Minecraft dünyasında rayların nasıl yapılacağına dair ayrıntılar. Demiryolu rayları nelerden yapılmıştır? Tren rayları nasıl yapılır - video

Herhangi bir iklim bölgesinde ve yılın herhangi bir zamanında demiryolunun üst yapısının yapısı sağlam, sağlam, sağlam, aşınmaya dayanıklı, ekonomik olmalı, trenlerin yüksek hızlarda güvenli ve sorunsuz hareketini sağlamalıdır.

Raylar- Yol üst yapısının en pahalı ve en önemli unsuru. Raylara yönelik birçok talep var. Demiryolu araçlarının tekerleklerinin harekete karşı daha az direnç göstermesi için rayların pürüzsüz olması gerekir. Öte yandan lokomotifin maksimum çekiş kuvveti gerçekleştirebilmesi için tekerleklerinin raylara tutunmasının arttırılması yani rayların pürüzlü bir yüzeye sahip olması arzu edilir. Bu bakımdan gerekli durumlarda lokomotifin tekerleklerinin altındaki özel cihazlardan (kum havuzları) rayların üzerine kum temin edilir.

Aşınmayı azaltmak için rayların sert çelikten yapılması gerekir. Ancak çok sert çelik kırılgan olabilir ve kırılma riskini artırabilir. Bu nedenle rayların hem sert hem de sünek olması gerekir. Bu çelişki, çeliğin kimyasal bileşiminin rasyonel seçimi ve ısıl işlem yardımıyla çözülür. Ray, tekerleklerin altında bükülmeye daha iyi direnç gösterecek kadar sert olmalıdır. Aynı zamanda, yüksek ray sertliği ile tekerleklerden gelen dinamik kuvvetler (yani hareket sırasındaki kuvvetler) artacaktır. Bu çelişkiyi rayın şekli ve boyutunun rasyonel seçimiyle çözmeye çalışıyorlar.

Rayların seri üretim bir ürün olduğunu, dolayısıyla oldukça ucuz olması gerektiğini unutmamalıyız.

Modern bir rayın şekli, dikey düzlemde bükülmeye diğerlerinden daha iyi direnç gösteren bir I kirişine benzer.

Rus demiryollarında raylara ilişkin ilk standart 1903 - 1907'de kabul edildi. Dört tip onaylandı: kütlesi 43,57 olan sırasıyla 1-a, 2-a, 3-a ve 4-a; 38.42; 33.48; 1 m başına 30,89 kg 1947 ve sonraki yıllarda, aşağıdaki ray türlerini belirleyen yeni standartlar onaylandı: sırasıyla 44,65 ağırlığa sahip P43, P50, P65 ve P75; 51.67; 64,72; 1 m'de 74,41 kg P harfi “ray” kelimesini, rakam ise 1 m rayın yaklaşık kütlesini ifade etmektedir. Şu anda, P43 tipi raylar yalnızca endüstriyel taşıma yolları için ve ayrıca Demiryolları Bakanlığı'nın ray üzerinde yatan P43 raylarının tekli değişiklikleri ve katılımlar için talebi üzerine haddelenmektedir.

Çapraz profiller modern standart raylar (Şekil 2.1), bu yüzyılın başında kabul edilen ilk standartların raylarından birçok açıdan farklılık göstermektedir.

Ray başlığı bir kutu eğrisi (yani değişken eğriliğe sahip bir eğri) boyunca ana hatlarıyla belirtilmiştir, bunun sonucunda tekerleklerden gelen kuvvetlerin aktarımında merkezilik ve temas işaretlerinin yeterli genişliği elde edilir. Rayın tepesinden yan yüzüne geçiş noktasındaki eğrinin yarıçapının, sırtın başlangıcındaki tekerlek üzerindeki dolguya yakın olan 15 mm olduğu varsayılmaktadır. Bu, tekerleğin ray üzerinde kaymasını zorlaştırır. Kafanın yan kenarları eğimlidir (1:20), bu da kafayı alttan genişletir ve pedlerin destek alanını arttırır. Rayın boynu, baş ve ayak geçişinde bir kalınlaşma oluşturmak amacıyla değişken yarıçaplı bir eğri boyunca şekillendirilmiştir. Taban, bükülme sırasında kırılma riskini ortadan kaldırmak için eski standart raylardan daha sağlam yapılmıştır.

P65 ve P75 tipi raylar için taban genişliği ile göğüs yüksekliğinin¹ aynı yapıldığı vurgulanmalıdır. Bu, her iki ray türü için aynı ara ve uç bağlantıların kullanılmasını mümkün kıldığından, ray tesislerinin bakımında çok kullanışlıdır.

Rayların kalitesi, uzun hizmet ömrü ve tren güvenliğinin sağlanması açısından oldukça önemlidir. Demiryolları Bakanlığı, metalurji uzmanlarına, değiştirilmeden önce düz hatlarda brüt 1200 - 1500 milyon ton ve küçük yarıçaplı (600 m veya daha az) virajlarda brüt 500 milyon ton ağırlığındaki yükü taşıyabilecek şekilde ray üretme görevi vermiştir. .

Rayların haddelendiği metalurji tesislerinde çelik, oksijen dönüştürücü yöntemi kullanılarak açık ocak fırınlarında (birkaç saat) veya dönüştürücülerde (15-18 dakika) pişirilir. Çelik kalıplara dökülür. Soğuduktan sonra külçeler oluşur. Isıtılır ve ön sıkıştırmaya tabi tutulacakları çiçeklenme makinelerine beslenirler. Elde edilen kütük daha sonra haddehanelere gönderilir. Yavaş yavaş, çelik şerit değirmenin "akışlarından" geçirilir ve bir ray profili alır.

Açık ocak çeliği, konvertör çeliğinden daha iyidir çünkü çeliğin uzun süre pişirilmesi, bileşiminin daha iyi düzenlenmesini mümkün kılar; daha az fosfor ve kükürt ile daha az zararlı yabancı madde içerir.

Oksijen dönüştürücü yöntemiyle yapılan çelikten yapılmış raylar daha yüksek oranda fosfor ve kükürt içerir ve bu nedenle soğuk ve kırmızı kırılganlığı daha yüksektir (yani sırasıyla düşük ve yüksek sıcaklıklarda kırılma riski). Bu nedenle bu yöntemle yapılan raylar tekrar ana hatlar üzerine döşenmez (endüstriyel erişim yollarında kullanılır).

Rayların kalitesi kimyasal bileşim, metalin mikro ve makro yapısı, mukavemet, düzlük² ve diğer göstergeler (mukavemet genellikle numunenin gerildiğinde çekme mukavemetinin değeri ile değerlendirilir) tarafından kontrol edilir.

Ray çeliğinin bileşimi demire ek olarak aşağıdaki kimyasal elementleri içerir: karbon³ (%0,67 - 0,82), manganez (%0,75 - 1,05), silikon (%0,13 - 0,28), fosfor (%0,035'e kadar), kükürt (%0,045'e kadar).

Karbon çeliğin sertliğinin yani aşınma direncinin artmasına yardımcı olur. Karbon içeriğindeki %0,42'den %0,62'ye küçük bir artış bile çeliğin aşınma direncinin neredeyse 2 kat artmasına neden olur.

Manganez hem aşınma direncini hem de darbe mukavemetini artıran (yani düşük kırılganlık sağlayan) çok faydalı bir katkı maddesidir. Silikon çeliğin sertliğini ve dolayısıyla aşınma direncini artıran bir katkı maddesidir. Fosfor ve kükürt zararlı katkı maddeleridir. Varlıkları, doğal demir cevherlerinde bulunmalarından kaynaklanmaktadır. Zhdanovsky metalurji tesisi Azovstal tarafından üretilen raylar, Kerch cevherlerine dayalı arsenik (%0,15) içeriyor. Bu boyutlarda bulunması çeliğin kalitesini bozmaz.

Çelik üretimi sırasında dökme demirden kaynaklanan yabancı maddeler kısmen yakılır. Safsızlıkların yanı sıra demir de yanarak okside dönüşür, bu da sıvı metalde çözünür ve onu daha sonraki işlemler için uygunsuz hale getirebilir. Bu nedenle, kalıplara dökmeden önce metalin "deokside edilmesi" gerekir, yani Al, SiCa vb. gibi özel deoksidanlar eklenerek demir oksitten arındırılması gerekir.

Deoksidanlar, ana kısmı cürufla birlikte uzaklaştırılan oksitler oluşturmak için oksijenle reaksiyona girer. Oksit giderici oksitlerin kalıntıları, haddeleme yönü boyunca yuvarlanarak izler veya çizgiler oluşturan metalik olmayan kalıntılar (örneğin alümina) oluşturur. Bu kalıntılar yüksek sertlik (temel malzemeden bir kat daha yüksek) ile karakterize edilir, bu nedenle maksimum gerilim bölgesine düştüklerinde yorulma çatlaklarının oluşumunun kaynaklarıdırlar.

Son yıllarda yapılan araştırmalar, alüminyumun deoksidanlardan hariç tutulmasının, metalik olmayan kalıntıların hattının uzunluğunu önemli ölçüde azaltabileceğini göstermiştir. Bu nedenle, 1 Temmuz 1981'den itibaren raylara yeni bir GOST 24182 - 80 tanıtıldı; bunun ayırt edici özelliği, artık yeni rayların 1 ve 2 gruba ayrılmasıdır. Grup 1'in rayları, çelikte çizgili metalik olmayan kalıntılar oluşturan deoksidanlar kullanılmadan, karmaşık deoksidanlarla bir potada deoksidize edilmiş açık ocak çeliğinden yapılmıştır. Şu anda bunların en iyileri Kuznetsk Metalurji Fabrikası tarafından kullanılan demir-vanadyum-silikon-kalsiyum deoksidanlardır. Silikon-magnezyum-titanyum deoksidanların kullanılması da mümkündür.

Grup 2'nin rayları, alüminyum veya manganez-alüminyum alaşımı ile oksitlenmemiş Mart çeliğinden yapılmıştır.

Grup 1 raylarının üretimi için karmaşık deoksidanların kullanılması, metalik olmayan kalıntıların hatlarının uzunluğunun 8 mm'den (grup 2'de) 2 mm'ye (grup 1'de) azaltılmasını mümkün kılar. Bu sayede rayların dayanıklılığı ve güvenilirliği yaklaşık %20 – 30 oranında artmaktadır.

Ray çeliğinin kimyasal bileşimini daha da geliştirmek için, rayların aşınma direncinde bir artışa yol açan, ancak temasın oluşmasına karşı önemli bir etki sağlamayan krom gibi alaşım katkı maddelerinin içine dahil edilmesi üzerine deneyler yapıldı. yorgunluk hasarı. Arttırılmış silikon yüzdesine (%0,49 - 0,64) sahip çelikle yapılan deneyler, bu tür rayların dalga benzeri aşınmasının (daha fazla ayrıntı için paragraf 2.3'e bakınız) standart üretim raylarından daha az olduğunu göstermiştir.

Metal mikroyapı nedir ? Bir ray çeliği örneğini keserseniz, öğütürseniz, alkol içindeki nitrik asit çözeltisiyle aşındırırsanız ve ardından bu "bölümü" mikroskopta incelerseniz, mikro yapısını göreceksiniz. Farklı olabilir: siyah ve beyaz lekelerin tekdüze veya eşit olmayan dağılımı veya bir tür iğne benzeri yapı vb. Bu durumda yapılar ayırt edilir: ostenit, martensit, sorbit vb. Sertleştikten sonra rayların sayısı önemli ölçüde artar En iyi özellikler (aşınma direnci ve tokluk), sorbitolle sertleştirilmiş ve sertleştirilmiş troostit yapılarında bulunur.

Uzun yıllar boyunca rayların deneysel olarak sertleştirilmesi sadece uçlarda ve daha sonra tüm uzunluk boyunca gerçekleştirildi. En büyük başarı, hacimsel sertleştirmenin kullanıldığı Nizhny Tagil Metalurji Fabrikasında elde edildi, yani. tüm rayın sertleştirilmesi (fırınlarda ısıtma ve ardından yağda soğutma). Bu şekilde sertleştirilen rayların kullanım ömrü, sertleştirilmeyen raylara göre neredeyse 1,5 kat arttı. Yüksek frekanslı akımlarla ısıtıldıktan sonra ray kafasının su-hava karışımıyla yüzey sertleştirilmesinin kullanıldığı Azovstal tesisinde iyi sonuçlar elde edildi. Rayların fırın ısıtmasından su ile sertleştirilmesi, F. E. Dzerzhinsky'nin adını taşıyan Dinyeper Metalurji Fabrikasında da kullanılmaktadır.

Özellikle güçlü raylar oluşturmaya yönelik teknoloji seçenekleri, özellikle de kafanın boyun ve tabandan daha sert hale getirildiği rayların üretimi (özel bir sertleştirme yöntemi kullanılarak) üzerine araştırmalar yürütülmektedir. Sertlik Brinell birimleriyle karakterize edilir. Yani boyun ve taban 331.388 birim ise kafada 450 birim vardır.

Ötektoid üstü çelikten (% 0,82'den fazla karbon içeren çelik) ısıyla güçlendirilmiş rayların yanı sıra bimetal rayların, yani farklı çelik türlerinden yapılmış iki katmanlı rayların oluşturulması için deneyler planlanıyor.

Rayların kalitesi aynı zamanda çeliğin makro yapısına göre de değerlendirilir. Bu yapı rayın “bölümünde” çıplak gözle görülebilmektedir. İyi bir makro yapı, içinde kabuk, cüruf, film, kıl veya metalik olmayan kalıntıların bulunmadığı ince taneli bir yapıyı içerir. Çeliğin pul içermemesi özellikle önemlidir (çelik soğuduğunda hidrojen salınımı nedeniyle ortaya çıkan iç küçük boşluklar).

Hat çalışma koşullarını iyileştirmek için Demiryolları Bakanlığı, demiryolu ağındaki rayların ortalama ağırlığını sistematik olarak artırıyor. Bunun neden faydalı olduğu aşağıdaki şekillerden görülebilir. Örneğin P65 tipi raylar P50 tipi raylara göre %26,3 daha ağırdır ve kullanım ömürleri %43 daha uzundur. P50 yerine P65 rayların döşenmesi metalden %15 tasarruf sağlar. P65 rayları ile mevcut hat bakımı P50 raylarına göre %15 - 20 daha ucuzdur ve P75 rayları ile P65 raylarına göre %20 - 25 daha ucuzdur. Kusurlar için P75 raylarının tek seferde çıkarılması, P65 raylarına göre %30 - 40 daha azdır.

Uzun yıllar boyunca demiryollarımızdaki rayların standart uzunluğu 12,5 metreydi Açıkçası, raylar ne kadar uzun olursa, her kilometrede o kadar az bağlantı noktası olur. Kavşağın pist üzerinde karmaşık ve stresli bir yer olduğu göz önüne alındığında uzun süredir rayların uzunluğunun arttırılması için çalışmalar yapılıyor. Şu anda standart ray uzunluğu 25 m'dir, hem fabrikalar tarafından üretilen hem de 12,5 m uzunluğunda ve diğer uzunluklarda raylardan kaynaklanmış rayların üzerine 25 m uzunluğunda raylar döşenmektedir.

12,5 uzunluğa sahip raylar yalnızca aşağıdaki durumlarda kullanılır: betonarme traversli bir ray travers ızgarasının döşenmesinde envanter olarak (daha sonra sürekli bir rayın kirpikleri ile değiştirilmesiyle), makaslar için ve sürekli bir ray üzerinde tesviye rayları olarak.

Pistin kavisli kısımlarında kısaltılmış raylara ihtiyaç vardır (bkz. paragraf 4.9). Bu kapsamda 25 metrelik raylar için 24,84 ve 24,92 m, 12,5 metrelik raylar için ise 12,42 ve 12,46 m uzunluğunda raylar özel olarak üretilmektedir.

Her rayın ucunda delikler vardır. Önceki standartların (1a - 4a) raylarında delikler oval hale getirildi. Bu şekil, boynun yüksekliğini çok fazla zayıflatmadı ve rayın sıcaklık değişimlerine göre uzunluğunun değişmesine izin verdi.

Büyük boyunlu modern raylar yuvarlak deliklere sahiptir: imalatları daha kolaydır ve cıvatanın çapından daha büyük bir çapa sahip olduklarından rayların uzunluğundaki sıcaklık değişikliklerini engellemezler.

P75 ve P65 tipi raylar için, daha önce sadece dört delikli pedler üretildi ve P50 tipi raylar için altı delikli olanlar üretildi. Bu nedenle, P75 ve P65 raylarının her iki ucunda iki delik vardı ve P50 raylarının üç ucu vardı. Bununla birlikte, tellerin uçlarında sürekli bir ray üzerine döşenen P65 ve P75 tipi tesviye rayları için, altı cıvatalı 1000 mm uzunluğunda güçlendirilmiş kaplamalar benimsenmiştir, bu nedenle şu anda P65 ve P75'in uçlarında üç delik açılmaktadır. raylar. Bu, rayların bağlantı noktalarındaki sıcaklık performansını artırır ve planda düzgün eğrilerin korunmasına yardımcı olur.

Cıvataların ve cıvata deliklerinin çapını bilerek (bkz. Şekil 2.1), bağlantı noktalarındaki raylar arasındaki en büyük yapısal boşluğun ne olduğunu hesaplayabilirsiniz. P50 raylar için 21 mm, P65 raylar için 23 mm'dir. Boşlukların fiili kurulumu ve durumlarının izlenmesi, demiryolu raylarının rutin bakımına ilişkin Talimatlara uygun olarak gerçekleştirilir.

Cıvata deliğinde çatlak riskini azaltmak için kenarları yaklaşık 45° açıyla 1 - 2 mm pahlanır.

-----------------------
¹ Baş ile pedin yerleştirildiği taban arasındaki boşluk.
² Ray eğriliğinin hat içi kontrolü için manyetik ekipman oluşturulmuştur.
³ %0,77'ye kadar sertleştirilmiş raylarda.