鋼軌的矯直原理

鋼軌經過緩冷后，由于斷面各部厚度不同，其冷卻速度也不同，加上金屬從奧氏體向珠光體轉變所引起的體積變化，均會引起鋼軌彎曲。鋼軌冷卻后一般彎向頭部。彎曲鋼軌無法加工．也無法使用，因此在鋼軌標準中各國均做出嚴格規定，即成品鋼軌必須以平直狀態交貨。要達到平直狀態就必須對鋼軌進行矯直。

材料力學研究認為，鋼軌的矯直過程是一個彈塑性變形的復雜過程。這一過程可看做兩個階段，即反向彎曲階段和彈性恢復階段。在反向彎曲階段，鋼軌受到外力和外力矩作用，產生彈塑性變形。在彈性恢復階段，鋼軌在存儲在自身內的彈性變形能的作用下．力圖恢復到原來的平衡狀態。鋼軌矯直就是要經過多次這樣反向彎曲和彈性恢復的抗爭，克服其內部反彈力矩，最后因屈服而達到平直。在鋼軌矯直過程中，鋼軌斷面各部分受力不同，產生不同程度的變形。以其中性軸為界，在靠近中性軸附近多產生彈性變形．在遠離中性軸處則產生塑性變形，見圖。具體塑性變形深透程度是受矯直壓力決定的。鋼軌矯直的數學條件為：

1/ρ_反=1/ρ_彈+1/ρ_殘

式中：ρ_反—反彎曲率半徑；

ρ_彈—彈性恢復曲率半徑；

ρ_殘—殘余曲率半徑。

鋼軌矯直變形示意圖

只有在1/ρ_殘=0時，才能實現1/ρ_反=1/ρ_彈，則鋼軌才能被矯直。鋼軌矯直應力應滿足下式：

σ_ζ≤σ_矯<σ_b

即矯直應力最小要等于被矯鋼軌鋼的屈服強度，否則不可能產生永久的塑性變形；但矯直應力也不能過大，必須小于被矯鋼軌鋼的抗張強度，否則鋼軌就要被矯斷。