Reason of Destruction Side Frame of the Trolley

Abstract

EN: The metallographic and fractographic analysis methods were used to study the influence of the cast metal quality on the causes of the destruction of a railway carriage under high dynamic and cyclic loads. As a result of study structure fracture surface of the side frame freight car truck, the detected elements indicate simultaneous presence of fatigue and static fracture. The focus of nucleation fatigue crack was a surface defect of casting origin such as a blockage. Volumes with a concentrated arrangement of gas bubbles and non-metallic inclusions of various nature was found in the individual elements of the side frame. As a result of acceleration of moving fatigue crack, there are achievements of continuous decrease of construction of strength side frame. The meeting of the fatigue crack with volumes metal with an increased concentration of gas bubbles and non-metallic inclusions accelerated the transition to the phase of static fracture. Improving the operational safety of the side frame is possible by improving the foundry technology of its manufacture and changing the regulatory documentation to limit non-metallic inclusions and pores in the metal.

UK: Анотація. Методами металографічного і фрактографічного аналізу досліджено вплив якості литого металу на причини руйнування візка залізничного вагону за умов експлуатації високих динамічних і циклічних навантажень. В результаті дослідження поверхні руйнування бокової рами візка вантажного вагона зі сталі 20ГЛ виявлені елементи, що вказують на одночасну присутність втомного і статичного руйнування. Осередком зародження тріщини втоми був поверхневий дефект ливарного походження типу засору. В окремих елементах бокової рами виявлені об’єми з зосередженим розташуванням газових порожнин і неметалевих включень різної природи походження. В результаті просування тріщини втоми відбувалося безперервне зниження конструктивної міцності бокової рами, а зустріч її з об’ємами металу з підвищеною концентрацією газових порожнин і неметалевих включень прискорила перехід в фазу статичного руйнування. Підвищення експлуатаційної надійності бокової рами можливе за рахунок вдосконалення ливарної технології її виготовлення та внесення змін у нормативну документацію щодо обмеження вмісту неметалевих включень і пор у металі.

RU: Аннотация. Методами металлографического и фрактографического анализа исследовано влияние качества литого металла на причины разрушения тележки железнодорожного вагона в условиях эксплуатации высоких динамических и циклических нагрузок. В результате исследования поверхности разрушения боковой рамы тележки грузового вагона из стали 20ГЛ обнаруженны элементы, указывающие на одновременное присутствие усталостного и статического разрушения. Очагом зарождения усталостной трещины явился поверхностный дефект литейного происхождения типа засора. В отдельных элементах боковой рамы обнаружены объемы с сосредоточенным расположением газовых пузырей и неметаллических включений различной природы происхождения. В результате продвижения усталостной трещины происходило непрерывное снижение конструктивной прочности боковой рамы, а встреча с объемами металла с повышенной концентрацией газовых пузырей и неметаллических включений ускорила переход в фазу статического разрушения. Повышение эксплуатационной безопасности боковой рамы возможно за счет совершенствования литейной технологи ее изготовления и изменения нормативной документации по ограничению неметаллических включений и пор в металле.