¿Cómo influye la dureza del acero del raíl en la elección de mi muela abrasiva?

Qué abarca realmente la “dureza del acero del riel”

En las preguntas de los compradores, se habla de cuatro cosas diferentes que se denominan "dureza del riel", y estas se comportan de manera diferente en la interfaz de rectificado:

El tipo y el perfil del riel se estandarizan por separado: el riel de 43 kg/m a 75 kg/m está cubierto por la norma TB/T 2344.1 y el riel para desvíos por la norma TB/T 2344.2. El grado y el perfil son dos variables independientes, y solo el grado indica la dificultad de corte del material.

Por qué un raíl más duro nunca significa “montar una rueda más dura”

Esta es la parte contraintuitiva, y la hemos medido en nuestro propio banco de pruebas. Se probaron tres ruedas con fuerza de adhesión creciente contra el riel U75V en condiciones idénticas:

La rueda más resistente se desgastó menos y cortó menos: al pasar de GS-12.5 a GS-15, se redujo el material removido en aproximadamente un 71 % . Un aglutinante más duro retiene el abrasivo por más tiempo, pero también impide que los granos desgastados se desprendan, por lo que menos bordes de corte nuevos llegan al riel. Si se aumenta aún más el contenido del aglutinante, sucede lo mismo en la etapa de mezcla: la resistencia a la compresión aumenta de 68.9 a 95.2 a 122.7 MPa, y el contenido medio es el mejor compromiso . Instalar una rueda aún más dura en un riel más duro simplemente traslada el problema del riel al taller: más pasadas, más calor, mayor riesgo de quemaduras.

El abrasivo en sí es una elección aparte. Con un grano F16, la alúmina de circonio presenta una resistencia a la compresión de 308,0 MPa, frente a los 124,0 MPa de la alúmina marrón calcinada y los 103,2 MPa de la alúmina blanca, con relaciones de molienda de 41,0 / 22,4 / 11,9 . Por ello, la alúmina de circonio es el abrasivo estándar para trabajos en vías férreas de cualquier grado; consulte la comparación entre cerámica y alúmina de circonio , y la comparación entre aglutinante de resina y aglutinante vitrificado para comprender por qué la resina es el único aglutinante con historial de servicio en vías férreas.

La pared térmica se acerca más en el riel rígido.

Un acero más duro implica mayor fricción para la misma profundidad de corte, y el calor generado por el rectificado es lo que limita la pasada. El color de la superficie del riel es el termómetro práctico:

• Por debajo de 471 °C : aspecto normal
• 471-600 °C — quemadura de color amarillo claro
• 600-735 °C : quemadura azul, con una capa de óxido que, según confirma el análisis EDS, se engrosa a medida que aumenta la gravedad.

Por encima del umbral de quemadura, se produce el mismo daño que se pretendía eliminar: la capa blanca se endurece hasta alcanzar la dureza 870 HV0.3 citada anteriormente, y estudios publicados sobre fatiga por contacto rodante demuestran que dicha capa se rompe bajo las cargas de las ruedas, generando nuevas grietas en el metal base. La solución consiste en controlar la profundidad de la capa, no en utilizar una rueda más dura; consulte la sección sobre prevención de quemaduras en los rieles para conocer los parámetros que mantienen la interfaz fría.

Así es como se ve eso en pendientes ferroviarias reales.

Nuestros programas de transporte pesado y de alta velocidad ofrecen la comparación más justa porque las características de las vías férreas están documentadas.

Lea las dos filas de datos juntas y el patrón será claro. La vida útil de la rueda en kilómetros de pasada es una propiedad de la rueda; el número de pasadas necesarias es una propiedad del riel. Por lo tanto, un riel duro se manifiesta con más pasadas y intervalos más cortos, no con un número de pieza diferente. Para saber cómo se mide y presupuesta la vida útil, consulte cuánto dura una muela abrasiva de riel por ciclo de rectificado ; para la distinción entre trenes de carga pesada y de alta velocidad, consulte si los ferrocarriles de carga pesada y de alta velocidad necesitan muelas abrasivas diferentes .

Cómo adaptar la dureza de la rueda a la del riel en cuatro pasos.

1. Empiece por la máquina, no por el riel. El diámetro interior, el diámetro exterior y la velocidad nominal provienen del cabezal de rectificado. Ningún tipo de riel los modifica.
2. Elija el abrasivo adecuado para la aplicación, no para la dureza. Se recomienda ZA de grano 16 para trenes de producción y ZA/alúmina marrón de grano 20 para máquinas portátiles. Un riel más duro no justifica el uso de una familia de abrasivos diferente.
3. Mantén el grado dentro del rango de autoafilado. Los datos de laboratorio anteriores muestran que la opción más dura corta aproximadamente un tercio de lo que corta la opción intermedia. Aumenta las pasadas, no la fuerza de unión.
4. Limite la profundidad para proteger la metalurgia. Mantenga la pieza de trabajo por debajo de 150 °C, evite el azulado continuo y manténgase dentro de los límites de aceptación de 0,5 mm de eliminación de metal base y 10 μm de Ra.

Una excepción justificada: los cruces con alto contenido de manganeso y los carriles de guarda bainíticos se comportan de manera diferente a los carriles de vía lisa y generalmente se manejan con un plan de pasadas específico para desvíos. Nuestra gama de muelas abrasivas cubre los tamaños de desvíos, y el estudio de caso de transporte pesado para mejorar la eficiencia en líneas de transporte pesado muestra el método de trabajo de principio a fin. Cuando la misma muela debe servir a dos grados de carril muy diferentes en una red, como sucede en Shuohuang, con 75 kg/m en subida y 60 kg/m en bajada, la solución práctica es un plan de pasadas separado por sentido y una especificación de muela probada, en lugar de dos tipos de muelas en el almacén.