ریل راه آهن مشخصات فنی و آلیاژی آن

قطار یکی از وسایل نقلیه پرکاربرد هم برای بار و هم برای انسان هاست که از زمانه ای بسیار قدیم به خصوص برای فواصل دور از آن استفاده می کردند.

و امروزه نیز نوع پیشرفته آن در دسترس همه افراد می باشد. یکی از مهم ترین اجزا در حمل و نقل با قطار، ریل های قطار است.

اگر این ریل ها از نظر فنی در ساخت مشکلی داشته باشند باعث تغییر مسیر قطار و خسارات جانی و مالی بسیار شدیدی خواهد شد.

به همین دلیل به خصوص برای طراحان در این زمینه شناخت ریل راه آهن و انواع ریل فولادی و همچنین نحوه ساخت آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

تاریخچه ریل راه آهن:
اولین قطارهایی که ساخته شد قطارهایی بود که اسب ها واگن آن ها را انتقال می دادند. به همین دلیل جنس ریل آن ها از چوب بود.

از دهه 1760 میلادی روی این ریل های چوبی نوارهایی از جنس چدن نصب کردند و ریل ها از چوبی به آهنی تبدیل شد.

با این حال باز هم در هنگام عبور بارهای سنگین به راحتی شکسته می شدند، اما مزیت آن ها این بود که خیلی سریع و ارزان ساخته می شدند.

عیب دیگر این ریل ها این بود که تسمه های رویی گاهی اوقات پاره شده و با کف واگن تلاقی داشت. در نتیجه با اینکه ساخت آن ها ارزان بود هزینه نگهداری و تعمیرشان بسیار زیاد می شد.

برای بهتر شدن ریل ها، ریل های ترکیبی چدن و چوب را به ریل های چدنی فلنج تبدیل کردند و از طرف دیگر چرخ های واگن ها را به صورت مسطح در آوردند.

بعدها فردی به نام ویلیام جسپ به این نتیجه رسید که اگر لبه هایی برای ریل ها تعبیه کند که چرخ های واگن در آن قرار بگیرند ریل عملکرد بهتری خواهد داشت.

متأسفانه ریل های چدنی خیلی راحت با کمی فشار اضافه می شکستند و همین موضوع دردسری بزرگ بود زیرا دائماً ریل ها باید تعمیر می شدند.

به همین دلیل در سال 1820 فردی به نام جان برکینشو اختراعی به نام تکنیک نورد بهبود یافته را به نام خودش ثبت کرد که با این اختراع توانست کاری انجام دهد که طول عمر آهن افزایش یابد و آن را جایگزین ریل های چدنی کند.

بنابراین بین سال های 1825 تا 1840 اوج ساخت و ساز ریل اتفاق افتاد و از آن زمان به ریل راه آهن معروف شد.

فولاد ترکیبی از چندین آلیاژ و بسیار قوی تر از آهن است و در صورت استاندارد بودن حتی در زیر فشار بارهای بسیار سنگین نیز تغییر شکل نداده و نمی شکند.

ریل های فولادی بستری برای ساخت ریل های طولانی تر را فراهم کردند.

یکی از مشکلات بزرگ در ساخت ریل راه آهن این بود که باید آن را به صورت یک تکه می ساختند و به همین دلیل نمی توانستند ریل راه آهن را در مسیرهای خیلی طولانی یا دارای پیچ و خم احداث کنند.

برای همین کم کم از جوشکاری برای اتصال ریل ها استفاده کردند.با این کار ریل راه آهن به راحتی در کارخانه ساخته می شد و در محل به هم جوش می خورد.

مشخصات فنی ریل راه آهن:
ریل راه آهن از نظر شکل ظاهری از یک مقطع فولادی نورد شده تشکیل می شود که به شکل دو خط موازی کنار هم قرار می گیرند و بعد به صورت ثابت روی شاسی تعبیه شده با پیچ و مهره متصل می شوند.

از آنجایی که مهم ترین وظیفه ریل راه آهن تحمل بار وسیله نقلیه و هدایت صحیح آن است، باید طوری ساخته شود که نیروی وارد شده خارجی در سرتاسر آن تقسیم شود.

در غیر اینصورت به بعضی نقاط فشار بیشتری وارد شده و باعث شکست ریل و منحرف شدن قطار می شود. برای اینکه بتوان نیرو را پخش کرد از بست و پابند برای اتصال ریل راه آهن استفاده می شود.

این کار از نظر فنی بسیار مهم است، زیرا باعث کاهش اصطکاک بین وسیله نقلیه و ریل راه آهن خواهد شد. در نتیجه مانعی در برابر حرکت ایجاد نشده و ریل ها نیز در اثر نیروی قطار نمی شکنند.

سایر مشخصات فنی که برای ساخت ریل راه آهن باید در نظر گرفته شود شامل کاربرد، تنش های دینامیکی و استاتیکی وارد شده، میزان سایش و خوردگی و سایر نیروهای موجود می باشد.

اگر همه این موارد در ساخت ریل رعایت شوند ریلی باکیفیت تولید خواهد شد. برای این کار فرایند تولید ریل باید بسیار دقیق بوده و عملیات متالوژی ثانویه در کوره پاتیلی و گاز زدایی تحت خلأ به درستی انجام شود.

بعد از تولید ریل نیز باید ریل های تولید شده از نظر شیمیایی، ابعاد، عیوب ظاهری سطوح شمش و تست های دیگر کاملاً بررسی شده و به لحاظ فنی طبق استانداردهای قابل قبول باشد.

آنالیز آلیاژ ریل راه آهن:
شاید وقتی اسم ریل فولادی به گوشتان می خورد فکر کنید که این ریل ها فقط برای ریل راه آهن و انتقال قطارهای باربری و مسافربری یا مترو کاربرد دارند.

جالب است بدانید که این طور نیست و انواع ریل فولادی کاربردهای گسترده ای دارند.

به عنوان مثال فولادهای CK45 و CK55 مقاومت بسیار بالایی در برابر اصطکاک و سایش دارند و به همین دلیل علاوه بر ریل راه آهن برای نگه داری و مسیر حرکت جرثقیل های معلق، مسیر واگن های معدنی، مسیر باز و بسته شدن درب های صنعتی و انواع گاراژها نیز به کار می روند.

این فولاد حاوی 0.45 درصد کربن، 0.25 درصد سلیسیم و 0.65 درصد منگنز هستند.

معمولاً در ساخت ریل های فولادی از فولادهای CK45 و CK55 استفاده می شود که دارای آلیاژهای کربن، سلسیم و منگنز می باشند. همچنین برای تسمه ها و چهارپهلو های ریل فولاد ST52 وST37 کاربرد دارد.