Перспектива використання атермічних технологій пом’якшення металу елементів рухомого складу
Loading...
Files
Date
2013
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UK: Мета. Метою роботи є оцінка можливості використання атермічних технологій пом’якшення металу
елементів кузова і колеса залізничного вагону. Методика. Матеріалом для дослідження були вуглецеві сталі
фрагмента ободу залізничного колеса з 0,55 % С, 0,74 % Mn, 0,33 % Si і сталь 20. Сталь залізничного колеса
досліджували в стані після термічного зміцнення і холодного наклепу після експлуатації. Сталь 20 досліджували після холодної пластичної деформації прокаткою. Електричну імпульсну обробку (ЕО) здійснювали на спеціальному устаткуванні. В якості характеристики міцності металу використовували твердість за
Віккерсом. Дослідження мікроструктури здійснювали з використанням світлового та електронного мікроскопів. Результати. При експлуатації елементів рухомого складу різного рівня міцності виникнення ушкоджень на металевих поверхнях обумовлене одночасною дією достатньо складних навантажень. Враховуючи,
що формування осередків руйнування в значній мірі визначається станом об'ємів металу поблизу з місцями
максимальних діючих напружень, розробка технологій зниження темпу накопичення дефектів або рівня діючих напружень дозволить подовжити термін роботи елементів рухомого складу. Після ЕО фрагменту ободу колеса змінам твердості відповідали закономірні зміни внутрішньої будови металу. Пропорційно зростанню ступеню холодної деформації прокаткою міцність низьковуглецевої сталі зростає. Знакозмінне вигинання холоднодеформованого листового прокату супроводжується зниженням міцності, яке обумовлене
змінами субструктури металу. Наукова новизна. Процес пом’якшення наклепаної сталі супроводжується
субструктурними змінами, які більшою мірою притаманні зміцненню від холодної пластичної деформації:
диспергування дислокаційної чарункової структури, формування нових та переміщення сформованих субмеж. Практична значимість. Впровадження в умовах ремонтної бази залізничних депо технології електричної імпульсної обробки дозволить без застосування нагріву металу досягти необхідного рівня пом’якшення
наклепаної по поверхні кочення сталі залізничного колеса. Наведена обробка дозволить знизити твердість і
подовжити термін використання різців при відновленні профілю катання залізничного колеса.
RU: Цель. Целью работы является оценка возможности использования атермических технологий разупрочнения холоднодеформированного металла элементов кузова и колеса железнодорожного вагона. Методика. Материалом для исследования были углеродистые стали фрагмента обода железнодорожного колеса, с 0,55 % С, 0,74 % Mn, 0,33 % Si и сталь 20. Сталь железнодорожного колеса исследовали в состоянии после термического упрочнения и холодной деформации после эксплуатации. Сталь 20 исследовали после холодной пластической деформации прокаткой. Электрическую импульсную обработку (ЭО) осуществляли на специальном оборудовании. В качестве характеристики прочности металла использовали твердость по Виккерсу. Исследования микроструктуры осуществляли с использованием светового и электронного микроскопов. Результаты. При эксплуатации элементов подвижного состава разного уровня прочности возникли повреждения на металлических поверхностях, обусловленные одновременным действием достаточно сложных нагрузок. Учитывая, что формирование очагов разрушения в значительной степени определяется состоянием объемов металла поблизости от мест максимальных действующих напряжений, разработка технологий снижения темпа накопления дефектов или уровня действующих напряжений, позволит продлить срок работы элементов подвижного состава. После электрической импульсной обработки (ЭО) фрагмента обода колеса изменениям твердости отвечали закономерные изменения внутреннего строения металла. Пропорционально росту степени холодной деформации прокаткой прочность низкоуглеродистой стали растет. Знакопеременный изгиб холоднодеформи-рованного листового проката сопровождается снижением прочности, которое обусловлено изменениями субструктуры металла. Научная новизна. Процесс разупрочнения наклепанной стали сопровождается субструктурными изменениями, какие в большей степени соответствуют развитию упрочнения от холодной пластической деформации: диспергирование дислокационной ячеистой структуры, формирование новых и перемещения сформированных субграниц. Практическая значимость. Внедрение в условиях ремонтной базы железнодорожных депо технологии электрической импульсной обработки позволит без применения нагрева металла достичь требуемого уровня разупрочнения наклепанной по поверхности катания стали железнодорожного колеса. Приведенная обработка позволит снизить твердость металла и продлить срок использования резцов при восстановлении профиля катания железнодорожного колеса.
EN: Purpose. The purpose of work is the possibility estimation of аthermic technologies use of cold-deformed metal softening for elements of railway car body and wheel. Methodology. The material for research is the carbon steel of the wheel rim fragment containing 0,55 % С, 0,74 % Mn, 0,33 % Si, and the steel 20. The wheel steel is studied after heat strengthening and cold work after operation. Steel 20 is studied after plastic cold work by rolling. Electric pulse treatment (ET) is carried out on the special equipment. As the property of metal strength the Vickers hardness number is used. The microstructure research is carried out using the light and electronic microscope. Findings. During operation of the rolling stock elements with different strength level origin of damages on metallic surfaces is caused by a simultaneous load action. Taking into account that forming of breakdown sites is largely determined by the state of metal volumes nearby the places of maximal active voltages, the technology development of defect accumulation slowdown or the level of active voltages development allow one to prolong the operating term of rolling stock elements. After electric pulse treatment of the wheel rim fragment the regular changes of metal internal structure corresponded to the hardness changes. The hardness of low carbon steel increases proportional to the increase of the level of cold work by rolling. Alternating bending of the cold-deformed flat is accompanied by strength decrease, which is caused by the metal substructure changes. Originality. The softening process of the cold-worked steel is accompanied by substructure changes, which to a greater extent correspond to the hardening development from the plastic cold-work: dispersion of the dislocation cellular structure, formation of the new sub boundaries and displacement of the formed sub boundaries. Practical value. Introduction of electric pulse treatment in the conditions of railway depots repair base allow one to attain the required level of softening of the cold-worked steel on the wheel thread of railway wheel without heating of metal. The given treatment reduces the metal hardness and prolongs the term of incisors use during the renovation of the rolling profile of the railway wheel.
RU: Цель. Целью работы является оценка возможности использования атермических технологий разупрочнения холоднодеформированного металла элементов кузова и колеса железнодорожного вагона. Методика. Материалом для исследования были углеродистые стали фрагмента обода железнодорожного колеса, с 0,55 % С, 0,74 % Mn, 0,33 % Si и сталь 20. Сталь железнодорожного колеса исследовали в состоянии после термического упрочнения и холодной деформации после эксплуатации. Сталь 20 исследовали после холодной пластической деформации прокаткой. Электрическую импульсную обработку (ЭО) осуществляли на специальном оборудовании. В качестве характеристики прочности металла использовали твердость по Виккерсу. Исследования микроструктуры осуществляли с использованием светового и электронного микроскопов. Результаты. При эксплуатации элементов подвижного состава разного уровня прочности возникли повреждения на металлических поверхностях, обусловленные одновременным действием достаточно сложных нагрузок. Учитывая, что формирование очагов разрушения в значительной степени определяется состоянием объемов металла поблизости от мест максимальных действующих напряжений, разработка технологий снижения темпа накопления дефектов или уровня действующих напряжений, позволит продлить срок работы элементов подвижного состава. После электрической импульсной обработки (ЭО) фрагмента обода колеса изменениям твердости отвечали закономерные изменения внутреннего строения металла. Пропорционально росту степени холодной деформации прокаткой прочность низкоуглеродистой стали растет. Знакопеременный изгиб холоднодеформи-рованного листового проката сопровождается снижением прочности, которое обусловлено изменениями субструктуры металла. Научная новизна. Процесс разупрочнения наклепанной стали сопровождается субструктурными изменениями, какие в большей степени соответствуют развитию упрочнения от холодной пластической деформации: диспергирование дислокационной ячеистой структуры, формирование новых и перемещения сформированных субграниц. Практическая значимость. Внедрение в условиях ремонтной базы железнодорожных депо технологии электрической импульсной обработки позволит без применения нагрева металла достичь требуемого уровня разупрочнения наклепанной по поверхности катания стали железнодорожного колеса. Приведенная обработка позволит снизить твердость металла и продлить срок использования резцов при восстановлении профиля катания железнодорожного колеса.
EN: Purpose. The purpose of work is the possibility estimation of аthermic technologies use of cold-deformed metal softening for elements of railway car body and wheel. Methodology. The material for research is the carbon steel of the wheel rim fragment containing 0,55 % С, 0,74 % Mn, 0,33 % Si, and the steel 20. The wheel steel is studied after heat strengthening and cold work after operation. Steel 20 is studied after plastic cold work by rolling. Electric pulse treatment (ET) is carried out on the special equipment. As the property of metal strength the Vickers hardness number is used. The microstructure research is carried out using the light and electronic microscope. Findings. During operation of the rolling stock elements with different strength level origin of damages on metallic surfaces is caused by a simultaneous load action. Taking into account that forming of breakdown sites is largely determined by the state of metal volumes nearby the places of maximal active voltages, the technology development of defect accumulation slowdown or the level of active voltages development allow one to prolong the operating term of rolling stock elements. After electric pulse treatment of the wheel rim fragment the regular changes of metal internal structure corresponded to the hardness changes. The hardness of low carbon steel increases proportional to the increase of the level of cold work by rolling. Alternating bending of the cold-deformed flat is accompanied by strength decrease, which is caused by the metal substructure changes. Originality. The softening process of the cold-worked steel is accompanied by substructure changes, which to a greater extent correspond to the hardening development from the plastic cold-work: dispersion of the dislocation cellular structure, formation of the new sub boundaries and displacement of the formed sub boundaries. Practical value. Introduction of electric pulse treatment in the conditions of railway depots repair base allow one to attain the required level of softening of the cold-worked steel on the wheel thread of railway wheel without heating of metal. The given treatment reduces the metal hardness and prolongs the term of incisors use during the renovation of the rolling profile of the railway wheel.
Description
І. Вакуленко: ORCID 0000-0002-7353-1916; С. Пройдак: ORCID 0000-0003-2439-3657; М. Грищенко: ORCID 0000-0002-0091-1387
Keywords
вуглецева сталь, залізничне колесо, твердість, субструктура, електрична імпульсна обробка, знакозмінний вигин, углеродистая сталь, железнодорожное колесо, твердость, электрическая импульсная обработка, знакопеременный изгиб, carbon steel, railway wheel, hardness, substructure, electric pulse treatment, alternating bending, КТМ
Citation
Вакуленко, І. О. Перспектива використання атермічних технологій пом’якшення металу елементів рухомого складу / І. О. Вакуленко, С. В. Пройдак, М. М. Грищенко // Наука та прогрес транспорту. – 2013. – № 3(45). – С. 36–43. – doi: 10.15802/stp2013/14533.