Передовой подход к ремонту изношенных рельсов в удаленных регионах с использованием новой технологии доказал свою эффективность в ходе широкомасштабных экспериментов с рассеянием нейтронов.
Ученые из Университета Монаша и Австралийской организации по ядерной науке и технологиям объединились с инженерами из Института железнодорожного транспорта, главного австралийского исследовательского центра, специализирующегося на железнодорожных путях и транспорте, и государственной компании Hardchrome Engineering, занимающейся тяжелым машиностроением, с целью разработки надежной и эффективной лазерной технологии для ремонта рельсов.
Команда использовала ядерные технологии в Австралийском центре нейтронного рассеяния при Австралийской организации по ядерной науке и технологиям, работая с прибором Kowari для оценки ремонта тяжеловесных железных дорог методом лазерной наплавки, применяемым для ремонта особенно ценных компонентов в других отраслях промышленности.
Данный метод может увеличить срок службы рельсов и сэкономить время и затраты на техническое обслуживание, поскольку ремонт рельсов предпочтительнее их замены.
Компания Hardchrome, промышленный партнер по проектам Совета по научным исследованиям Австралии, обладает богатым опытом использования технологии лазерной наплавки для производства и ремонта в горнодобывающей отрасли.
Однако ремонт тяжеловесных железных дорог представляет значительные трудности для производителей, поскольку его нельзя проводить в контролируемых условиях завода, и приходится работать в условиях отдаленных регионов австралийской глубинки.
В исследовании, опубликованном в журнале Journal of Materials Processing Technology, был сделан вывод, что для тяжеловесной железной дороги можно использовать передовую лазерную технологию и сократить разрушительные нагрузки на ремонтируемых участках.
При использовании лазерной наплавки ремонт осуществляется путем нанесения на поверхность поврежденных рельс нержавеющей стали или сплава на основе кобальта одним или двумя слоями.
"С помощью лазерной наплавки можно наносить эти материалы на поврежденные участки, а также перераспределять излишние нагрузки", — поясняет Тапош Рой, кандидат наук и выпускник Университета Монаша, в настоящее время работающий инженером-проектировщиком поездов в метрополитене Мельбурна.
Исследователи использовали рассеяние нейтронов на сканере Kowari на железнодорожной станции, чтобы измерить остаточные напряжения, создаваемые теплом, генерируемым лазером в процессе наплавки.
В рамках исследования команда разработала новую процедуру для оценки остаточных напряжений в толстых секциях рельсов, подвергшихся полноценной наплавке.
"Только нейтроны могут проникать в глубину материала рельсов, что позволяет измерять распределение трехосного напряжения неразрушающим методом без особой подготовки", — заявляет Рой.
Для получения малокалиберных измерений на большом отрезке пути через сталь в образце были сделаны глухие отверстия. Проведение измерений в середине двух отверстий также позволило избежать искажения местных напряжений.
"Мы обнаружили, что применение термообработки после наплавки значительно снизило остаточные напряжения на поверхности и в подповерхностной зоне рельсов", — говорит Рой.
Этот метод, по-видимому, превосходит традиционные методы наплавки на основе дуговой сварки, наиболее распространенные методы устранения вызванных износом повреждений рельсов.
"Успешно проведенные испытания стимулируют дальнейшее изучение применения этого метода в качестве портативного и мобильного решения проблем технического обслуживания железных дорог в отдаленных районах Австралии", — говорит профессор Анна Парадовска, менеджер отраслевых проектов, Австралийский центр рассеяния нейтронов, и профессор Сиднейского университета.
