Teknologi Modifikasi Anti-penuaan dan Solusi Jaminan-Umur Panjang untuk Bantalan Rel Kereta Api
Apa jenis penuaan utama dan faktor yang mempengaruhi-bantalan di bawah rel?
Jenis bantalan bawah-rel yang menua antara lainpenuaan termal-oksidatif, penuaan ultraviolet, dan penuaan kelelahan. Ketiga jenis penuaan ini berinteraksi satu sama lain dan bersama-sama mempercepat pelemahan kinerja bantalan. Penuaan oksidatif-termal mengacu pada reaksi oksidasi antara rantai molekul karet dan oksigen di lingkungan bersuhu-tinggi, yang menyebabkan pemotongan atau ikatan silang rantai molekul, yang membuat bantalan menjadi keras dan rapuh. Suhu lintasan bisa mencapai di atas 60 derajat pada periode suhu tinggi di musim panas, yang akan sangat mempercepat kecepatan penuaan oksidatif termal. Penuaan ultraviolet disebabkan oleh radiasi ultraviolet di bawah sinar matahari. Sinar ultraviolet memiliki energi tinggi yang akan merusak ikatan kimia molekul karet sehingga mengakibatkan timbulnya kapur dan retak pada permukaan bantalan. Terutama di jalur terbuka tanpa perlindungan, penuaan akibat sinar ultraviolet lebih serius. Penuaan kelelahan adalah-retakan mikro yang terjadi di dalam bantalan akibat aksi beban kereta yang berulang-ulang, dan perluasan retakan yang terus-menerus menyebabkan kerusakan struktural pada bantalan. Dampak beban pada jalur angkut berat sangat besar, dan kecepatan penuaan kelelahan jauh lebih cepat dibandingkan jalur kecepatan biasa. Faktor yang mempengaruhi penuaan juga mencakup kelembapan lingkungan, media asam{17}basa, dll. Lingkungan lembab akan mendorong reaksi oksidasi, dan media asam basa seperti hujan asam akan menimbulkan korosi pada permukaan bantalan dan semakin mempercepat proses penuaan. Efek gabungan dari faktor-faktor ini akan memperpendek masa pakai bantalan{21}}bawah rel biasa menjadi 5-8 tahun.
Apa saja jenis aditif inti dan mekanisme aksi modifikasi-anti penuaan untuk bantalan-bawah rel?
Jenis aditif inti dari modifikasi-anti penuaan untuk bantalan-bawah rel meliputiantioksidan, penstabil ultraviolet, dan-zat anti penuaan. Ketiga jenis bahan aditif ini bekerja secara sinergis untuk menunda proses penuaan pembalut secara komprehensif. Antioksidan terutama memilih sistem senyawa fenol dan fosfit yang dihambat. Antioksidan fenolik yang terhambat dapat menangkap radikal bebas yang dihasilkan oleh reaksi oksidasi, mengganggu reaksi berantai oksidasi, dan mencegah terputusnya rantai molekul karet; antioksidan fosfit dapat menguraikan peroksida yang dihasilkan oleh reaksi oksidasi. Kombinasi penggunaan keduanya dapat meningkatkan masa penuaan oksidatif termal-lebih dari 3 kali lipat. Stabilisator ultraviolet dibagi menjadi peredam dan pemadam ultraviolet. Peredam ultraviolet dapat menyerap energi sinar ultraviolet dan mengubahnya menjadi energi panas untuk disipasi, menghindari sinar ultraviolet merusak struktur molekul karet; pemadam dapat memadamkan keadaan tereksitasi molekul karet yang tereksitasi oleh sinar ultraviolet ke keadaan dasar, sehingga mengurangi kerusakan rantai molekul. Kombinasi penggunaan keduanya dapat meningkatkan ketahanan terhadap penuaan ultraviolet sebesar 40%. Agen anti-penuaan memilih produk naphthylamine dan quinoline, yang dapat menghambat penuaan akibat kelelahan pada karet. Molekulnya dapat menyerap situs aktif molekul karet, mencegah timbulnya dan perluasan retakan mikro, dan secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap kelelahan pada bantalan. Jumlah penambahan bahan tambahan harus dikontrol dengan ketat: jumlah penambahan antioksidan adalah 1,5%-2,5%, jumlah penambahan penstabil ultraviolet adalah 2%-3%, dan jumlah penambahan zat anti penuaan adalah 1%-1,5%. Penambahan yang berlebihan akan menyebabkan modulus elastisitas bantalan menjadi tidak normal dan mempengaruhi efek pengurangan getaran.
Apa saja langkah pengoptimalan proses untuk modifikasi-anti penuaan pada bantalan-bawah rel?
Langkah-langkah pengoptimalan proses untuk modifikasi-anti penuaan pada bantalan-bawah rel terutama berfokus pada tiga tautan utama:proses pencampuran, proses vulkanisasi, dan-proses pasca perawatan. Dengan mengontrol parameter proses secara akurat, dispersi aditif yang seragam dapat dipastikan dan efek modifikasi ditingkatkan. Proses pencampuran mengadopsimetode pencampuran tersegmentasi. Pertama, masukkan bahan dasar karet ke dalam mixer internal dan aduk pada suhu 80-90 derajat selama 3-5 menit agar bahan dasar menjadi plastis sepenuhnya; kemudian tambahkan antioksidan dan zat anti penuaan, campur pada suhu 100-110 derajat selama 5-7 menit untuk memastikan dispersi aditif yang seragam; terakhir tambahkan penstabil ultraviolet, campur pada suhu 90-100 derajat selama 2-3 menit untuk menghindari penguraian dan kegagalan penstabil karena suhu tinggi. Proses vulkanisasi mengadopsimetode vulkanisasi gradien. Suhu vulkanisasi-tahap pertama adalah 140-145 derajat selama 8-10 menit untuk awalnya membentuk bantalan; suhu vulkanisasi tahap kedua adalah 120-130 derajat selama 12-15 jam untuk lebih mengoptimalkan struktur ikatan silang karet dan meningkatkan keseragaman kepadatan ikatan silang. Kepadatan ikatan silang dikontrol pada sekitar 1,5×10⁻⁴mol/cm³, yang dapat menyeimbangkan elastisitas dan kinerja anti-penuaan. Proses pasca perawatan meliputipenyemprotan permukaan lapisan pelindung, menyemprotkan lapisan pelindung poliuretan dengan ketebalan 5-10μm pada permukaan bantalan, yang dapat mengisolasi sinar ultraviolet dan oksigen dan selanjutnya meningkatkan ketahanan terhadap cuaca; pada saat yang sama,pengobatan menghilangkan stresdilakukan dengan menempatkan bantalan vulkanisir di lingkungan 50 derajat selama 24 jam untuk menghilangkan tegangan sisa internal dan mencegah retak akibat pelepasan tegangan selama penggunaan.
Apa saja persyaratan yang berbeda untuk-kinerja anti penuaan pada-lapisan bawah rel di wilayah iklim yang berbeda?
Perbedaan lingkungan di berbagai wilayah iklim sangat besar, dan persyaratan untuk kinerja-anti penuaan bantalan-bawah rel juga menunjukkankarakteristik terdiferensiasi yang signifikan, dengan tujuan untuk menyesuaikan dengan faktor penuaan yang dominan di wilayah tersebut. Faktor penuaan yang dominan di daerah-bersuhu tinggi dan kering (seperti pedalaman barat laut) adalah penuaan oksidatif termal-dan radiasi ultraviolet yang kuat. Masa penuaan termal-oksidatif pad harus lebih besar dari atau sama dengan 15 tahun, dan laju perubahan modulus elastisitas setelah penuaan ultraviolet kurang dari atau sama dengan 10%. Penting untuk fokus pada penguatan jumlah penambahan antioksidan dan penstabil ultraviolet, dan mengadopsi lapisan pelindung gelap untuk mengurangi penyerapan ultraviolet. Faktor penuaan yang dominan di wilayah-kelembaban tinggi dan hujan (seperti pantai selatan Tiongkok) adalah penuaan-panas lembap dan erosi jamur. Ketahanan penuaan bantalan yang lembap dan panas harus lebih besar dari atau sama dengan 1000 jam, dan tingkat ketahanan cetakan mencapai tingkat 0. Hal ini diperlukan untuk menambahkan penghambat jamur dan mengoptimalkan proses vulkanisasi untuk meningkatkan kepadatan ikatan silang dan mencegah penetrasi kelembaban ke bagian dalam karet. Faktor penuaan yang dominan di kawasan pegunungan (seperti tiga provinsi timur laut) adalah penuaan-penggetasan suhu rendah dan penuaan siklus pembekuan-pencairan. Ketangguhan tumbukan bantalan pada -40 derajat harus lebih besar dari atau sama dengan 15kJ/m², dan tidak akan retak setelah 100 siklus pembekuan-pencairan (-40 derajat -20 derajat ). Penting untuk memilih bahan dasar karet yang tahan dingin dan menambahkan bahan pemlastis untuk meningkatkan elastisitas suhu rendah. Faktor penuaan yang dominan di wilayah dataran tinggi dengan radiasi ultraviolet yang kuat (seperti Dataran Tinggi Qinghai-Tibet) adalah radiasi ultraviolet yang kuat dan penuaan-tekanan rendah. Tingkat perlindungan ultraviolet pada bantalan harus lebih besar dari atau sama dengan 80%, dan tingkat penuaan oksidatif termal di lingkungan bertekanan rendah dikurangi sebesar 50%. Penting untuk mengadopsi stabilisator ultraviolet dengan kandungan tinggi dan struktur ikatan silang yang padat untuk menahan efek ganda dari radiasi ultraviolet yang kuat dan tekanan rendah.
Apa saja metode deteksi dan standar penerimaan untuk kinerja-anti penuaan bantalan-bawah rel?
Metode deteksi untuk kinerja-anti penuaan bantalan-bawah rel mencakup tiga kategori:uji penuaan dipercepat, uji paparan alami dan uji sifat mekanik. Standar penerimaan harus mematuhi standar kereta api TB/T 2626-2018 di bawah-landasan rel. Uji penuaan yang dipercepat adalah metode pendeteksian inti, termasuk penuaan yang dipercepat oksidatif termal dan penuaan yang dipercepat dengan sinar ultraviolet. Penuaan dipercepat oksidatif termal-dilakukan sesuai dengan standar GB/T 3512, penuaan di lingkungan udara panas 100 derajat selama 72 jam, menguji laju perubahan kekuatan tarik dan perpanjangan putus sebelum dan sesudah penuaan, memerlukan laju perubahan Kurang dari atau sama dengan 20%; penuaan dipercepat ultraviolet dilakukan sesuai dengan standar GB/T 16422.3, penuaan di bawah iradiasi lampu ultraviolet selama 1000 jam, tidak memerlukan kapur atau retak pada permukaan, dan laju perubahan modulus elastisitas Kurang dari atau sama dengan 15%. Uji paparan alami memilih lokasi paparan di wilayah iklim tertentu, memaparkan sampel bantalan selama 2 tahun, dan secara teratur mendeteksi perubahan kinerja, yang memerlukan tingkat retensi kinerja pengurangan getaran setelah 2 tahun Lebih besar dari atau sama dengan 80%. Uji sifat mekanis meliputi uji kekerasan, uji tarik, dan uji impak setelah penuaan, dengan perubahan kekerasan pantai Kurang dari atau sama dengan 5 derajat, tingkat retensi kekuatan tarik Lebih besar dari atau sama dengan 80%, dan ketangguhan impak pada -40 derajat Lebih besar dari atau sama dengan 10kJ/m². Standar penerimaan menetapkan bahwa tingkat kualifikasi deteksi kinerja anti-penuaan harus mencapai 100%, dan rasio pengambilan sampel adalah 3 kelompok sampel per batch, 5 buah per kelompok. Jika salah satu bagian gagal memenuhi standar, kinerja anti-penuaan dari kumpulan pembalut tersebut dinilai tidak memenuhi syarat dan dilarang untuk digunakan.