Надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва
Ключові слова:
залізничне колесо, неметалеві включення, інтенсивність напружень, механічні властивості, мікроструктураАнотація
Досліджено різні показники надійності литих і суцільнокатаних залізничних коліс. Встановлено, що литі колеса (клас С по AAR M-107/M-208), маючи високі значення характеристик міцності (тимчасовий опір і твердість), за такими важливими показниками надійності як відносне звуження, відносне подовження, ударна в’язкість і в’язкість руйнування значно поступаються суцільнокатаним колесам (марка Т і 2 по ДСТУ ГОСТ 10791:2016), при цьому рівень відносного подовження, ударної в’язкості і в’язкості руйнування литих коліс не відповідає вимогам ДСТУ ГОСТ 10791: 2016.
Встановлено, що наявність великої кількості великих неметалевих включень несприятливої (стрічкоподібної) форми може призвести до виникнення тріщини, яка в поєднанні з литою, спрямованою структурою в перетині залізничних коліс сприяє поширенню виниклої тріщини. З позиції механіки руйнування неметалеві включення є концентраторами напружень, такими ж, як мікротріщини. При цьому максимальне напруження у вершини сульфідного включення, стрічкового або евтектики, характерних для литого колеса, довжина яких становить близько 0,05 мм, при товщині 0,005 мм, при напруженні в ободі колеса 500 МПа, може досягати величини порядку 3200 Н/мм3/2, що перевищує допустимий рівень коефіцієнта інтенсивності напружень для цих коліс в 2 рази. Для суцільнокатаного колеса характерна щільна однорідна макроструктура; мікроструктура суцільнокатаного колеса рівномірна, а неметалеві включення мають округлу форму.
Також низькі значення ударної в’язкості, яка характеризує здатність матеріалу поглинати механічну енергію в процесі деформації і руйнування під дією ударного навантаження, особливо при мінусових температурах, сприяють підвищенню ймовірності неконтрольованого руйнування виробів в процесі експлуатації. Встановлено, що при знижених температурах лите колесо має значення ударної в’язкості в кілька разів нижче, ніж суцільнокатані колеса. Визначення сфери можливого застосування литих коліс вимагає подальших досліджень.
