УДК 629.463.001.63

Д.т.н. Фомін О.В.

Державний економіко-технологічний університет транспорту

д.т.н. Горбунов М.І.

Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

к.т.н. Логвіненко О.А., інж. Бурлуцький О.В.

Український державний університет залізничного транспорту

Термічний вплив на мікроструктуру несучих елементів вантажних вагонів від процесів зварювання та правки

Залізничний транспорт України є провідною галуззю в дорожньо-транспортному комплексі країни, який забезпечує 82% вантажних і майже 50% пасажирських перевезень, що здійснюються усіма видами транспорту. Його стабільне та ефективне функціонування є необхідною умовою для забезпечення обороноздатності, національної безпеки і цілісності держави, підвищення рівня життя населення. Особливе місце в залізничній транспортній структурі відводиться вантажним перевезенням. У відповідності до Стратегії розвитку залізничного транспорту на період до 2020 року, яку схвалено розпорядженням Кабінету Міністрів України від 16 грудня 2009 року №1555-р. підвищення надійності вітчизняного парку вантажних вагонів є актуальною та комплексною проблемою, вирішення якої потребує розв’язання наступних основних завдань: розробка та створення більш досконалої їх конструкції; удосконалення технології виробництва, а також систем ремонту та технічного обслуговування; використання в експлуатації сучасних високоефективних пристроїв контролю технічного стану вантажних вагонів та підвищення їх довговічності. В той же час високі швидкості і збільшені навантаження диктують підвищені технічні вимоги до міцності ходових частин вагонів та їх несучих систем [1, 2].

При виготовленні вантажних вагонів з’єднання основної частини їх елементів між собою відбувається за допомогою зварювальних швів, в яких виникають початкові дефекти та пошкодження. При цьому втомлене руйнування, яке має місце в зварювальних з’єднаннях елементів кузова, завжди супроводжується пластичними деформаціями в кристалах металу, які вже через 2-3 роки експлуатації призводять до появи втомлених тріщин. В даний час технологія виробництва рами вантажних вагонів передбачає: збирання та зварювання технологічних збірних одиниць рами, зачищення швів після зварювання, правку та контроль якості зварювальних швів після правки і т.д. Отже при виготовленні рами виконують ряд технологічних операцій, які пов’язані з пластичним деформуванням металу, до яких відносяться: зварювання, газове різання, збирання, запобігання зварювальних деформацій (термічна, термомеханічна та холодна правка). Однією з більш економічно доцільною та універсальною при виробництві та ремонті вантажних вагонів є термічна правка з місцевим нагріванням [3, 4]. Її застосування полягає у використанні зварювального полум'я, тому вона не потребує ніякого спеціального обладнання, крім звичайного газового зварювального апарату. В той же час при зварюванні та термічній правці несучих елементів вантажних вагонів під час нагрівання їх основного металу в ньому відбуваються відповідні фазові перетворення, а саме:

- рекристалізація – частина основного металу для якої характерним є відновлювання форми і розмірів зруйнованих зерен металу, що раніше піддався обробці тиском. Температура коливається в межах 600…725 °С;

- неповна перекристалізація – область основного металу в якій навколо крупнозернистої структури в результаті перекристалізації утворюється дрібнозерниста. Температура коливається в межах 725…860 °С (при нагріванні часткове перетворення ферит - аустеніт);

- нормалізація — область основного металу в якій утворюється дрібнозерниста структура з найвищими механічними властивостями. Температура коливається від 860 °С і вище (перетворення ферит - аустеніт).

Узагальнюючи наявні літературні дані, можна стверджувати, що на сьогоднішній день низьковуглецеві високоміцні сталі представляють собою клас перспективних матеріалів, що широко використовуються. До них, перш за все, відносяться сталі 09Г2, які застосовуються для виготовлення верхньої обв'язки вагонів, хребтових балок, двотаврів та інших деталей у вагонобудуванні [5, 6].

Нижче на рисунку наведені результати проведених металографічних досліджень структури сталі типу 09Г2С після γ → α - перетворення в ізотермічних умовах при температурах 650 °С (а); 600 °С (б); 550 °С (в); 500 ºС (г).

а б

в г

Рис. Мікроструктура зразків сталі типу 09Г2С

Отже, як показали проведені металографічні дослідження, суттєвий вплив на рівні механічних властивостей сталей типу 09Г2С та зміну їх мікроструктури оказують зварювальні та правочні роботи, що підтверджується відповідними результатами.

Література (References):

1 Fomin O.V. Koncepcіja іdeal'nih kuzovіv napіvvagonіv [The concept of ideal bodies gondola] [Text] / O.V. Fomin // Journal of East Ukrainian National University named after Vladimir Dal, a scientific journal. - Lugansk: EUNU. Dal, 2013. - № 4 (193). - S. 267-271.

2 Fomin O. V. Analiz dotsilnosti zastosuvannia shestyhrannykh porozhnystykh profiliv v yakosti skladovykh elementiv nesuchykh system napivvahoniv // Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu im. akademika V. Lazariana, Nauka ta prohres transportu, 6 (54). – 2014. – С. 146-153.

3 Бурлуцький О. В. Застосування математичного моделювання процесів правки при виготовленні елементів напіввагонів / О.В. Бурлуцький, О.А. Логвіненко // Збірник наукових праць ДЕТУТ. Серія «Транспортні системи і технології». – Київ: ДЕТУТ, 2016. – Вип. 28. – С. 110-123.

4 Фомін О.В. Наукове обґрунтування вибору геометричних параметрів зон нагріву при термічній правці елементів несучих систем вантажних вагонів / О.В. Фомін, О.А. Логвіненко, О.В. Бурлуцький // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. Науковий журнал. – Сєвєродонецьк: СНУ ім. В.Даля, 2017. – N 4(234). - С. 227-232.

5 Fomin O. Development and application of cataloging in structural design of freight car building / О.V. Fomin, O.V. Burlutsky, Yu.V. Fomina / Scientific and technical journal «Metallurgical and Mining Industry». 2015, No. 2 – P.250-256.

6 Фомін О.В. Метод оцінки надійності елементів кузовів сучасних залізничних напіввагонів з урахуванням цензурування вибірки / О.В. Фомін, О.В. Бурлуцький // Збірник наукових праць Донецького інституту залізничного транспорту. – Д., 2012. – Вип. №.29. - С. 215-221.