Надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва
Different indicators of reliability of cast and solid rolled railway wheels are investigated. It has been found that cast wheels (class C by AAR M-107/M-208), having high values of strength characteristics (temporary resistance and hardness), on such important reliability indicators as relative redu...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/154 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Репозитарії
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471961069977600 |
|---|---|
| author | Бабаченко, О.І. Кононенко, Г.А. Подольский, Р.В. Дементьєва, Ж.А. Шпак, О.А. Клинова, О.П. |
| author_facet | Бабаченко, О.І. Кононенко, Г.А. Подольский, Р.В. Дементьєва, Ж.А. Шпак, О.А. Клинова, О.П. |
| author_sort | Бабаченко, О.І. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-06-19T10:23:27Z |
| description | Different indicators of reliability of cast and solid rolled railway wheels are investigated. It has been found that cast wheels (class C by AAR M-107/M-208), having high values of strength characteristics (temporary resistance and hardness), on such important reliability indicators as relative reduction, relative elongation, impact strength and fracture toughness considerably inferior to solid rolled railway wheels (mark T and 2 according to DSTU GOST 10791: 2016), while the level of relative elongation, impact strength and viscosity of casting wheels do not meet the requirements of DSTU GOST 10791: 2016.
It has been established, that the presence of a large number of large nonmetallic inclusions of an unfavorable (tapeworm) shape can lead to a crack, which, in combination with cast, directed structure at the intersection of railway wheels, contributes to the spread of the resulting cracks. From the position of fracture mechanics, nonmetallic inclusions are stress concentrators, such as microcracks. The maximum tension at the top of the tape or eutectic sulfide inclusion which is characteristic of a cast wheel, whose length is about 0.05 mm, at a thickness of 0.005 mm at a tension in the wheel rim of 500 MPa can reach values of about 3200 N/mm3/2, which exceeds the allowable level of stress intensity factor for these wheels by 2 times. Solid rolled wheel is characterized by a dense homogeneous macrostructure; the microstructure of the whole wheel is uniform, and nonmetallic inclusions have a rounded shape.
Also low values of impact strength, which characterizes the ability of the material to absorb mechanical energy in the process of deformation and fracture under the action of shock load, especially at minus temperatures, increase the likelihood of uncontrolled destruction of products during operation. It has been established that at lower temperatures the cast wheel has a value of impact strength a few times lower than the solid rolled wheels. Determining the scope of the possible use of cast wheels requires further research. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:50Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-154 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:50Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-1542023-06-19T10:23:27Z Reliability of railway wheels manufactured by various manufacturing methods Надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва Бабаченко, О.І. Кононенко, Г.А. Подольский, Р.В. Дементьєва, Ж.А. Шпак, О.А. Клинова, О.П. railway wheel non-metallic inclusions stress intensity mechanical properties microstructure залізничне колесо неметалеві включення інтенсивність напружень механічні властивості мікроструктура Different indicators of reliability of cast and solid rolled railway wheels are investigated. It has been found that cast wheels (class C by AAR M-107/M-208), having high values of strength characteristics (temporary resistance and hardness), on such important reliability indicators as relative reduction, relative elongation, impact strength and fracture toughness considerably inferior to solid rolled railway wheels (mark T and 2 according to DSTU GOST 10791: 2016), while the level of relative elongation, impact strength and viscosity of casting wheels do not meet the requirements of DSTU GOST 10791: 2016. It has been established, that the presence of a large number of large nonmetallic inclusions of an unfavorable (tapeworm) shape can lead to a crack, which, in combination with cast, directed structure at the intersection of railway wheels, contributes to the spread of the resulting cracks. From the position of fracture mechanics, nonmetallic inclusions are stress concentrators, such as microcracks. The maximum tension at the top of the tape or eutectic sulfide inclusion which is characteristic of a cast wheel, whose length is about 0.05 mm, at a thickness of 0.005 mm at a tension in the wheel rim of 500 MPa can reach values of about 3200 N/mm3/2, which exceeds the allowable level of stress intensity factor for these wheels by 2 times. Solid rolled wheel is characterized by a dense homogeneous macrostructure; the microstructure of the whole wheel is uniform, and nonmetallic inclusions have a rounded shape. Also low values of impact strength, which characterizes the ability of the material to absorb mechanical energy in the process of deformation and fracture under the action of shock load, especially at minus temperatures, increase the likelihood of uncontrolled destruction of products during operation. It has been established that at lower temperatures the cast wheel has a value of impact strength a few times lower than the solid rolled wheels. Determining the scope of the possible use of cast wheels requires further research. 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. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-06-19 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/154 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 27 No. 3-4 (2019): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 27 № 3-4 (2019): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/154/155 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | залізничне колесо неметалеві включення інтенсивність напружень механічні властивості мікроструктура Бабаченко, О.І. Кононенко, Г.А. Подольский, Р.В. Дементьєва, Ж.А. Шпак, О.А. Клинова, О.П. Надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва |
| title | Надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва |
| title_alt | Reliability of railway wheels manufactured by various manufacturing methods |
| title_full | Надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва |
| title_fullStr | Надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва |
| title_full_unstemmed | Надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва |
| title_short | Надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва |
| title_sort | надійність залізничних коліс, виготовлених різними способами виробництва |
| topic | залізничне колесо неметалеві включення інтенсивність напружень механічні властивості мікроструктура |
| topic_facet | railway wheel non-metallic inclusions stress intensity mechanical properties microstructure залізничне колесо неметалеві включення інтенсивність напружень механічні властивості мікроструктура |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/154 |
| work_keys_str_mv | AT babačenkooí reliabilityofrailwaywheelsmanufacturedbyvariousmanufacturingmethods AT kononenkoga reliabilityofrailwaywheelsmanufacturedbyvariousmanufacturingmethods AT podolʹskijrv reliabilityofrailwaywheelsmanufacturedbyvariousmanufacturingmethods AT dementʹêvaža reliabilityofrailwaywheelsmanufacturedbyvariousmanufacturingmethods AT špakoa reliabilityofrailwaywheelsmanufacturedbyvariousmanufacturingmethods AT klinovaop reliabilityofrailwaywheelsmanufacturedbyvariousmanufacturingmethods AT babačenkooí nadíjnístʹzalízničnihkolísvigotovlenihríznimisposobamivirobnictva AT kononenkoga nadíjnístʹzalízničnihkolísvigotovlenihríznimisposobamivirobnictva AT podolʹskijrv nadíjnístʹzalízničnihkolísvigotovlenihríznimisposobamivirobnictva AT dementʹêvaža nadíjnístʹzalízničnihkolísvigotovlenihríznimisposobamivirobnictva AT špakoa nadíjnístʹzalízničnihkolísvigotovlenihríznimisposobamivirobnictva AT klinovaop nadíjnístʹzalízničnihkolísvigotovlenihríznimisposobamivirobnictva |