وفي تصنيع القاطرات، فإن اختيار وخواص المواد في المحاور المعدنية بوصفها مكونات رئيسية تؤثر تأثيرا كبيرا على أداء القاطرات وعمرها. تناقش هذه الورقة اختيار وخصائص المواد المطورة على المحاور العجلات.
وتستلزم اختيار المواد الخاصة بحشو القاطرة الجمع بين متطلبات القوة، والقدرة على الصمود، والقدرة على التحمل، والقدرة على التحمل، والأداء التشغيلي. وتشمل المواد التي يشيع استخدامها الصلب المخفض، والفولاذ عالي الكربون المتوسط، والفولاذ المختار.
الصلب المخفض: فالفولاذ المخفض له خصائص ميكانيكية أفضل، وقوة وصلب أعلى، وسعر منخفض نسبيا، ويطبق على تصنيع المحاور المعدنية ذات الحمولات المتوسطة.
الفولاذ عالي الكربون: الصلب عالي الكربون المتوسط: يتسم بصبر وقوة مرتفعان بدرجة عالية من التحمل، وهو ينطبق على المحولات المعدنية ذات الحمولة العالية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن مرونة الفولاذ ذي الكربون المتوسط والعالي قد تكون منخفضة نسبياً، مما قد يؤدي إلى ميولات صورية، مما يتطلب رقابة صارمة أثناء تجهيز المواد والمعالجة الحرارية.
فولاذ السبائك: يُضاف إلى الفولاذ الكربوني كمية من العناصر السبائك لتحسين الأداء الميكانيكي والصمود أمام التآكل. والفولاذ ذو قوة عالية، وصلابة عالية، وصبر جيد، ومقاومة للإجهاد، وهو ينطبق على تصنيع المراوح ذات الأداء العالية. غير أن سعر سبائك الحديد مرتفع نسبياً، وتتسم العمليات الحرارية بالتعقيد.
خصائص المادة
القوة: تحدد قوة المواد المطورة على المحاور قدرتها على تحمل الحمولات. وتتحمل المواد المحورية ذات الكثافة عزم دوران أكبر وتحميل للصدمات، مما يزيد من أداء القاطرة واستقرارها التشغيلي.
القدرة على الصمود: تحدد قدرة المادة على الصمود في حالة الصدمات أو الاهتزاز. ويمكن أن تمتص المواد ذات المحاور المركبة القادرة على الصمود طاقة إضافية أثناء تحمل الحمولة، مما يقلل من مخاطر التكسر.
القدرة على التحمل: تؤثر صمود المحوّرات التراجعية تأثيراً كبيراً على عمرها النافع. وتمقاومة المواد المقاومة للاحتكاك والبلى، والحد من البلى في المحاور المركبة أثناء استخدامها، وزيادة عمرها النافع.
مقاومة التعب: تتعدد المحاور الملحنية عند التعب بسبب الحمولات المتداخلة. ويتيح الأداء الجيد على مقاومة التعب زيادة العمر النافع للمحور وضمان سلامة تشغيل القاطرة.
أداء العملية: تؤثر أداء عملية المواد المطورة على المحاور الدوارة تأثيراً كبيراً على عمليات التصنيع. ويؤدي الأداء الجيد للعمليات إلى تحسين إمكانية تجهيز المواد وتبسيط عملية التصنيع وخفض تكاليف التصنيع.
تسترشد المبادئ التالية عند اختيار المواد المطورة على محاور القاطرة:
مبدأ القابلية للتطبيق: اختيار المواد المناسبة على أساس استخدام القاطرات وحالتها التشغيلية، لضمان أن تتحمل المحاور التردارية مختلف الحمولات ودرجة الحرارة.
المبادئ الاقتصادية: مع استيفاء شروط الأداء، تعطى الأفضلية للمواد المنخفضة التكلفة والغنية بالموارد، تكاليف التصنيع.
مبدأ القابلية للتجهيز: مراعاة إمكانية تجهيز المواد وأداء العمليات لضمان سهولة وكفاءة عملية تصنيع المحاور المعدنية.
مبدأ مراعاة البيئة: إعطاء الأفضلية للمواد القابلة لإعادة التدوير والسليمة بيئياً والحد من التلوث البيئي في الإنتاج.
ومجمل القول إن اختيار المواد وخصائص المواد المطورة على المحاور المعدنية هو حلقة رئيسية في عملية التصنيع. وعند اختيار المواد، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار متطلبات القوة، والقدرة على الصمود، والقدرة على التحمل، والقدرة على التحمل، والأداء التشغيلي لضمان جودة وموثوقية المحاور. وفي الوقت نفسه، يؤدي الاختيار الرشيد للمواد إلى زيادة كفاءة الإنتاج وخفض تكاليف التصنيع وتلبية الطلب السوق على قاطرات عالية الأداء.
