The Process of Formation of Railway Wheel Damages and Tires in Operation
eaDNURT - the electronic archive of the Dnepropetrovsk National University of Railway Transport
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
The Process of Formation of Railway Wheel Damages and Tires in Operation
Процес формування ушкоджень залізничних коліс та бандажів при експлуатації Процесс формирования повреждений железнодорожных колес и бандажей при эксплуатации |
|
| Creator |
Gryshchenko, Mykola A.
Грищенко, Микола Анатолійович Грищенко, Николай Анатольевич |
|
| Subject |
railway wheels
tires microstructure damage destruction залізничні колеса бандажі мікроструктура пошкодження руйнування КТМ железнодорожные колеса бандажи микроструктура повреждение разрушение |
|
| Description |
Grischenko, N. A. The process of formation of railway wheel damages and tires in operation / N. A. Grischenko // Наука та прогрес транспорту. — 2015. — № 1 (55). — С. 100—112. — Библиогр. в конце ст. — doi: 10.15802/stp2015/38252 EN: Purpose. The dependence analysis of structural changes in the metal of railway wheels and tires from indicated influences in operation, for the further development of strategy of service reliability growth. Methodology. Test materials are the details selected from railway wheels which were taken out of operation beforehand because of various damages. Micro-structural researches were made with the use of light microscope Epiquant and electron microscope. The sizing of structural elements was done by using the methods of quantitative metallography. Findings. Over the past few decades the rapid development of industry was supported by the steady growth of intensity of using railway transport. In this case simultaneous increase of load at wheel set axle, with the increase of speed was accompanied by natural increase of the amount of cases of premature wheels and tires’ withdrawing out of operation. Railway wheel, except the formation of metal layer at rolling surface with the high defects concentration of crystal structure and first of all dislocations, falls under thermal influence from interaction with break blocks. The nature of joint influence (cold deformation and heating) on the metal rim of a wheel is conditioned by the appearance of sufficiently high gradients of structural changes that can be considered as the influence on the level of internal residual stresses. In case of the rise of volume part of carbide phase at a constant ferrite grain size, it is achieved only by the increasing of dislocation nucleation sources without changing the number of annihilation positions. In this case the accumulation of dislocations at the initial stages of plastic deformation (in metal volume in front of delta arm crack) will lead to the formation of cementite globes around certain interlocked dislocation density. In contrast the sharp increase of deformation hardening carbon steel parameters is observed. Originality. During the braking of locomotive the speed rise of metal heating at rolling surface is provided with the increase of temperatures that is enough for the beginning of phase transformations. Under the further cooling there is the formation of a number of structures formed from sliding to diffusive mechanisms. As a result the chosen areas become the centers of future metal deformations on wheels’ rolling surface and tires. Practical value. Based on the study of patterns of damages’ formation in railway wheels and tires from the peculiarities of internal metal structure and the working conditions «Classifier of defects» was developed аnd «Technical tips for determination of causes of cracks in solid-rolled railway wheels and destruction in general», which have been implemented on Ukrzaliznytsia. UK: Мета. У роботі необхідно провести аналіз залежності структурних перетворень у металі залізничних коліс та бандажів від визначених впливів при експлуатації, для подальшої розробки концепції підвищення їх експлуатаційної надійності. Методика. Матеріал для досліджень – фрагменти, відібрані від залізничних коліс, які, в свою чергу, попередчасно, за рахунок різноманітних ушкоджень, були вилучені з експлуатації. Мікроструктурні дослідження проводили з використанням світлового мікроскопа Epiquant та електронного мікроскопа. Оцінку розміру структурних елементів проводили, використовуючи методики кількісної металографії. Результати. В останні десятиріччя прискорений розвиток промисловості супроводжувався неухильним зростанням інтенсивності експлуатації залізничного транспорту. При цьому одночасне підвищення навантаження на вісь колісної пари, разом із зростанням швидкості руху, супроводжувалося закономірним збільшенням кількості випадків передчасного вилучення коліс і бандажів із експлуатації. Залізничне колесо, окрім формування прошарку метала по поверхні кочення з високою концентрацією дефектів кристалічної будови і, в першу чергу, дислокацій, піддається температурному впливу від взаємодії з гальмівними колодками. Характер сумісного впливу (холодне деформування й розігрів) на метал ободу колеса обумовлює виникнення достатньо високих градієнтів структурних змін, що, в свою чергу, може розглядатися, як вплив на рівень внутрішніх остаточних напружень. При підвищенні об’ємної частки карбідної фази, при незмінному розмірі зерна фериту, досягається лише збільшення джерел зародження дислокацій, без зміни кількості місць анігіляції. В цьому випадку накопичення дислокацій вже на початкових етапах пластичної деформації (в об’ємах металу попереду гирла тріщини) призведе до формування навколо глобулів цементиту визначеної щільності взаємозаблокованих дислокацій. На підставі цього спостерігається різке підвищення параметрів деформаційного зміцнення вуглецевої сталі. Наукова новизна. В процесі гальмування рухомого складу підвищення швидкості розігріву металу на поверхні кочення супроводжується зростанням температур, достатніх до початку фазових перетворень. При подальшому охолодженні відбувається поява низки структур, сформованих від зсувного до дифузійного механізмів. Внаслідок цього, вказані ділянки стають осередками майбутніх руйнувань металу на поверхні кочення коліс і бандажів. Практична значимість. На основі вивчення закономірностей формування ушкоджень у залізничних колесах та бандажах від особливостей внутрішньої будови металу та умов експлуатації розроблено «Класифікатор дефектів» та «Методичні вказівки з порядку визначення причин виникнення тріщин в суцільнокатаних колесах та руйнування в цілому», котрі впроваджено на Укрзалізниці. RU: Цель. В работе необходимо провести анализ зависимости структурных превращений в металле железнодорожных колес и бандажей от определенных воздействий при эксплуатации, для дальнейшей разработки концепции повышения их эксплуатационной надежности. Материал и методика исследований. Методика. Материал для исследований – фрагменты, отобранные из железнодорожных колес, которые, в свою очередь, преждевременно, за счет различных повреждений, были изъяты из эксплуатации. Микроструктурные исследования проводили с использованием светового микроскопа Epiquant. и электронного микроскопа. Оценку размера структурных элементов проводили, используя методики количественной металлографии. Результаты. В последние десятилетия ускоренное развитие промышленности сопровождалось неуклонным ростом интенсивности эксплуатации железнодорожного транспорта. При этом одновременное повышение нагрузки на ось колесной пары, вместе с ростом скорости движения, сопровождалось закономерным увеличением количества случаев преждевременного изъятия колес и бандажей из эксплуатации. Железнодорожное колесо, кроме формирования прослойки металла по поверхности катания с высокой концентрацией дефектов кристаллического строения и, в первую очередь, дислокаций, подвергается температурному воздействию от взаимодействия с тормозными колодками. Характер совместного влияния (холодное деформирование и разогрев) на металл обода колеса обуславливает возникновение достаточно высоких градиентов структурных изменений, что, в свою очередь, может рассматриваться как влияние на уровень внутренних окончательных напряжений. При повышении объемной доли карбидной фазы, при неизменном размере зерна феррита достигается только увеличение источников зарождения дислокаций, без изменения количества мест аннигиляции. В этом случае накопления дислокаций уже на начальных этапах пластической деформации (в объемах металла впереди устья трещины) приведет к формированию вокруг глобулы цементита определенной плотности заблокированных дислокаций. На основании этого наблюдается резкое повышение параметров деформационного упрочнения углеродистой стали. Научная новизна. В процессе торможения подвижного состава повышение скорости разогрева металла на поверхности катания сопровождается ростом температур, достаточных для начала фазовых превращений. При дальнейшем охлаждении происходит появление ряда структур, сформированных от сдвижного к диффузионному механизмам. Вследствие этого, указанные участки становятся очагами будущих разрушений металла на поверхности катания колес и бандажей. Практическая значимость. На основе изучения закономерностей формирования повреждений в железнодорожных колесах и бандажах от особенностей внутреннего строения металла и условий эксплуатации разработаны «Классификатор дефектов» и «Методические указания по порядку определения причин возникновения трещин в цельнокатаных колесах и разрушения в целом», внедренные на Укрзализныце. |
|
| Date |
2015-05-27T07:56:31Z
2015-05-27T07:56:31Z 2015 |
|
| Type |
Article
|
|
| Identifier |
doi: 10.15802/stp2015/38252
http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/3792 |
|
| Language |
en
|
|
| Publisher |
ДНУЗТ
|
|