Pentingnya roda dalam keselamatan kendaraan kereta bawah tanah
Karena efisiensi dan kapasitasnya yang tinggi, transportasi kereta api telah ditetapkan sebagai salah satu alternatif penting untuk mengurangi kemacetan lalu lintas, terutama di wilayah perkotaan. Meskipun belum terjadi kecelakaan keselamatan yang besar atau serius, perkembangan industri dan kemajuan teknologi telah meningkatkan pentingnya pengoperasian kereta api yang aman. Roda merupakan salah satu bagian penting pada kendaraan kereta bawah tanah. Karakteristik jalur kereta bawah tanah lebih kompleks dibandingkan kereta berkecepatan tinggi, dan seringnya pengereman serta akselerasi dapat dengan mudah merusak roda. Jenis kerusakan roda yang umum termasuk keausan pelek, tapak tergores, keausan tapak, tapak terkelupas, dan pelek lepas. Selain itu, pergerakan relatif antara roda dan rel selama perbaikan roda dapat menyebabkan keausan tapak ban. Sangat penting untuk mempelajari kinerja gesekan geser roda untuk menjamin keamanan kereta.
Teknologi pelapisan laser
Teknologi kelongsong laser menyimpan lapisan permukaan paduan logam pada substrat, yang memiliki banyak aplikasi potensial dalam memperbaiki komponen bernilai tambah tinggi dan memiliki ketahanan yang kuat terhadap keausan dan retak akibat kontak akibat rolling.
Teknologi pelapisan laser memperkuat material dan membuat permukaan substrat memperoleh kualitas unggul. Sebagian besar peneliti percaya bahwa teknologi kelongsong laser dapat menggunakan berbagai bubuk paduan untuk menghasilkan lapisan paduan dengan ketahanan aus, pengurangan gesekan, ketahanan korosi, ketahanan lelah, dan ketahanan oksidasi.
Memilih bubuk paduan yang tepat sangat penting untuk teknologi pelapisan laser. Serbuk berbahan dasar besi dan nikel sering digunakan pada struktur lintasan dan roda. Namun kedua bedak tersebut berbeda komposisi, fungsi dan karakteristiknya.
Analisis sifat gesekan dan keausan geser kering paduan Ni dan Fe dalam perbaikan roda metro
Dapat dipahami bahwa para peneliti membandingkan kinerja pelapis paduan berbasis Ni dan Fe dalam perbaikan roda kereta bawah tanah. Bahan roda kereta api ER9 dilapisi dengan paduan berbasis Ni - dan Fe dengan teknologi peleburan laser. Lapisan yang dihasilkan memiliki struktur mikro yang padat, tidak ada cacat, retak atau pori-pori.
Para peneliti menggunakan spektroskopi dispersi energi (EDS), pemindaian mikroskop elektron (SEM), topografi optik 3D dan difraktometer sinar-X (XRD) untuk mempelajari morfologi struktur mikro, elemen antarmuka dan jenis fase lapisan.
Sifat mekanik lapisan diuji menggunakan penguji keausan dan gesekan elektrokimia bolak-balik MFT-EC4000 dan penguji kekerasan mikro Vickers. Pelapis berbahan dasar Ni dengan fasa (Ni, Fe), Cr23C6 dan Cr7C3 serta pelapis berbahan dasar Fe dengan fasa larutan padat -Fe, (Fe-Cr-Ni) dan (Fe, Ni) dipilih.
Pada paduan berbasis Ni, pengendapan kromium meningkatkan ikatan antar atom dan berkontribusi terhadap penguatan larutan padat. Selain itu, adanya fasa karbida keras dan larutan padat pada struktur cladding meningkatkan kuat tekan dan kuat tarik material.
Pada paduan berbasis Ni, pengendapan kromium meningkatkan ikatan antar atom dan berkontribusi terhadap penguatan larutan padat. Selain itu, adanya fasa karbida keras dan larutan padat pada struktur cladding meningkatkan kuat tekan dan kuat tarik material.
Ketika keausan perekat merupakan mekanisme keausan utama, lapisan berbasis Ni mengalami oksidasi yang lebih parah pada akhir uji keausan dan gesekan.
Kekerasan lapisan berbahan dasar Fe adalah 715 HV0.7, yaitu 2.86 kali lipat dari bahan dasar. Kekerasan maksimum lapisan berbasis Ni adalah 268.4HV0.7. Selain itu, koefisien gesekan lapisan berbahan dasar Ni lebih rendah dibandingkan dengan lapisan berbahan dasar Fe. Dalam hal keausan dan gesekan, ketahanan lapisan berbahan dasar Ni sekitar empat kali lipat dari lapisan berbahan dasar Fe.
Karena adanya fase larutan padat, pelapis berbahan dasar Fe menunjukkan penguatan larutan padat. Pendinginan lokal terjadi karena pemanasan awal lapisan leleh, yang meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus jaringan.
Fungsi lapisan berbasis Ni pada suhu tinggi memenuhi harapan, dan kualitas kekerasan serta gesekannya juga rendah. Namun, manfaat ekonomi dari paduan berbasis Ni masih buruk.
Studi ini menunjukkan bahwa teknologi laser cladding dapat meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus pada roda. Selain itu, penelitian menunjukkan bahwa jika lapisan paduan sama dengan bahan dasarnya, bubuk paduan dapat memberikan peningkatan kinerja yang lebih signifikan.
Karena hubungan keausan yang optimal antara track dan roda serta ketahanan aus dan kekerasan lapisan yang tinggi, pelapis berbasis Fe tidak cocok untuk pelapis roda.
Referensi:
Xiao, Q., Zhang, B., & Yang, W. (2022) Sifat tribologi geser lapisan paduan kelongsong laser pada roda kereta bawah tanah. https://www.mdpi.com/2079-6412/12/10/1561/htm