إجهاد التلامس المتدحرج

يُعدّ إجهاد التلامس المتدحرج ( RCF ) ظاهرةً تحدث في المكونات الميكانيكية المتعلقة بالتلامس المتدحرج/الانزلاقي، مثل السكك الحديدية والتروس والمحامل . ^{[ 2 ]} وهو ناتج عن عملية الإجهاد بسبب التلامس المتدحرج/الانزلاقي. ^{[ 2 ] [ 3 ]} تبدأ عملية إجهاد التلامس المتدحرج بتحميل دوري للمادة، مما يؤدي إلى تلف ناتج عن الإجهاد يمكن ملاحظته في عيوب تشبه الشقوق، مثل شقوق التآكل الأبيض . ^{[ 2 ]} يمكن أن تتطور هذه العيوب إلى شقوق أكبر تحت تأثير المزيد من التحميل، مما قد يؤدي إلى حدوث كسور. ^{[ 2 ] [ 4 ]}

في السكك الحديدية، على سبيل المثال، عندما تتدحرج عجلة القطار على القضيب، تُحدث منطقة تلامس صغيرة تؤدي إلى ضغط تلامس عالٍ جدًا بين القضيب والعجلة. ^{[ 2 ]} بمرور الوقت، قد يؤدي مرور العجلات المتكرر مع ضغوط التلامس العالية إلى تكوّن عيوب تشبه الشقوق، والتي تتحول بدورها إلى شقوق صغيرة. ^{[ 2 ]} قد تتسع هذه الشقوق وتتحد أحيانًا، مما يؤدي إما إلى تقشر السطح أو كسر القضيب، الأمر الذي قد يتسبب في حوادث خطيرة، بما في ذلك خروج القطار عن القضبان . ^{[ 2 ] [ 4 ]}

يُعدّ التصدع الناتج عن الاحتكاك الدوراني (RCF) مصدر قلق بالغ لقطاع السكك الحديدية في جميع أنحاء العالم، ويمكن أن يتخذ أشكالًا مختلفة تبعًا لموقع الشق وشكله. ^{[ 2 ]} كما أنه سبب رئيسي لفشل المكونات التي تتعرض للاحتكاك الدوراني أو الاحتكاك الدوراني/الانزلاقي، مثل محامل الاحتكاك الدوراني، والتروس، وأنظمة الكامات/الصمامات. ^{[ 5 ]} يمكن أن يؤدي مجال الإجهاد المتناوب في التصدع الناتج عن الاحتكاك الدوراني إلى إزالة المادة، بدءًا من التآكل الدقيق والكبير في فولاذ المحامل التقليدي وصولًا إلى انفصال الطبقات في السيراميك الهجين والطلاءات الخارجية. ^{[ 5 ]}

يتضمن اختبار التآكل الناتج عن التيار المستمر عدة طرق، صُممت كل منها لمحاكاة الظروف التي تُسبب هذا التآكل في بيئة مُحكمة. فيما يلي بعض الطرق المُستخدمة:

• حوامل القرص المزدوج: تستخدم هذه الطريقة قرصين لمحاكاة التآكل الذي يحدث للقضبان والعجلات.
• اختبارات RCF المصغرة: تستخدم هذه الاختبارات قرصين بأقطار مختلفة. ^{[ 6 ]}
• جهاز اختبار الكرات الثلاث على القضيب: هذا اختبار اقتصادي لإثبات مفهوم مقاومة التعب الدوراني . يُجرى لتقييم تأثير المعالجة الحرارية والمواد ومواد التشحيم والطلاءات على عمر التعب. ^{[ 6 ]}
• نظرية لوندبيرغ-بالمغرين والطريقة القائمة على معيار ISO 281: تقيّم هذه الطريقة موثوقية إجهاد التلامس الدوراني مع الأخذ في الاعتبار حمل التلامس، والمعلمات الهندسية لأزواج التلامس، وسعة التذبذب، وموثوقية إجهاد التلامس الدوراني، وخصائص المواد. ^{[ 7 ]}

جهاز اختبار إجهاد التلامس الدوار ثلاثي الأقراص (RCF) هو جهاز اختبار متخصص يُستخدم في مجال علم الاحتكاك وعلوم المواد لتقييم مقاومة الإجهاد ومتانة المواد المعرضة للتلامس الدوار. ^{[ 8 ]} صُمم هذا الجهاز لمحاكاة الظروف التي تواجهها الأنظمة الميكانيكية المختلفة، مثل محامل الدوران والتروس والمكونات الأخرى المعرضة لحركات الدوران والانزلاق المتكررة. يتكون الجهاز عادةً من ثلاثة أقراص أو بكرات مرتبة بتكوين محدد. ^{[ 9 ]} يمكن أن تمثل هذه الأقراص المكونات المتفاعلة محل الاهتمام، مثل محمل الدوران. كما يتيح الجهاز تحكمًا دقيقًا في ظروف التحميل، بما في ذلك مقدار الحمل وضغط التلامس وشكل التلامس. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

جهاز اختبار التآكل الدقيق (MPR) من شركة PCS Instruments هو جهاز اختبار متخصص يُستخدم في مجال علم الاحتكاك والهندسة الميكانيكية لدراسة التآكل الدقيق ، وهو نوع من تلف الأسطح الذي يحدث في أنظمة التلامس الدوارة والانزلاقية المُشحّمة. صُمم جهاز MPR لمحاكاة ظروف التشغيل الواقعية من خلال تعريض عينات الاختبار، والتي غالبًا ما تكون تروسًا أو محامل دوارة، لتلامس دوار وانزلاقي مُتحكم به في ظل ظروف التشحيم. ^{[ 12 ]}