Dr. Jörg Keichel / Elektro-Thermit GmbH et al

2 Strona 2 Warunki na torze obciążenia osiowe, prędkość i przemieszczanie się pociągu wzrost zużycia większe obciążenia mniej czasu na utrzymanie ruchu wyższy wkład kapitału wysokie koszty przestojów zagrożenie bezpie- czeństwa przez zaniedbanie Low Life Cycle Costs konserwacji wynika z tego tendencja do stosowania wytrzymalszej stali szynowej o lepszej jakości

3 Strona 3 Perlityczne gatunki stali szynowej gatunek stali skład chemiczny twardość [BHN] UHC+ 1 % C, HT R400HT 0,9-1,0 % C, HT R370CrHT + 0,50 % Cr, HT R350LHT + 0,25 % Cr, HT R350HT + 0,25 % Cr, HT standardowa węglowa C = 0,8 % wysoka twardość zapewnia mniejsze zużycie lepsze wskaźniki zmęczenia tocznego (RCF) przedłużenie okresu żywotności stałe cykle konserwacyjne zapobiegają uszkodzeniom

4 Strona 4 Bainityczne rodzaje stali szynowej typ cechy twardość [BHN] bainityczna mikrostruktura zapobiega RCF bainit MP wärmebehandelt 380 bainit Cr Naturhart und angelassen 400 bezkarbidowe Naturhart mniejsze zużycie niż przy standardowych perlitach, ale Wyższe, niż przy najtrwadszych przedłużenie okresu żywotności przy możliwie najdłuższych cyklach konserwacyjnych

5 strona 5 Spawalność nowych stali szynowych Dobra spawalność szyn musi być zapewniona dla wykonywania spoin łączeniowych i naprawczych. Oczekiwania i wymagania dla spoiny termitowej na nowych rodzajach stali szynowej: wysoka twardość (duża zawartość węgla) perlity mała strefa oddziaływania ciepła perlity i bainity zgodność ze specyfikacją mechaniczną perlity i bainity brak kruchej mikrostruktury (martenzyt) bainity brak napięć powodowanych różnicami w strukturze bainity

6 Strona 6 Przykłady badań nad tymi rodzajami stali i rozwój nowych technologii

7 Strona 7 Perlityczne rodzaje stali szynowej standardowy proces + standardowe porcje Thermit standardowa spoina twardość jest czasowo wysoka w główce i w stopce możliwy problem obniżona wytrzymałość przy niższej twardości, podwyższony stopień zużycia w spoinie

8 Strona 8 Perlityczne rodzaje stali szynowej HPW High Performance Weld zalety standardowe wykonanie spoiny termitowej wysoka twardość w główce przy miękkiej szyjce i stopce (jak w szynie o utwardzonej główce)

9 Strona 9 HPW High Performance Weld zalety standardowe wykonanie spoiny termitowej wysoka twardość w główce przy miękkiej szyjce i stopce (jak w szynie o utwardzonej główce) 9 9th IHHA June 2009

10 Strona 10 HPW High Performance Weld Technologia: elementy stopu są zawarte w mostku rozkład elementów stopu wysoka twardość Możliwość ustawienia twardości w główce i w stopce szyny HB HB HB HB Korzyść logistyczna dzięki użyciu tej samej porcji podstawowej do wszystkich rodzajów stali! 10 9th IHHA June 2009

11 Strona 11 HPW High Performance Weld Technologia: elementy stopu są zawarte w mostku rozkład elementów stopu wysoka twardość Możliwość ustawienia twardości w główce i w stopce szyny HB HB HB HB Korzyść logistyczna dzięki użyciu tej samej porcji podstawowej do wszystkich rodzajów stali! 11

12 Strona 12 HPW Ofot Line / Norwegia Od 2004: spawanie HPW w Ofot Line (Heavy Haul Line Narvik/Kiruna) szyn 370CrH i 400 przebieg twardości 12 9th IHHA June 2009

13 Strona 13 HPW Ofot Line / Norway Od 2004: spawanie HPW w Ofot Line (Heavy Haul Line Narvik/Kiruna) szyn 370CrHT i 400 zużycie Profile po 22 miesiącach w torze spaw szyna

14 Strona 14 CRB 1400 CRB 1400 (porcja Thermit : 60/Z120SkV-E) CRB1400 WEZ SG WEZ CRB1400

15 Strona 15 Siła łamiąca i ugięcie spoina CRB 1400 CRB 1400 porcja Thermit : 60/Z120SkV-E CRB 1400 R350HT porcja Thermit : 60/Z120SkV-E CRB 1400 R260 porcja Thermit : 60/Z120SkV-E CRB 1400 R260 porcja Thermit : 60/Z90SkV-E siła łamiąca [kn] ugięcie [mm] 8,1 7,9 7,8 7,6 9,2 8,4 10,8 8,9 10,1 12,6 12,0 13,2

16 Strona 16 Siła łamiąca i ugięcie spoina R350HT R350HT porcja Thermit : 60/Z120SkV-E R260 R260 porcja Thermit : 60/Z90SkV-E siła łamiąca [kn] np np ugięcie [mm] np. 9,0 11,1 11,3 np. 16,0 12,9 17,0

17 Strona 17 Stan aktualny Rozwój i dopuszczenie bainitycznych porcji Thermit w 2011 / 2012 zalety: brak powstawania krytycznych napięć przy schładzaniu CRB 1400! nie ma potrzeby wydłużonego czasu schładzania [do tej pory kontrolowane do 1 C] możliwość stosowania do spawania szyn perlitycznych oraz bainitycznych i połączeń pomiędzy nimi stosując te same parametry spawania!

18 Strona 18 Testowanie bainitycznych porcji Thermit CRB1400 WEZ SG WEZ CRB1400 Temperatura szyny: 4 C / bez wydłużonego czasu schładzania

19 Strona 19 Testowanie bainitycznych porcji Thermit spoina CRB 1400 CRB 1400 porcja Thermit : 60/B400SkV-E * temperatura szyny: 1 C siła łamiąca [kn] * ugięcie [mm] 7,4 7,7 7,6*

20 Strona 20 Dlaczego cyfrowa symulacja spawania termitowego? pełne zrozumienie procesów zachodzących przy spawaniu termitowym możliwość przeniesienia wyników na ulepszoną nową technologię spawania brak odchyleń na skutek przypadkowych, zmiennych warunków granicznych (powtarzalność) oszczędność kosztów testowania Seminar Schweißen und Messen im lückenlosen Gleis ; in Schkopau/Numerische Simulation Thermitschweißung/Dr.-Ing. Jan Hantusch

21 Strona 21 Przebieg symulacji cyfrowej właściwości materiału podgrzewanie dane geometrii w 3D model cyfrowy napełnianie formy warunki graniczne stwardnienie i schłodzenie Seminarium Spawanie i pomiary w torze bezstykowym ; w Schkopau/Numeryczna symulacja spawania termitowego/dr.-ing. Jan Hantusch

22 strona 22 Wyniki podgrzewania Seminarium Spawanie i pomiary w torze bezstykowym ; w Schkopau/Numeryczna symulacja spawania termitowego/dr.-ing. Jan Hantusch

23 strona 23 Wyniki napełniania formy temperatura C A B C D Seminarium Spawanie i pomiary w torze bezstykowym ; w Schkopau/Numeryczna symulacja spawania termitowego/dr.-ing. Jan Hantusch

24 strona 24 Porównanie symulacji ze stanem faktycznym próba SkV nr 21 symulacja próba SkV nr 15 Seminarium Spawanie i pomiary w torze bezstykowym ; w Schkopau/Numeryczna symulacja spawania termitowego/dr.-ing. Jan Hantusch

25 strona 25 Weryfikacja symulacji 24 termoelementy typ S (PtRh(10 %)-Pt) 32 termoelementy typ K (NiCr-Ni) system zapisu wartości pomiarowych IOT-DAQLAB/2005 moduł z termoelementami IOT-DBK90 DASYLab 11.0-BASIC przyporządkowanie termoelementów Seminarium Spawanie i pomiary w torze bezstykowym ; w Schkopau/Numeryczna symulacja spawania termitowego/dr.-ing. Jan Hantusch

26 strona 26 Zastosowanie przy pracach nad technologiami spawania SkV-Elite HPW SRZ THR Seminarium Spawanie i pomiary w torze bezstykowym ; w Schkopau/Numeryczna symulacja spawania termitowego/dr.-ing. Jan Hantusch