ความสำคัญของล้อต่อความปลอดภัยของยานพาหนะรถไฟใต้ดิน
เนื่องจากมีประสิทธิภาพและความจุสูง การขนส่งทางรถไฟจึงถือเป็นหนึ่งในทางเลือกที่สำคัญที่สุดในการลดปัญหาการจราจรติดขัด โดยเฉพาะในเขตเมือง แม้ว่าจะไม่มีอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยที่สำคัญหรือร้ายแรงใดๆ ก็ตาม แต่การพัฒนาของอุตสาหกรรมและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้เพิ่มความสำคัญของการดำเนินการรถไฟที่ปลอดภัยอย่างแท้จริง ล้อเป็นส่วนสำคัญของยานพาหนะรถไฟใต้ดิน ลักษณะของเส้นทางรถไฟใต้ดินมีความซับซ้อนมากกว่ารถไฟความเร็วสูง และการเบรกและการเร่งความเร็วบ่อยครั้งอาจทำให้ล้อเสียหายได้ง่าย ประเภทของความเสียหายที่ล้อทั่วไป ได้แก่ การสึกของขอบล้อ ดอกยางเป็นรอย การสึกของดอกยาง ดอกยางหลุดร่อน และขอบล้อหลุด นอกจากนี้ การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างล้อกับรางระหว่างการซ่อมแซมล้ออาจทำให้ดอกยางสึกหรอได้ สิ่งสำคัญมากคือต้องศึกษาประสิทธิภาพแรงเสียดทานของการเลื่อนของล้อเพื่อความปลอดภัยของรถไฟ
เทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์
เทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์จะฝากชั้นพื้นผิวของโลหะผสมไว้บนพื้นผิว ซึ่งมีการใช้งานที่มีศักยภาพมากมายในการซ่อมแซมชิ้นส่วนที่มีมูลค่าเพิ่มสูง และมีความทนทานต่อการสึกหรอและรอยแตกเมื่อยล้าเมื่อสัมผัสจากการกลิ้ง
เทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์ช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับวัสดุและทำให้พื้นผิวของพื้นผิวได้รับคุณภาพที่เหนือกว่า นักวิจัยส่วนใหญ่เชื่อว่าเทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์สามารถใช้ผงโลหะผสมต่างๆ เพื่อผลิตการเคลือบโลหะผสมที่มีความต้านทานการสึกหรอ การลดแรงเสียดทาน ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานต่อความล้า และความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน
การเลือกผงโลหะผสมที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์ ผงที่มีธาตุเหล็กและนิกเกิลมักใช้ในโครงสร้างลู่วิ่งและล้อ อย่างไรก็ตาม ผงทั้งสองมีความแตกต่างกันในด้านองค์ประกอบ หน้าที่ และลักษณะเฉพาะ
การวิเคราะห์แรงเสียดทานของการเลื่อนแบบแห้งและคุณสมบัติการสึกหรอของโลหะผสม Ni และ Fe ในการซ่อมแซมล้อรถไฟใต้ดิน
เป็นที่เข้าใจกันว่านักวิจัยได้เปรียบเทียบประสิทธิภาพของการเคลือบโลหะผสมที่มีพื้นฐานจาก Ni และ Fe ในการซ่อมล้อรถไฟใต้ดิน วัสดุของล้อรถไฟ ER9 เคลือบด้วยโลหะผสมที่มี Ni - และ Fe โดยเทคโนโลยีการหลอมด้วยเลเซอร์ ผลการเคลือบมีโครงสร้างจุลภาคหนาแน่น ไม่มีข้อบกพร่อง รอยแตก หรือรูขุมขน
นักวิจัยได้ใช้สเปกโทรสโกปีการกระจายพลังงาน (EDS) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ภูมิประเทศแบบออพติคอล 3 มิติ และเครื่องวัดการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (XRD) เพื่อศึกษาสัณฐานวิทยาของโครงสร้างจุลภาค องค์ประกอบส่วนต่อประสาน และประเภทเฟสของการเคลือบ
ทดสอบคุณสมบัติทางกลของสารเคลือบโดยใช้เครื่องทดสอบการสึกหรอและแรงเสียดทานเคมีไฟฟ้าแบบลูกสูบ MFT-EC4000 และเครื่องทดสอบความแข็งระดับไมโครของ Vickers เลือกการเคลือบที่มีเฟส (Ni, Fe), Cr23C6 และ Cr7C3 และการเคลือบที่มี Fe ด้วยเฟสสารละลายของแข็ง -Fe, (Fe-Cr-Ni) และ (Fe, Ni)
ในโลหะผสมที่มี Ni เป็นส่วนประกอบหลัก การสะสมของโครเมียมจะช่วยเพิ่มพันธะระหว่างอะตอมและมีส่วนทำให้สารละลายของแข็งแข็งแกร่งขึ้น นอกจากนี้ การมีอยู่ของเฟสฮาร์ดคาร์ไบด์และสารละลายของแข็งในโครงสร้างการหุ้มจะช่วยเพิ่มกำลังรับแรงอัดและความต้านทานแรงดึงของวัสดุ
ในโลหะผสมที่มี Ni เป็นส่วนประกอบหลัก การสะสมของโครเมียมจะช่วยเพิ่มพันธะระหว่างอะตอมและมีส่วนทำให้สารละลายของแข็งแข็งแกร่งขึ้น นอกจากนี้ การมีอยู่ของเฟสฮาร์ดคาร์ไบด์และสารละลายของแข็งในโครงสร้างการหุ้มจะช่วยเพิ่มกำลังรับแรงอัดและความต้านทานแรงดึงของวัสดุ
เมื่อการสึกหรอของกาวเป็นกลไกการสึกหรอหลัก การเคลือบที่มี Ni-based จะพบกับการเกิดออกซิเดชันที่รุนแรงยิ่งขึ้นเมื่อสิ้นสุดการทดสอบการสึกหรอและแรงเสียดทาน
ความแข็งของการเคลือบแบบ Fe คือ 715 HV0.7 ซึ่งเท่ากับ 2.86 เท่าของวัสดุฐาน ความแข็งสูงสุดของการเคลือบที่มี Ni-based คือ 268.4HV0.7 นอกจากนี้ ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีของสารเคลือบ Ni ยังต่ำกว่าค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีของสารเคลือบ Fe ในแง่ของการสึกหรอและการเสียดสี ความทนทานของสารเคลือบ Ni มีค่าประมาณสี่เท่าของสารเคลือบ Fe
เนื่องจากการมีอยู่ของเฟสของสารละลายที่เป็นของแข็ง การเคลือบที่มี Fe เป็นส่วนประกอบหลักจึงทำให้สารละลายที่เป็นของแข็งมีความเข้มแข็งขึ้น การดับในท้องถิ่นเกิดขึ้นเนื่องจากการอุ่นการเคลือบที่หลอมละลายซึ่งจะเพิ่มความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของเนื้อเยื่อ
ฟังก์ชั่นของการเคลือบ Ni-based ที่อุณหภูมิสูงเป็นไปตามความคาดหวัง และคุณภาพความแข็งและแรงเสียดทานก็ต่ำเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ทางเศรษฐกิจของโลหะผสมที่มี Ni เป็นส่วนประกอบหลักนั้นไม่ดีนัก
การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีการหุ้มด้วยเลเซอร์สามารถปรับปรุงความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของล้อได้ นอกจากนี้ การศึกษายังแสดงให้เห็นว่าเมื่อการเคลือบโลหะผสมเหมือนกับวัสดุที่อยู่ด้านล่าง ผงโลหะผสมสามารถนำมาซึ่งการปรับปรุงประสิทธิภาพที่สำคัญมากขึ้น
เนื่องจากความสัมพันธ์ในการสึกหรอที่เหมาะสมที่สุดระหว่างสนามแข่งกับล้อ และความต้านทานการสึกหรอและความแข็งของสารเคลือบสูง สารเคลือบ Fe จึงไม่เหมาะสำหรับการหุ้มล้อ
อ้างอิง:
Xiao, Q., Zhang, B., & Yang, W. (2022) คุณสมบัติไทรโบโลยีแบบเลื่อนของการเคลือบโลหะผสมด้วยเลเซอร์บนล้อรถไฟใต้ดิน https://www.mdpi.com/2079-6412/12/10/1561/htm