本發(fā)明涉及一種金屬材料技術(shù)，具體說，涉及一種熱處理鋼軌殘余應(yīng)力的試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

近年來的研究表明，鋼軌的殘余應(yīng)力已經(jīng)成為影響鋼軌斷裂力學(xué)性能指標(biāo)的重要因素。鋼軌熱處理中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力可能導(dǎo)致鋼軌進(jìn)入失效狀態(tài)，對(duì)疲勞強(qiáng)度有重要的影響。鋼軌原始?xì)堄鄳?yīng)力加之路基條件的不同，環(huán)境氣候、溫度濕度的變化，鋼軌內(nèi)部微觀存在的微小裂紋在這種交變應(yīng)力的存在下形成疲勞源，并逐漸發(fā)展成為剝離掉塊或核傷，最終導(dǎo)致鋼軌提前下線。

根據(jù)生產(chǎn)工藝，鋼軌在線或離線熱處理過程中主要對(duì)鋼軌軌頭、軌腰進(jìn)行熱的處理，由此軌頭、軌腰的相變應(yīng)力和熱應(yīng)力將增大，不少標(biāo)準(zhǔn)中將某一數(shù)值的軌底殘余應(yīng)力規(guī)定為產(chǎn)品的驗(yàn)收依據(jù)。目前國(guó)際上鋼軌生產(chǎn)過程中的殘余應(yīng)力測(cè)定主要是破壞性的軌腰鋸切法和橫斷面鋸切法，而且都已被采納到鋼軌的標(biāo)準(zhǔn)中。tb/b2344-2012標(biāo)準(zhǔn)使用軌底面縱向殘余應(yīng)力測(cè)定方法。美國(guó)鐵路工程保養(yǎng)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)中的鋼軌技術(shù)條件arema—2009標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鋼軌中殘余應(yīng)力的評(píng)定方法采用軌腰鋸切法。

如何準(zhǔn)確測(cè)定熱處理鋼軌的殘余應(yīng)力則顯得至關(guān)重要。因此，設(shè)計(jì)殘余應(yīng)力實(shí)驗(yàn)程序以適用于熱處理鋼軌的要求是十分急切的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種熱處理鋼軌殘余應(yīng)力的試驗(yàn)方法，提出了較為全面的貼片方法和切片距離，同時(shí)測(cè)定鋼軌頭、腰、底的殘余應(yīng)力值，可以準(zhǔn)確地反映熱處理鋼軌的殘余應(yīng)力分布情況。

技術(shù)方案如下：

一種熱處理鋼軌殘余應(yīng)力的試驗(yàn)方法，包括：

試樣準(zhǔn)備；在經(jīng)過熱處理工藝的成品軌端頭的遠(yuǎn)遠(yuǎn)端取一段鋼軌試樣，將鋼軌試樣的縱向所測(cè)點(diǎn)處表面區(qū)域打磨出一平整區(qū)域，然后再將此區(qū)域打磨光滑，并用酒精擦試干凈；

在試樣長(zhǎng)度方向中點(diǎn)處進(jìn)行貼片，距鋼軌試樣中點(diǎn)兩側(cè)進(jìn)行切割，采用專用鉬絲切割機(jī)，切割過程加工速度為100～200mm/h，切割過程不得損害應(yīng)變片；

切割完后，再將應(yīng)變片與應(yīng)變儀信號(hào)線連接好，打開應(yīng)變儀進(jìn)行測(cè)量應(yīng)變量，最后根據(jù)彈性理論計(jì)算殘余應(yīng)力值。

進(jìn)一步：在軌頭、軌腰、軌底進(jìn)行貼片，所用的電阻應(yīng)變片應(yīng)為封閉型，長(zhǎng)3mm，靈敏度因子優(yōu)于±1％。

進(jìn)一步：鋼軌試樣的長(zhǎng)度為1m用砂輪將鋼軌試樣縱向測(cè)點(diǎn)兩側(cè)150mm的區(qū)域打磨出一平整區(qū)域。

進(jìn)一步：殘余應(yīng)力值由切割前后的應(yīng)變?cè)诔艘?.07×105mpa計(jì)算而得，殘余應(yīng)力值<190mpa即為合格。

進(jìn)一步：鉬絲選用0.18mm線切割專用鉬絲。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果包括：

本發(fā)明可以做相關(guān)檢驗(yàn)，對(duì)熱處理鋼軌出口具有現(xiàn)實(shí)意義。本發(fā)明提供了一種測(cè)試熱處理鋼軌殘余應(yīng)力測(cè)試的試驗(yàn)方法，提出了較為全面的貼片方法和切片距離，同時(shí)測(cè)定鋼軌頭、腰、底的殘余應(yīng)力值，可以準(zhǔn)確地反映熱處理鋼軌的殘余應(yīng)力分布情況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中熱處理鋼軌殘余應(yīng)力的貼片位置示意圖。

圖2是本發(fā)明中熱處理鋼軌殘余應(yīng)力的切口位置圖；

具體實(shí)施方式

下面參考示例實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作詳細(xì)說明。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

本發(fā)明中，試樣長(zhǎng)度1m，規(guī)定了貼片類型位置和切割距離，以及測(cè)量方式。熱處理鋼軌殘余應(yīng)力的試驗(yàn)方法，具體包括以下步驟：

1、試樣準(zhǔn)備；

在經(jīng)過熱處理工藝的成品軌端頭盡量遠(yuǎn)的地方(≥3m)取1m長(zhǎng)的鋼軌試樣。用砂輪將鋼軌試樣縱向所測(cè)點(diǎn)兩側(cè)150mm的區(qū)域打磨出一平整區(qū)域，然后再用細(xì)砂紙將此區(qū)域打磨光滑，并用酒精擦試干凈。

2、貼片；

使用hd3816靜態(tài)應(yīng)變儀進(jìn)行殘余應(yīng)力測(cè)定，應(yīng)變片型號(hào)為bx-120-5aa電阻應(yīng)變片。在試樣長(zhǎng)度方向中點(diǎn)(500mm)處進(jìn)行貼片。

如圖1所示，圖1是本發(fā)明中熱處理鋼軌殘余應(yīng)力的貼片位置示意圖。

進(jìn)行軌頭、軌腰、軌底的貼片，按照表1提供的位置進(jìn)行熱處理鋼軌殘余應(yīng)力貼片。所用的電阻應(yīng)變片應(yīng)為封閉型，長(zhǎng)3mm，靈敏度因子優(yōu)于±1％。

表1熱處理鋼軌殘余應(yīng)力貼片位置

3、切割；

如圖2所示，是本發(fā)明中熱處理鋼軌殘余應(yīng)力的切口位置圖。

鋼軌切割位置距試樣中點(diǎn)左右35mm處進(jìn)行切割，采用專用鉬絲切割機(jī)，切割過程采用計(jì)算機(jī)編程控制，鉬絲選用0.18mm線切割專用鉬絲。切割過程采用計(jì)算機(jī)控制，要求加工速度：100～200mm/h。切割過程不得損害應(yīng)變片。

4、測(cè)量計(jì)算。

切割完后，再將應(yīng)變片與應(yīng)變儀信號(hào)線連接好，打開應(yīng)變儀進(jìn)行測(cè)量應(yīng)變量，最后根據(jù)彈性理論計(jì)算殘余應(yīng)力值。殘余應(yīng)力值由切割前后的應(yīng)變?cè)诔艘?.07×10⁵mpa計(jì)算而得，殘余應(yīng)力值<190mpa即為合格。

本發(fā)明所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種熱處理鋼軌殘余應(yīng)力的試驗(yàn)方法，包括：試樣準(zhǔn)備；在經(jīng)過熱處理工藝的成品軌端頭的遠(yuǎn)遠(yuǎn)端取一段鋼軌試樣，將鋼軌試樣的縱向所測(cè)點(diǎn)處表面區(qū)域打磨出一平整區(qū)域，然后再將此區(qū)域打磨光滑，并用酒精擦試干凈；在試樣長(zhǎng)度方向中點(diǎn)處進(jìn)行貼片，距鋼軌試樣中點(diǎn)兩側(cè)進(jìn)行切割，采用專用鉬絲切割機(jī)，切割過程加工速度為100～200mm/h，切割過程不得損害應(yīng)變片；切割完后，再將應(yīng)變片與應(yīng)變儀信號(hào)線連接好，打開應(yīng)變儀進(jìn)行測(cè)量應(yīng)變量，最后根據(jù)彈性理論計(jì)算殘余應(yīng)力值。本發(fā)明提出了較為全面的貼片方法和切片距離，同時(shí)測(cè)定鋼軌頭、腰、底的殘余應(yīng)力值，可以準(zhǔn)確地反映熱處理鋼軌的殘余應(yīng)力分布情況。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭瑞;郭志;潘雪松;王嘉偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.27
技術(shù)公布日：2017.09.26