Вплив лазерної обробки на структуру колісної сталі

S. I. Gubenko, I. O. Nikulchenko

Анотація


Постановка проблеми. Проблема підвищення надійності та довговічності залізничних коліс пов'язана як із розробленням нових конструкцій і сталей, так і з можливістю застосування нових методів зміцнення поверхні ковзання. Метою роботи було дослідження впливу лазерної дії на структуру колісної сталі для можливого локального зміцнення зони викружки залізничних коліс. Методика. Матеріалами для досліджень служила промислова колісна сталь після гарячої деформації та термічної обробки. Лазерну обробку зразків колісної сталі в режимі імпульсного випромінення проводили на установці ДОС-30М, в режимі безперервного опромінення − на установці ЛГ-701 «Кардамон». Застосовували методи дослідження − оптична мікроскопія, рентгеноструктурний аналіз, вимірювання твердості. Результати. Встановлено, що за лазерного впливу можна отримати різні структури колісної сталі. При режимах імпульсної дії утворюються лазерно загартовані структури типу «білих шарів», які проявляють пластичність під час навантаження. При режимах безперервної лазерної дії формуються структури верхнього або нижнього бейніту, що дозволяє не тільки підвищити зносостійкість поверхні ковзання залізничних коліс, а й знизити ризики підрізу гребенів під час експлуатації. Режими термічної та лазерної обробки визначають ефект лазерного зміцнення колісної сталі. Наукова новизна. Встановлено особливості структури колісної сталі після різних видів та режимів лазерної дії. Визначено режими імпульсної та безперервної дії, які дозволяють отримати необхідний рівень лазерного зміцнення. Практична значимість. Використання отриманих результатів дозволить розробити методи і режими лазерної обробки, що дозволяють зміцнити зону викружки поверхні ковзання залізничних коліс та зняти ризики підрізу гребенів під час експлуатації.


Ключові слова


колісна сталь; зміцнення; лазерна дія; пластичність

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Губенко С. И. Физика разрушения сталей вблизи неметаллических включений : монография / С. И. Губенко. − Днепропетровск : НметАУ, ИЦ «Системные технологии», 2014. – 301с. − Режим доступа: https://nmetau.edu.ua /ru/mdiv/i2001/p110

Губенко С. И. Неметаллические включения и прочность сталей. Физические основы прочности сталей : монография / С. И. Губенко. − Германия, Саарбрюкен (Saarbrücken) : LAP LAMBERT. − Palmarium academic publishing, 2015. – 476 с. − Режим доступа: https://www.lap-publishing.com/site/imprint-privacy-policy/13

Деформация металлических материалов : монография / [С. И. Губенко, В. В. Парусов]. – Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2006. – 316 с. − Режим доступа: http://www.art-press.com.ua/home

Лазерная поверхностная обработка металлов и сплавов : монография / [П. А. Леонтьев, Н. Т. Чеканов, М. Г. Хан]. – Москва : Металлургия, 1986. – 142 с. − Режим доступа: http://www.metallurgy-publishers.net

Денисенко О. І. Формування поля температур тонкої стрічки під впливом на її поверхню дисперсної фази двофазного струменя / О. І. Денисенко, В. І. Цоцко, І. М. Спиридонова, Б. Г. Пелешенко // Фізика і хімія твердого тіла. – Т. 9. – № 4. – 2008. – С. 901−904. − Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/natural/phkhtt/2008_1_4/0904-42.pdf

Денисенко О. І. Розподіл температури одновимірного зразка в умовах місцевої термообробки / О. І. Денисенко, В. І. Цоцко, І. М. Спиридонова, Б. Г. Пелешенко // Фізика і хімія твердого тіла. – Т. 9. – № 1. – 2008. – С. 181–184. – Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/Natural/phkhtt/2008_1_4/0901-29.pdf

Цоцко В. И. Температурные характеристики поверхностного слоя низкоуглеродистых сталей в условиях линейного нагрева поверхности / В. И. Цоцко, А. И. Денисенко // Вісник Дніпропетровського національного університету. – 2004. – № 2. – С. 72–77. – Режим доступа : http://irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN= UJRN& P21DBN=UJRN1&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=njuu_dstu&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=I=&S21COLORTERMS=0&S21STR=%D0%9672605%2F2004%2F3

Цоцко В. И. Аналитическое моделирование поля температур одномерного образца в условиях местной термоциклирующей обработки / В. И. Цоцко, И. М. Спиридонова, Б. И. Пелешенко, А. И. Денисенко // Сучасні проблеми металургії. – Том 10. – Дніпропетровськ : Системні технології, 2007. – С. 170−178. − Режим доступа : http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/natural/Spm/2007_10/15.pdf

Цоцко В. И. Аналитическое моделирование температурного поля одномерного образца в условиях местной термообработки / В. И. Цоцко, И. М. Спиридонова, Б. И. Пелешенко, А. И. Денисенко // Системные технологии. – Вып. 3 (56). – Т. 2. – Днепропетровск, 2008. – С. 22–29. – Режим доступа : http://st.nmetau.edu.ua/journals/56/29_a_ru.pdf

Цоцко В. И. Нестационарное поле температур в металле в условиях импульсного энергетического воздействия / В. И. Цоцко, Б. И. Пелешенко, А. И. Денисенко // Высокоэнергетическая обработка материалов. – Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2009. – С. 202–208. – Режим доступа : http://info.donntu.org/el_izdan/geolog/news/35_2010-01-11_9-06-22/fistech09.pdf

Структура и свойства сплавов обработанных излучением лазера : монография / [М. А. Криштал, А. А. Жуков, А. Н. Кокора]. – Москва : Металлургия, 1973. – 192 с. – Режим доступа : http://www.metallurgy-publishers.net

Лазерная и электроннолучевая обработка материалов : справочник // Н. Н. Рыкалин, А. А. Углов, И. В. Зуев, А. Н. Кокора. – Москва : Машиностроение, 1985. – 496с. – Режим доступа : http://www.mashin.ru

Упрочнение деталей лучом лазера : монография / [В. С. Коваленко, Л. Ф. Головко, Г. В. Меркулов, А. И. Стрижак]. – Киев : Техника, 1981. – 131 с. − Режим доступа : http://kiev.glo.ua/marketing/tehnika-specializirovannoe-izdatelstvo-gp.html


Пристатейна бібліографія ГОСТ