Оцінювання пошкоджуваності залізничних коліс в умовах контактної втоми з урахуванням локального нагріву поверхні кочення

V. V. Kulyk, I. M. Andreiko, V. V. Vira

Анотація


Постановка проблеми. Актуальним завданням металургійної галузі України є розроблення конкурентоздатних залізничних коліс, що володіють високими експлуатаційними характеристиками без суттєвого підвищення собівартості. Для цього слід удосконалювати склад і технологію виробництва колісної сталі для забезпечення оптимального поєднання високого опору зношуванню та високого опору утворенню експлуатаційних дефектів (повзунів і вищербин) на поверхні кочення. Мета дослідження − проаналізувати зміну пошкоджуваності поверхні кочення різних типів коліс за контактної втоми та її зв'язок із циклічною тріщиностійкістю колісних сталей. Методика. Експериментували на спеціально спроектованому випробувальному стенді. Випробування проводили на модельних зразках колеса та рейки. Для оцінювання впливу локального нагріву нанесено точкові дефекти контактним зварюванням. Характеристики міцності та циклічної тріщиностійкості визначали за стандартною методикою. Для мікроструктурних досліджень та оцінювання пошкодженості поверхні кочення модельних зразків за контактної втоми використовували оптичний мікроскоп ММР-2Р. Зображення аналізували за допомогою спеціально розробленої програми для оцінювання геометричних розмірів пошкоджень поверхні кочення модельних зразків колісних сталей. Результати. Досліджено вплив хімічного складу та модифікування рідкоземельними металами і кальцієм за мінімізованого вмісту алюмінію і титану на структуру колісних сталей та на їх характеристики міцності та циклічної тріщиностійкості. Встановлено залежність пошкодженості поверхні кочення модельних залізничних коліс від характеристик циклічної тріщиностійкості колісних сталей. Наукова новизна. Експериментально підтверджено, що схильність сталей до утворення вищербин на поверхні кочення коліс пов’язана з циклічною в’язкістю руйнування сталей. Практична значимість. Запропоновано новий підхід до створення (вибору) високоміцних сталей для залізничних коліс. Він базується на діаграмах експлуатаційної надійності колісних сталей, що поєднують підвищені характеристики зносостійкості і опору утворенню вищербин в умовах контактної втоми.


Ключові слова


колісна сталь; міцність; циклічна тріщиностійкість; мікроструктура; вищербини; експлуатаційна надійність; модифікування рідкоземельними металами і кальцієм; мінімізований вміст алюмінію і титану

Повний текст:

PDF

Посилання


Hondius H. Exploiting synergies in the wheelset market / H. Hondius // Railway gazette international. – 2008. – 164, № 10. – Pp. 822–824. − Режим доступу: http: //www.railwaygazette.com/publications/railway-gazette-international/about.html

Cassidy Ph. Perspective materials for production of railway wheels / Ph. Cassidy // International Railway Journal. – 2001. – № 12. – Pp. 40–41.

Узлов И. Г. Научная разработка и производственная реализация технологии микролегирования и термоупрочнения высокоизносостойких железнодорожных цельнокатаных колес / И. Г. Узлов, К. И. Узлов, О. Н. Перков, А. В. Кныш // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. – 2004. – Вып. 7. – С. 231–243.

Панасюк В. В. Нормативи на сталі для суцільнокатаних високоміцних залізничних коліс / В. В. Панасюк, О. П. Осташ, І. М. Андрейко та ін. // Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин. – Київ : Інститут електрозварювання ім. Е. О. Патона НАН України, 2012. – С. 594–598.

Ostash O.P. On the concept of selection of steels for high-strength railroad wheels / O.P. Ostash, V.H. Anofriev, I.M. Andreiko, L.A. Muradyan, V.V. Kulyk // Materials Science. – 2013. – 48, № 6. – Pр. 697–703. – Режим доступу: http: //link.springer.com/article/10.1007/s11003-013-9557-7

Справочник по триботехнике : справ. пособ. в 3 т. / Под. ред. М. Хебды, А. В. Чичинадзе. – Москва : Машиностроение; Варшава : ВКЛ, 1989. – 135 с.

Андрейко І. Дослідження пошкоджуваності поверхні кочення залізничних коліс / І. Андрейко, В. Кулик, В. Прокопець. − Київ : Машинознавство, 2011. – № 1–2. – С. 32–36. – Режим доступу : http: //nbuv.gov.ua/UJRN/maz_2011_1-2_10

Механика разрушения и прочность материалов : справ. пособ. в 4 т. / О. Н. Романив, С. Я. Ярема, Г. Н. Никифорчин и др. : под общ. ред. В. В. Панасюка. – Киев : Наукова думка, 1988-1990. – Т. 4: Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов. – 1990. – 680 с.


Пристатейна бібліографія ГОСТ