186639. lajstromszámú szabadalom • Eljárás sínek kiegyenesítésére, valamint kiegyenesített sín
1 186 639 2 A találmány szerinti eljárást a továbbiakban példakénti foganatosítási módja segítségével, valamint a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra olyan sín metszetét mutatja, amelynek semleges síkja az XX' sík, és szimmetriasíkja az YY* sík, a 2. ábrán a sín abban az állapotban látható egy térbeli rajzon, ahogyan a sín a hűtőágyat elhagyja, a 2b ábrán látható a 2. ábrán bemutatott sín oldalnézete, a 3. ábra az acél feszültség-megnyúlás karakterisztikáját mutatja be az alakváltozás függvényében, a 4. ábrán a sínben keletkező maradó feszültség látható a maradó megnyúlás függvényében arra az állapotra, amikor a sín elhagyja a hűtőágyat, az 5. ábra a sínnek felső részéből egy L hosszúságú metszetet vágtunk ki fűrésszel, hogy megállapítsuk a belső feszültség jelenlétét, és az ábrán látható diagram empirikus összehasonlítás eredményét mutatja, amikor a gerinc elfűrészelése során a maradó feszültséget összehasonlítjuk a sínnek a nem kiegyenesített végén fellépő maradék feszültséggel mint az ismert görgős egyengetés esetében, mind pedig a találmány szerinti eljárás esetében, a 6a és 6b ábrák UIC B típusú keményacél sín törési felületét mutatják be, ahol a 6a ábra a görgős egyengetéssel kiegyenesített sínre vonatkozik, míg a 6b ábra ugyanennek a sínnek a találmány szerinti kiegyengetése utáni törésfelülete, a 6b ábrán látható, hogy a törés előtti kifáradás következtében fellépő repedés hoszszabb, mint a hagyományos módon egyengetett sín esetében, amely egyébként sokkal törékenyebbnek is mutatkozik, a 7. ábrán a 11 és 12 görbék a repedési görbék, amelyek különlegesen kemény ötvözött acélra (UIC természetes keménység RM <1100 N/nun2 vonatkozik; az ábrán látható, hogy a találmány szerinti nyújtva-egyengetéssel egyenesített sín görbéje (12) esetében a kifáradási ellenállás mennyivel nagyobb, mint a hagyományosan egyengetett sín esetében, a 8a, 8b és 8c ábrákon a négy példa szerinti keményötvözött acél sín törési felülete látható, amelynek Rm>1080 Nimm2; az első a hagyományos görgős egyengetés esetére vonatkozik, a második nyújtva-egyengetést sín mutatja, a harmadik sín egyáltalában nem volt egyengetve, hanem egyenesen a hűtőágyból kivéve és a negyedik az először görgősen volt egyengetve majd nyújtva-egyengetve, a 9. ábra a 8a, 8b, 8c és 8d ábrákon bemutatott példák repedési görbéjét mutatja. Az 1 sín amikor elhagyja a hűtőágyat, a 2a és 2b ábrán látható görbült alakú. Azoknak a szálaknak, a hosszúsága, amelyek a 2 fejrészt, a 3 gerincet és a 4 talprészt jellemzik, a CC\ AA' és PP' szálak nem egyenlő hosszúak. A találmány szerinti eljárás során a sint nyújtóterhelésnek vetjük alá mindkét végén, aminek hatására a szálakra o feszültség hat, amely a feszültség nagyobb, mint a közismert 0,2 százalékkal eltolt folyáshatár, amelyet Rp 0,2 jelöl a 3. ábrán, úgyhogy ugyanazt a hosszúságot érjük el a sínacél teljes formálható tartomá- 4 nyában. Ezen működés megvalósításához a szükséges megnyúlás értéke nagyobb, mint a csak megnyújtott szál esetében, mivel a megnyúlás nagysága a terhelés/megnyúlás görbe kezdeti ugrásának felel meg, amely ugrás az acél rugalmas tartományának a kezdetét jelöli. A találmány szerinti eljárás során a sín egyenesítésére akkora húzóterhelést alkalmazunk, amely a folyáshatárt annyival lépi túl, hogy a terhelés megszűnte után a maradó megnyúlás 0,27 százalékos legyen. Ez a kis maradó megnyúlás lehetővé teszi, hogy olyan egyenes síneket hozunk létre, amelynek anyaga kevésbé van károsodásnak kitéve, mint a görgős egyenesítés során keletkezett síné. A sínben keletkező ívek nem mindig szabályszerűen ugyanazon a rúd hossza mentén, felléphetnek kisebb helyi rádiuszok is. A néhány tized nagyságrendű maradó megnyúlás lehetővé teszi a kisebb ívek megszüntetését és adott esetben a hosszabbakét is. A hűtés során a sín belsejében keletkező feszültségek hatására a sín szálainak hosszúsága sem azonos. Azáltal, hogy plasztikus nyújtással egyenesítjük ki a sín minden szálját, a rövidebb szálak kedvezőbb plasztikus megnyúlása azt eredményezi, hogy a belső maradó feszültségek megszűnnek. A 4. ábrán látható a hosszirányú maradó feszültség változása a normál sínacél maradó megnyúlásának a függvényében. A 4. ábrán az abszcisszán e maradó megnyúlás, az oordinátán pedig a maradó hosszirányú a feszültség látható, mégpedig a pozitív tartomány a nyomásra, a negatív tartomány a húzásra. A a feszültség N/mm2-ben van ábrázolva. Az 5 görbe a talprészben lévő maradó feszültséget mutatja, a 6 görbe a sín fejrészében maradó feszültséget mutatja. Az ábrán látható, hogy a maradó feszültség állandó és nagy értékű mindaddig, amíg a húzóterhelés az acél rugalmas tartományára esik. Ez az érték körülbelül e = 0,185 százalék körüli érték, és a maradó feszültség lényegesen lecsökken és állandó jelleggel kis értéken marad, ha a maradó megnyúlás elérte a legalább 0,27 százalékot. Látható, hogy a maradó alakváltozás tartomány azon tartománya, amely a folyási határhoz tartozó érték (e~0,2 százalék), és a minimálisra maradó feszültség (a körülbelül 10 N/mm2) érték közé esik (e~0,27 százalék), olyan tartomány, ahol a változás bizonytalan, ezért ezt a tartományt célszerű elkerülni. A 0,27 százalék maradó megnyúlás azonban már olyan tartomány kezdetét jelenti, ahol a maradó megnyúlás további növekedése nem hoz létre változást a maradó feszültségben gyakorlatilag, kivéve azt az esetet, amikor a folyáshatár alakítási keményedés következtében nő meg, és ez a növekedés akkor hozható létre, amikor az kívánatos: például UIC A normál keménységű acél esetében AREA fokozatra a folyási határ növekedése olyan, hogy 1 százalékos további maradó megnyúlásához 100 N|mm2 nagyságrendű folyáshatárnövekedés tartozik. Más szóval a 0,3 százalékos maradó megnyúlás minden esetben elegendő arra, hogy az anyagban a maradó feszültséget megszüntesse, vagy legalábbis 10:1 arányban leossza. Ezeket az értékeket az úgynevezett vágási módszerrel mértük és ellenőrizzük az úgynevezett gyűrűs fúrási eljárással. A mellékelt I.—III. táblázat különböző típusú (073 D09, 236 D23 és 150 Cl3) acélokkal elvégzett eljárások eredményeit mutatja, összehasonlítva a találmány szerinti eljárással nyújtva-egyenesített és a hagyományos görgős eljárással egyenesített sínek tulajdonságait. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
