правилами приемки, что свидетель-
ствовало о высокой чистоте колес-
ной стали.
Анализ дефектов выкрашивания.
Все колеса, к которым были предъ-
явлены
претензии,
подверглись ис-
пытаниям с целью снятия механиче-
ских характеристик в соответствии с
техническими условиями сдачи/при-
емки.
Определение
механических
показателей
проводилось на образ-
цах,
вырезанных
на
глубине
15 мм
под фактической
поверхностью
ка-
тания. У четырех из шести колес диа-
метр стал
меньше в результате экс-
плуатационной обточки профиля. У
обточенных
колес
предел
прочно-
сти
на растяжение снизился, поэто-
му образцы для испытаний
выреза-
ли с большей глубины. Проведенный
анализ микроструктуры этих образ-
цов
показал
наличие
тонкой
пер-
литной структуры со сфероидизаци-
ей пластинок цементита в диапазоне
от 5 до 10%. На основе проведенных
дополнительных
испытаний также
было доказано, что материал колес
соответствует международным усло-
виям сдачи/приемки.
Изучение
характера
дефектов
показало,
что
сначала
появляет-
ся единичный дефект на поверхно-
сти катания. Затем такой же дефект
возникает под действием динамиче-
ских ударов, происходящих с боль-
шой частотой.
В результате подоб-
ные
дефекты,
располагающиеся
с
небольшим
шагом, появляются
по
всей поверхности катания колеса.
Анализ дефектов выкрашивания,
выполненный
при
исследовании
продольного и поперечного сечений,
доказал наличие трещин сдвига, на-
правленных от середины поверхно-
сти катания не только в обе стороны
по ходу экипажа, но и в поперечном
направлении —
к гребню бандажа и
внешней поверхности обода. Углуб-
ления, образовавшиеся
при
выкра-
шивании,
имели
различную
фор-
му, поэтому можно сделать вывод о
том, что направление развития тре-
щин сдвига в дефектах выкрашива-
ния имеет стохастический характер.
Металлографический анализ сви-
детельствовал о том, что сталь в зоне
дефекта имела перлитную структуру
со 100%-ной сфероидизацией.
По результатам измерения твер-
дости по Бринеллю, выполненного
в разных точках
в пределах шири-
ны
поверхности
катания, был сде-
лан
вывод о том,
что
в зоне
круга
катания
твердость
наименьшая,
а
к
краям
поверхности
катания
она
увеличивается.
В
настоящее
время
существует
мнение,
основанное
на
факте
пре-
обладающего влияния на трещино-
образование контактной усталости
при
качении, что при
воздействии
колеблющегося усилия сжатия воз-
никают так
называемые
цикличе-
ская
пластичность
и
циклическая
текучесть,
обусловленные
уста-
лостными
явлениями.
Эти
факто-
ры
являются
причиной
низкоцик-
лической усталости,
ведущей,
пре-
жде всего, к упрочнению материала
и, соответственно, к снижению его
пластических
свойств.
В
результа-
те этого зарождаются и развивают-
ся трещины сдвига.
При анализе дефектов в средней
части поверхности катания возник-
ли
расхождения
с теорией
устало-
сти
при
качении
(теория
RCF)
по
ряду пунктов:
• из-за контакта колес с рельсами
на поверхности действуют остаточ-
ные напряжения сжатия. Согласно
теории механики разрушения оста-
точные напряжения сжатия должны
снижать интенсивность зарождения
и роста усталостных трещин;
• силы, действующие в пятне кон-
такта,
создают
в
местах
соприкос-
новения так
называемое
гидроста-
тическое давление.
При таком
все-
стороннем давлении
пластические
деформации должны ограничивать-
ся.
При этом также не должны воз-
никать сдвиговые трещины;
• при
исходной
пластинчато-пер-
литной
структуре
стали
имеет
ме-
сто
лишь
10%-ная
сфероидиза-
ция. В зоне дефекта речь идет уже о
100%-ной
сфероидизации, при
ко-
О
торой микроструктура имеет харак-
тер зернистого перлита. Сфероиди-
зация
используется
при
холодной
обработке
перлитной
стали.
Если
пластические свойства
стали
исче-
зают в результате повышения твер-
дости,
их
восстанавливают
с
по-
мощью
отжига
на
зернистый
пер-
лит. Отношение предела текучести
к твердости у исследовавшихся
ко-
лес составило 0,6, что подтвердило
наличие хороших первоначальных
пластических качеств;
• в теории механики разрушения
упоминаются
три
основных
меха-
низма возникновения трещин —
под
действием сил растяжения, сдвига
и
среза.
Тем
не
менее
результата-
ми
изучения
микроструктуры
ме-
талла в зоне выкрашиваний это не
подтверждается;
• если
всю
поверхность
катания
оценивать согласно теории механи-
ки разрушения, то окажется, что зо-
на
круга
катания обладает наилуч-
шими условиями для предотвраще-
ния усталостных трещин. Однако в
данной области возникают дефекты
всех трех типов: рифли, некруглость
и выкрашивание.
Экспериментальные
и эксплуатационные
испытания
На
испытательном
участке
Ве-
лим
(Чехия)
Техническим универ-
ситетом
Остравы
(У$В)
в
сотруд-
ничестве со специалистами
метал-
лургических
компаний
были
вы-
полнены
исследования
вибрации
колес в различных режимах движе-
ния. С этой целью датчики распола-
гали
по диаметру колес с внутрен-
ней стороны.
Были сняты спектры
собственных частот и
исследовано
влияние
на
спектр
величины
ам-
плитуд колебаний
при разных зна-
чениях
скорости
движения,
в том
числе при использовании
колодоч-
ного тормоза
и без торможения, а
также с гасителями колебаний и без
них.
Полученные
результаты
по-
зволили
определить
собственную
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, №3
55
предыдущая страница 56 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн следующая страница 58 Железные дороги мира 2011 03 читать онлайн Домой Выключить/включить текст