Қар тазалайтын жырғыштың құрылымдық материалының қаттылығының рөлі

Жырғыш материал қаттылығын және оның тозуға қарсы тұрақтылыққа әсерін түсіну

Бриннель қаттылығы шкаласын пайдаланып жырғыш материал қаттылығын анықтау

Бринелл бойынша қаттылық саны (BHN) болаттың шайылуға немесе қатты сығылуға қарсы тұру дәрежесін көрсетеді, бұл қар тазалайтын жүзектердің уақыт өте келе қаншалықты төзімді болатынын анықтау үшін жақсы көрсеткіш болып табылады. Өткен жылғы Индустриялық жүзек стандарттары инициативасының есебіне сәйкес, нақты орындалу көрсеткіштерін қарастырғанда, 500 BHN-ге бағаланған болат 350 BHN болатқа қарағанда қарды тазарту кезінде шамамен екі есе азырақ беткі тозу көрсетеді. Бұл практикада қатты болат қысқы дауылдар кезінде қар мен мұзға араласып кететін құмы, қиыршық тасы және басқа да жол ластануының кішкентай бөлшектеріне қарсы төзімдірек болатынын білдіреді.

Қаттылықтың қар тазалайтын жүзектердің тозуға қарсы тұруымен байланысы

BHN бағасы жоғарырақ материалдар уақыт өте келе аз өлшемде болып жоғалады. Нақты деректерге сүйенсек, AR500 маркалы болат жолдардан қарды шүберектеу кезінде шамамен 150 сағаттан кейін өз қалыңдығының шамамен 88%-ын сақтайды, ал стандартты 400 Бринелл болаты тек шамамен 63%-ын ғана сақтайды. Бірақ қызықты нәрсе — зерттеулер көрсеткендей, кескіштің қаттылығын оптимизациялау бойынша 550 Бринеллден жоғары көтеру көптеген қалалық жұмыстар үшін тиімді емес. Қосымша тозуға қарсы қорғаныс осы кескіштердің тұрақты пайдалану кезіндегі соққылар салдарынан зақымдану жиілігін ескергенде тиімді болып табылмайды.

Болат кескіш қырларындағы қаттылық пен сынғыштықтың тепе-теңдігі

Болат өте қатайған кезде, -20 градус Фаренгейт (-29 Цельсий) шамасындағы пластикті-әлсізге ауысу нүктесінде кішкентай трещинаның пайда болуына бейім болады. Ақылды өндірушілер бұл мәселеге бақыланатын жылумен өңдеу процестері арқылы тәжірибе жасайды. Бұл өңдеулер балқыманың бетінің 550 Бриннелл қаттылығынан жоғары болуын қамтамасыз етеді, бірақ суық температурада да ұзартудың шамамен 20% деңгейін сақтайды. Нәтижесінде? Жол шетінен секіру немесе назар аудармайтын люктерге соғылу сияқты күтпеген соққыларға толық сынбай төтеп беретін пышақтар алынады. Қаттылық пен иілгіштіктің осы тепе-теңдігі материалдарға болжамсыз кернеулер әсер ететін нақты әлемдегі қолдануларда айырмашылық жасайды.

AR500 құрамында көміртегі көп болатын болат қасиеттеріндегі микроконструкцияның рөлі

AR500 болаты тозуға төзімділігімен ерекшеленуінің себебі — оның қатайтылған мартенситтік микрокұрылымында жатыр. Бұл құрылымда 2-ден 5 микронға дейінгі өлшемдегі карбид бөлшектері бар, олар бүкіл материал бойына тең бөлініп орналасқан. Бұл практикада не дегенді білдіреді? Әрине, перлитті болаттармен салыстырғанда AR500 абразивті тозуға қарсы шамамен үш жарым есе жақсы қорғаныш қамтамасыз етеді және сонымен қатар шеттерді сындырмай дұрыс пішіндеуге жеткілікті серпімділікті сақтайды. Соңғы жылдары өндіру кезінде металлды суыту әдістерін жетілдіру микрокұрылымдық айырмашылықтарды шамамен 40 пайызға дейін азайтты. Бұл өндірушілерге бір партиядан келесіге дейін тұрақтырақ нәтижелер алуға мүмкіндік береді және бұл ұзақ мерзімді тұрғыдан барлық адамдардың жұмысын оңайлатады.

Қар тазалау жапқышының материалдарын салыстыру: болат, полиуретан, резеңке және карбид

Болат, резеңке, полиэтилен және карбид кесу шеттерін салыстыру

Дұрыс пластина материалдарын таңдау — оның қаншалықты қатты екені, қаншалықты иілгіш болуы керек және ол нақты қандай жұмыспен таспыратының арасындағы теңдестікті табу дегенді білдіреді. AR500 болаты супер қатты беттермен жұмыс істегенде басымдыққа ие, себебі ол BHN шкаласы бойынша шамамен 477-ден 534-ке дейінгі мәнге ие, бірақ осы мықты материалдан көп иілуіңізді күтпеңіз. Полиуретан 85-тен 95-ке дейінгі Shore A қаттылығында жұмсақырақ болып келеді, бірақ басқа материалдарға қарағанда шамамен 300% артық созылады, бұл оны қиын аралас жерлерде жұмыс істеуге өте қолайлы етеді. 50-ден 70-ке дейінгі Shore A аралығындағы резеңке пластинкалар сезімтал жол бетін қорғау үшін тамаша нәтиже береді, бірақ мұзбен күрес кезінде олар болат аналогтарына қарағанда әдетте әлдеқайда тез (2023 жылғы қар тазарту сынақтары көрсеткендей) тозады. Карбидті ұшты пластинкалар әдеттегі көміртегі болатынан әлдеқайда ұзақ қызмет етеді, жиі өмір сүру мерзімін үш есе арттырады, бірақ осындай сапалы өнімдерді орнату үшін әр дүкенде бар болмайтын арнайы құрал-жабдық қажет.

Жоғары әрекет кезінде AR500 болатынан жасалған қар тазалайтын пышақтардың артықшылықтары

АР500 болат қыстың қатал жағдайларында өте жақсы жұмыс істейді, өйткені оның мартензит құрылымы бар. Баспасөзде бұл жаңқалар қармен араласқанда стандартты AR450 модельдеріне қарағанда 23 пайызға ұзаққа созылады. Бұл материалдың бетінің қаттылығы шамамен 534 BHN-ге жетеді және тіпті минус 40 градус Фаренгейт температурада да дұрыс жұмыс істейді. Ол тастардың оңай кіріп кетуіне жол бермейді және көп жағдайда құрылымдық жағынан мықты болып қалады. Алайда, мұздайтын температурада көптеген соққыдан кейін, кішкентай жарықтар пайда бола бастайды, сондықтан осы жабдықты суық климатты тұрақты пайдалану үшін тұрақты тексеру орынды.

Қайталанатын әсерлер кезінде уретан кескіштерінің беріктігі мен тозуға төзімділігі

2023 жылғы сынақтар полиуретан көпіршіктерге соғылған кезде болатқа қарағанда кинетикалық энергияны шамамен 82% артық жұтатынын көрсетті, бұл автомобильдердің үлкен зақымға ұшырау ықтималдығының едәуір төмен екенін білдіреді. Соққыларды жұту қабілеті заттардың бөлшектеніп кетуін болдырмауға көмектеседі, бірақ осы қасиеттердің өзі уақыт өте келе шеттердің бостап тегістеліп тозуына әкеледі. Көбінесе механиктер полиуретаннан жасалған бөлшектерді тасты жолдармен 150-200 сағат шамасында жүргеннен кейін ауыстыруды ұсынады. Дегенмен, өндірушілер өздерінің соңғы құрамдарына кремний бөлшектерін қоса бастады. Бұл кішкентай қоспалар күнделікті жүру жағдайларында соққыларды жұту қасиетін сақтай отырып, сызықтардан қорғауға көмектеседі.

Әртүрлі жағдайлар үшін полиуретан жапырақтардың иілгіштігі мен қаттылығын баптау

Екі тығыздықты формаластыру арқылы өндірушілер жұмыстың әртүрлі түрлеріне сәйкес келетін, әдетте Шоре А шкаласы бойынша 70-ден 95-ке дейінгі диапазондағы полиуретан плиткаларды жасай алады. Өткен жылы жүргізілген кейбір сынақтар жұмсақ орталықтары (шамамен 85A) және қатты шеттері (шамамен 95A) бар плиткалар тиімді мұзды жою қабілетін сақтамай-ақ автотұрақтарға зиянды жартыға дейін азайтатынын көрсетті. Арнайы температураға төзімді материалдарды қосу минус 30 градустан 120 градус Фаренгейтке дейінгі температураның күрт өзгеруі кезінде де осы плиткалардың иілгіштігін сақтайды. Бұл пластик плиткалар суық ауа райында сынғыш болып және жарылып қалатын ескі мәселелерді шешеді.

Қар тазалағыш плитканың құрылымындағы тозуға төзімділікті және жол бетін қорғауды теңестіру

Кесу шетінің материалдарының қаттылығы мен асфальт пен бетон беттеріне әсері

Бринелл шкаласы (HB) бойынша өлшенетін пышақтардың қаттылығы кейбір маңызды компромистерді қажет етеді. Мысалы, HB-ның шамамен 450-ден 500-ге дейінгі ауқымына сәйкес келетін AR500 болаты сияқты материалдар қарапайым жұмсақ болатқа қарағанда абразивті тозуға шамамен 2,5 есе ұзақ төзеді. Дегенмен, мұндай қатты материалдар жол бетіне тереңірек енуге бейім, әрбір өту кезінде ойық тереңдігін шамамен 18-22 пайызға арттырады. Әртүрлі беттерді қарастырғанда, пышақтың қаттылығы 475 HB-дан асқан кезде асфальт беті темірбетонға қарағанда шамамен 1,8 есе тезірек тозады. Алайда, 500 HB маңында оптимальды нүкте бар сияқты. Осы деңгейдегі пышақтар жақсы орта шешім табады деп көрінеді. Олар жыл ішінде асфальт бетіне жылдық зиян көлемін 0,3 мм-ден төмен ұстап, ауыстыру қажеттілігін шамамен 40 пайызға азайтады.

Пышақ материалдарының тозуға төзімділігіндегі тозуға қарсы төзімділік пен жол бетінің қауіпсіздігі арасындағы компромистер

Қаланың әкімшілігі жолдың техникалық құрал-жабдықтары үшін пышақтың қаттылығы мәселесінде екі қиындықтың арасында қалып қойды. 550 HB-ден жоғары бағаланған ультра қатты пышақтар әлсіз пышақтарға қарағанда шамамен екі есе ұзақ қызмет етеді, бірақ олар асфальтты тез тозады. Техникалық қызмет көрсету бөлімдері жол бетінің әрбір шақырымына жылына он сегіз бен жиырма жеті доллар аралығында қосымша жұмсайды. Зерттеулер 500 HB-ден төмен пышақтардың темірбетон жолдарды қауіпсіз және үстінен сырғанауды болдырмау жағынан одан да жақсы нәтиже беретінін көрсетті. Ылғалды беттерде осындай жұмсақ пышақтар қаттыларға қарағанда шамамен үштен біріне артық үйкеліс сақтайды, дегенмен олардың ауыстыруы шамамен ширекке жақын ертерек қажет болады. Осындай компромистерге байланысты көптеген муниципалитеттер қазір екі деңгейлі қаттылықтағы пышақтарға көшу үстінде. Негізгі бөлігі кесуші жиекті сүйір ұстау үшін шамамен 520 HB-де қалады, ал сыртқы бөлігі соққылардың негізгі жүгін өзіне алатын және уақыт өте жол бетін сақтауға көмектесетін 420 HB жұмсақ қорытпасынан жасалады.

Қар тазалайтын жолдың пышағының тозу механизмдері: Үйкеліс, соққы және қоршаған орта факторлары

Пышақ материалдарының үйкеліске және соққыға төзімділігі: салыстырмалы бағалау

Қар тазалайтын жолдың пышақтары уақыт өте келе екі негізгі тозу түріне ұшырайды: үйкелістен тозу және соққыдан зақымдану. Мұз, қиыршық тас және жолдағы ластану пышақтың бетіне үйкелгенде, металл беті біртіндеп тозып, жұқарады. Tribology International журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, абразивті материалдар көп болатын аймақтарда қар тазалайтын пышақтар жылына өзінің бастапқы қалыңдығының шамамен 18% - ін жоғалтуы мүмкін. Енді соққыға төзімділік мәселесіне келсек. Бұл негізінен пышақ жолда қатайып қалған зат немесе борттағы кедергіге соғылған кезде қаншалықты мықты ұсталатынын білдіреді. AR500 болаты мұндай мақсат үшін өте жақсы жарамды, себебі оның 500 HB қаттылығы бар, бірақ соққы кезінде сынбайтындай дәрежеде серпімділігі сақталады. Қыста осындай соққылар жиі болатын суық аймақтарда бұл өте маңызды.

Суық ауданда жұмыс істеу жағдайларында материалдардың бүліну механизмдері

Нөлден төменгі температура мына үш жолмен износты күшейтеді:

• Қатты сынғыштық : Балқытпа -20 градус Фаренгейт (-29 Цельсий) төменгі температурада соққыға беріктігінің 30% жоғалтады
• Өстірме- суық циклдері : Мұз-балқу циклдері полиуретанда микросынықтардың пайда болуына ықпал етеді
• Мұздың жабысып қалуы : Қатып қалған мұздың жиналуы үйкеліс күшін 40-60% арттырады (ASTM F3120-21)

Бұл факторлар төмен температураға шыдамдылық үшін арнайы әзірленбеген материалдарда жорғалауды одан әрі күрт шиеленістіреді.

Кескіштің қызмет ету мерзіміне әсер ететін экологиялық факторлар

Кальций хлориді сияқты мұзды ерітетін құралдар тұзды ортаға қарағанда болаттан жасалған кескіштерді үш есе тезірек коррозияға ұшыратады. Ультракүлгін сәулелер полимер кескіштерді бүлдіреді және 1 000 сағаттан кейін полиуретанның созылу беріктігін 25% төмендетеді (ISO 4892-3). Жағалау аймақтарында ылғалдану-кебу циклдері болат бөлшектердегі гальваникалық коррозияны одан әрі үдетеді.

Зерттеу жағдайы: 3 қыс мезгілінде AR450 және AR500 болат пышақтарының өрісте жұмыс істеу көрсеткіштері

Мемлекеттік парк бірдей пышақ конфигурацияларын үш қыс бойы бағалады:

AR500 пышақтары абразивті және соққылы жүктемелерге бірдей ұшырауына қарамастан, қаттылық-серпімділік балансы жағынан айтарлықтай артықшылық берді және 2,7 есе ұзақ қызмет етті.

Қар тазартқыш пышақтардың қызмет ету мерзімін ұзарту бойынша жаңашылдықтар мен стратегиялар

Болат пен полиуретанды қосып гибридті пышақтарды дамыту

Гибридті пышақтар компактты мұздан тазарту үшін болаттың дәл кесу қабілетін полиуретанның бетін қорғау қасиетімен үйлестіру мақсатында баршақала кеңінен қолданыла бастады. Осындай конструкциялар айнымалы жағдайларда жақсы жұмыс істейді — болаттан жасалған жиектер қатты мұздан тез өтеді, ал иілгіш полиуретан бөліктері жеңіл қар түскен кезде асфальт пен баулардың бетіне зиян келтіруді азайтады.

Құрал-жабдық материалдарының беріктігі мен қызмет ету мерзімін арттыру үшін қаттылықты түзету саласындағы даму бағыттары

Күрделі жылу өңдеу әдістері өндірушілерге аймақтық жағдайларға сәйкес пышақтардың қаттылығын дәл баптауға мүмкіндік береді. Теңіз жағалауындағы аймақтарда тұзды, абразивті қарға төзімді 550 Бриннель пышақтары қолданылады, ал таулы аймақтарда жиі кездесетін тастардың соққысына жақсы төзіп, ауыстыру құнын төмендету үшін 450–500 Бриннель аралығындағы жұмсақ пышақтар қажет болады.

Тозуға төзімділікті арттыру үшін пайда болып жатқан беттік қаптамалар мен өңдеу технологиялары

Криогенді өңдеу және вольфрам карбидімен қаптау технологиялары сынақ нәтижелері бойынша пышақтардың қызмет ету мерзімін 30%-ға дейін ұзартты. Бұл технологиялар микросызаттардың таралуын басады және 150 сағаттан астам тартып жылжытқаннан кейін де жиектің сүйірлігін сақтауға көмектеседі.

Жоғары қаттылықтағы және иілгіш пышақ материалдарының құны мен пайдасын талдау

AR500 болат пышақтары полиуретан аналогтарына қарағанда бастапқы құны 40% жоғары болса да, олардың ауыр жағдайларда 8–10 жылға созылатын қызмет ету мерзімі ұзақ мерзімді ауыстыру шығындарын төмендетеді. Иілгіш пышақтар беттерге әлсін әсер етсе де, абразивті орталарда жалпы алғанда 2–3 есе жиі ауыстыруды талап етеді.

Пышақтың износқа төзімділігін сақтау үшін техникалық қызмет көрсету шаралары

Регулярлы техникалық қызмет көрсету пышақтың қызмет ету мерзімін әлдеқайда ұзартады. Сарапшылар әрбір екі аптасына бір рет бұрандалы бөліктерді майлауды және үлкен дауылдардан кейін пышақ қырларын тексеруді ұсынады, бұл қызмет ету мерзімін 40%-ға дейін арттыруы мүмкін (Maxtor Metal, 2024). Косметикалық тозуға қарағанда трещиналарды ерте анықтауға назар аудару уақытылы жөндеуге мүмкіндік береді және ерте бұзылуларды болдырмауға көмектеседі.

Пышақ қаттылығын аймақтық қар мен мұзды алу қажеттіліктеріне сәйкестендіру

Солтүстік Миннесотадағы операторлар мұзды қар үшін 525 Бринелльдің пластиналарына ауысқаннан кейін орта мерзімді алмастырудың 22% азайғанын хабарлайды, ал Колорадоның таулы жерлеріндегі командалар гранит қалдықтарына төзімділік пен құрылымдық шыдамдылықты сақтау үшін 475 Бринеллдің жиектерін басым тұрады.