Applicazione della tecnologia di rivestimento laser per migliorare le prestazioni di attrito delle ruote della metropolitana

Essendo un mezzo di trasporto efficiente e ad alta capacità, la metropolitana è diventata una delle alternative più importanti per ridurre la congestione del traffico, soprattutto nelle aree urbane.Le ruote sono una delle parti importanti dei veicoli della metropolitana.Le caratteristiche delle linee della metropolitana sono più complesse di quelle dei treni ad alta velocità e le frequenti frenate e accelerazioni possono facilmente danneggiare le ruote.I tipi più comuni di danni alle ruote includono l'usura del cerchione, i graffi del battistrada, l'usura del battistrada, la scheggiatura del battistrada e il distacco del cerchione.Inoltre, il movimento relativo tra le ruote e i rotaie durante la riparazione delle ruote può causare l'usura dei battistrada dei pneumatici.Pertanto, è molto importante studiare le prestazioni di attrito radente delle ruote per garantire la sicurezza della metropolitana.

Tecnologia di rivestimento laser deposita uno strato superficiale di leghe metalliche sul substrato, che ha molte potenziali applicazioni nella riparazione di parti ad alto valore aggiunto e possiede una forte resistenza all'usura e alle cricche da fatica da contatto volvente.La tecnologia di rivestimento laser rafforza il materiale e consente alla superficie del substrato di ottenere una qualità superiore.La maggior parte dei ricercatori ritiene che la tecnologia di rivestimento laser possa produrre rivestimenti in lega con resistenza all'usura, riduzione dell'attrito, resistenza alla corrosione, resistenza alla fatica e resistenza all'ossidazione utilizzando varie polveri di lega. La selezione della polvere di lega adatta è fondamentale per la tecnologia di rivestimento laser.Le polveri a base di ferro e nichel sono spesso utilizzate nella costruzione di binari e ruote.Tuttavia, le due polveri differiscono per composizione, funzione e proprietà.Quella che segue è l'analisi dell'attrito radente a secco e delle prestazioni di usura delle leghe di Ni e Fe nella riparazione degli snodi della metropolitana

Resta inteso che il materiale ER9 delle ruote ferroviarie è rivestito con leghe a base di Ni e Fe mediante tecnologia di rivestimento laser e il rivestimento ottenuto ha una struttura densa, senza difetti, senza crepe o pori.

Diagramma schematico della prova di attrito.

I ricercatori hanno utilizzato la spettroscopia a dispersione di energia (EDS), la microscopia elettronica a scansione (SEM), la topografia ottica 3D e il diffrattometro a raggi X (XRD) per studiare la morfologia microstrutturale del rivestimento, gli elementi interfacciali e i tipi di fase.

Nelle leghe a base di Ni, la deposizione di cromo migliora il legame interatomico e contribuisce al rafforzamento della soluzione solida.Inoltre, la presenza di fasi di carburo duro e soluzioni solide nella struttura del rivestimento aumentano la resistenza a compressione e trazione del materiale.Quando l’usura adesiva era il meccanismo di usura dominante, i rivestimenti a base di Ni presentavano un’ossidazione più grave alla fine dei test di usura e attrito.La durezza del rivestimento a base Fe è 715 HV0,7, ovvero 2,86 volte quella del materiale base.La durezza massima del rivestimento a base di Ni è 268,4 HV0,7.Inoltre, il coefficiente di attrito dei rivestimenti a base Ni è inferiore a quello dei rivestimenti a base Fe.In termini di usura e attrito, i rivestimenti a base di Ni sono circa quattro volte più durevoli dei rivestimenti a base di Fe.I rivestimenti a base di Fe mostrano un rafforzamento della soluzione solida dovuto all'esistenza della fase di soluzione solida.L'estinzione locale avviene a causa del preriscaldamento del rivestimento fuso, che aumenta la durezza e la resistenza all'usura della struttura.I rivestimenti a base di Ni funzionano come previsto alle alte temperature e anche le loro qualità di durezza e attrito sono scarse.Tuttavia, le leghe a base di Ni sono meno economiche.

Questo studio lo dimostra tecnologia di rivestimento laser può migliorare la durezza e la resistenza all'usura delle ruote.Inoltre, gli studi hanno dimostrato che le polveri di lega possono apportare miglioramenti prestazionali più significativi quando il rivestimento della lega è lo stesso del materiale sottostante.I rivestimenti a base di Fe non sono adatti per il rivestimento delle ruote a causa del rapporto di usura ottimale tra rotaia e ruota e dell'elevata resistenza all'usura e durezza del rivestimento.

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