Końcówki szyn kutych do zwrotnic dla ruchu kolejowego dużych prędkości
Opracowanie całkowicie nowej koncepcji kucia szyn dla kolei dużych prędkości wymagało wielu interdyscyplinarnych przemyśleń i ponownego przemyślenia wśród inżynierów i techników Hydraulico, pobudzając kilka zupełnie nowych wynalazków i rozwiązań.
Hydraulico Rail Forging System to w pełni zautomatyzowana, zaawansowana linia produkcyjna o zadziwiającej wydajności, która wykuwa końce szyn prawie do ostatecznego kształtu.
System znacznie zmniejsza potrzebę frezowania i innych operacji po kuciu, oszczędza energię, czas i pieniądze.
W ostatnich latach koleje dużych prędkości zmieniają koncepcję transportu kolejowego. Liczne kraje budują szybkie sieci kolejowe, aby połączyć miasta i regiony. W grudniu 2012 r. w Chinach otwarto najdłuższą na świecie linię kolei dużych prędkości, łączącą Pekin z południową aglomeracją Guangzhou – odległość 2 298 km (1 428 mil).
Aktualnym celem chińskiego Ministerstwa Kolei jest sieć kolei dużych prędkości o długości 12 000 km.
Więcej linii jest projektowanych lub w budowie w Azji, Europie, USA i WNP.
Oczywiście, przy nowych prędkościach jazdy do 300 km/h (186 mph), wymagania dotyczące szyn i urządzeń tocznych są ogromne. Wśród wyzwań jest wzajemne połączenie szyn i zwrotnic kolejowych. Niezawodne i solidne formowanie szyn ma absolutnie kluczowe znaczenie dla zapewnienia płynnej i bezpiecznej jazdy.
Kształtowanie końcówek szyn do zwrotnic
Tradycyjnie kształtowanie końców szyn wiązało się z wieloma operacjami po kuciu: intensywne frezowanie, obróbka skrawaniem i dodatkowe ogrzewanie – wszystko to było bardzo kosztowne i czasochłonne.
Ponieważ nie istniała żadna technologia, która mogłaby zapewnić kształt zbliżony do ostatecznego w samym procesie kucia, wymagany kształt można było uzyskać tylko w żmudnych procesach po kuciu.
Rys. 1 Frezowanie i inne operacje po kuciu są tradycyjnie kosztownymi i czasochłonnymi procesami.
Wyzwania związane z kuciem szyn
Aby rozwiązać niektóre z tych problemów, inżynierowie Hydraulico od lat badają specyficzne problemy dotyczące kucia szyn dla kolei dużych prędkości. Proces ten stawia kilka wyzwań:
- Ogrzewanie i chłodzenie stali może osłabić strukturę materiału
Ogrzewanie i chłodzenie szyny stwarza ryzyko osłabienia stali – proces strukturalny znany jako odwęglenie – i rozwinięcia słabej strefy (między zimną i ciepłą szyną) znanej jako strefa zagrożenia (HAZ). Wyjątkowo precyzyjna kontrola procesu ogrzewania ma kluczowe znaczenie dla sukcesu.
- Kontrolowanie ostatecznego kształtu kutych szyn może być trudne, ale jest niezbędne do znacznego obniżenia kosztów obróbki.
Konstrukcja matryc jest ważnym parametrem do udoskonalenia ostatecznego kształtu kutej szyny. W tym przypadku system kucia szyn Hydraulico korzysta z zaawansowanych symulacji komputerowych, które zostały specjalnie opracowane w celu udoskonalenia konstrukcji matrycy w celu uzyskania optymalnego kształtu i zminimalizowania kosztów frezowania.
- Skrócenie czasu cyklu operacyjnego ma kluczowe znaczenie
Kolejną ważną kwestią w kuciu szyn jest ogólna prędkość całego cyklu produkcyjnego. Temperatura wstępnie rozgrzanej szyny, opuszczając piec w temperaturze około 1200 ° Celsjusza, szybko spada wraz z postępem kucia. Wyzwaniem dla inżynierów Hydraulico było zbudowanie linii produkcyjnej, która mogłaby zakończyć wszystkie operacje prasy do ostatecznego kształtu za pomocą tylko jednego ogrzewania.
Rozwiązanie – w pełni zautomatyzowana linia produkcyjna z niezwykle precyzyjnym kuciem
System kucia szyn Hydraulico składa się z czterech zsynchronizowanych manipulatorów, które poruszają się wystarczająco szybko i precyzyjnie, aby chwycić, obrócić i ustawić każdą szynę w całym procesie kucia.
Ponieważ całe podnoszenie i przenoszenie szyn odbywają się za pomocą manipulatorów, cykl produkcyjny przebiega płynnie i skutecznie – bez zatrzymywania.
Ponadto pełna automatyzacja linii produkcyjnej zapewnia inżynierom i operatorom nowy poziom kontroli nad całą produkcją.
Rys. 2 Przegląd hydraulicznego systemu kucia szyn
Z poziomu jednego panelu sterowania operator może monitorować i kontrolować wszystkie elementy procesu produkcyjnego: obsługę, ogrzewanie, temperaturę i parametry kucia.
Szyny są umieszczane na sekcji wejściowej za pomocą dźwigów, pobierane przez manipulatory i podawane do pieca, przenoszone do prasy, gdzie przechodzą trzy operacje kucia, a na koniec umieszczane w sekcji wyjściowej. Proces ten nie wymaga ręcznego podnoszenia ani przenoszenia i zapewnia bezpieczne i wydajne środowisko pracy.
Ta koncepcja produkcji może poprawić wydajność całego procesu. Hydraulico udowodnił wzrost wydajności o ponad 100%.
Kontrolowanie przepływu metalu
Aby zapewnić maksymalną kontrolę przepływu metalu w matrycy, firma Hydraulico ściśle współpracowała z uniwersytetami, które opracowały zaawansowane oprogramowanie komputerowe do symulacji przepływu metalu podczas procesu formowania.
Szczegółowa analiza symulacji procesów przyniosła wiele ważnych danych, które są korzystne dla konstrukcji matryc.
Rys. 3 Intensywne badania przepływu metalu podczas procesu kucia przyniosły wynik niemal doskonały. Dzięki systemowi kucia szyn Hydraulico kuta szyna jest tak bliska optymalnemu kształtowi, że tylko głowica i stopa szyny będą wymagały drobnego dodatkowego frezowania.
Rys. 4 W tradycyjnym kuciu szyn znaczna ilość materiału musi zostać usunięta po kuciu (po lewej). W przypadku systemu szyn Hydraulico wymagane są tylko niewielkie regulacje głowy i stopy szyny (po prawej).
Szczegółowa dokumentacja procesu
System kucia szyn firmy Hydraulico wyróżnia się również szczegółową dokumentacją każdego aspektu całej produkcji. Każdy parametr procesu w systemie został szczegółowo opisany i udokumentowany.
Dla klientów zapewnia to pełny przegląd wszystkich zdarzeń i procesów na linii produkcyjnej, ponieważ wszystkie dane z manipulatorów, nagrzewnic, matryc i pras są stale dostępne do analizy i modyfikacji, a także udokumentowanej kontroli jakości.
Zalety systemu w skrócie:
- Wysoka wydajność: 4-8 szyn / godzinę
- Oszczędność 75% siły roboczej
- Oszczędność 65% na frezowaniu
- Oszczędność ponad 50% energii
- Eliminuje obróbkę cieplną
- Twardość głowicy szyny taka sama lub lepsza niż szyny wejściowej
- Obróbka tylko na głowicy szyny i pod stopą
- Zmniejszona Strefa Zagrożenia (HAZ)
