Page 10 - Міністерство освіти і науки України
P. 10

8

          da/dN–K , отриманими за стандартною методикою (ASTM E647-08) на компактних
                     І
          зразках  товщиною  8…10  мм  за  частоти  10…15  Гц  і  коефіцієнта  асиметрії  циклу

          навантаження R = 0,1 і R = 0,5 у повітрі при 20С і у парах рідкого азоту при –40С,
          а  також  у  3,5%-му  водному  розчині  NaCl  та  дистильованій  воді  при  20°С.  За
          поперечного  зсуву  характеристики  циклічної  тріщиностійкості  встановлювали  у
          повітрі при 20С на підставі залежностей da/dN–K , отриманих за розробленою у
                                                                         ІІ
          ФМІ НАН України методикою на зразках товщиною 3,2 мм за частоти 10…15 Гц і
          асиметрії  R = –1  циклу  навантаження  з  урахуванням  тертя  берегів  тріщини.  При
          цьому  розмах  K=K      max -K   приймали  рівним  2K        max .  Довжину  втомної  тріщини
                                         min
          виміряли  катетометром  КМ-6  за  25-кратного  збільшення  з  похибкою   0,02  мм.
          Характеристиками циклічної тріщиностійкості матеріалів вибрано поріг втоми K
                                                                                                              th
          =  K 10 -10   та  циклічну  в’язкість  руйнування  K   =  K       10 -5   –  розмахи  коефіцієнта
                                                                     fc
                                                                                                     -5
                                                                                            -10
          інтенсивності  напружень  за  швидкості  росту  тріщини  da/dN  =  10   і  10   м/цикл
          відповідно.  В  окремих  випадках  значення  K   встановили  за  розмахом  K,  коли
                                                                   fc
          втомна тріщина починає рости спонтанно.



















                      Рис. 1. Схема модельного зразка (а) і стенд для вивчення впливу
           гальмування пари колесо – рейка (б): 1 – зразок; 2 – тримач; I – зона нагріву.

               Випробування  на  пошкодженість  проводили  на  модельних  зразках  колеса
          товщиною 8 мм і діаметром 40 мм в контакті з рейкою довжиною 220 мм, шириною
          8 мм і висотою 16 мм. Колеса виготовляли з вищеописаних сталей, а рейки вирізали
          з головки натурної рейки твердістю 46 HRC. Випробування проводили на стенді з
          контролем  навантаження  тензометричною  балкою  (рис.  2а),  який  забезпечує
          поступально-зворотній  хід  повзуна,  де  кочення  колеса  рейкою  відбувається  під
          навантаженням  тільки  в  одному  напрямку  (рис.  2б).  У  зворотному  напрямку
          спеціальний  пристрій  забезпечує  відсутність  контакту  колеса  з  рейкою  (рис.  2в).
          Дослідження  проводили  при  навантаженні  на  колесо  P = 1300 Н,  що  створює
          напруження  в  зоні  контакту  колесо-рейка  р  = 750 MПa,  визначені  за  відомою
                                                                   0
          формулою Герца.
                                                                                                    5
                                                                                                 .
               Поверхні  кочення  коліс  вивчали  під  мікроскопом  після  2 10   циклів
          навантаження (на шляху 25 км) за збільшення 130 раз. Зображення аналізували за
          допомогою  спеціально  розробленої  комп’ютерної  програми  і  визначали  середню
                                        -2
          кількість дефектів  n , мм  в полі зору мікроскопа залежно від їх розміру на різних
          ділянках  поверхні  кочення  та  оцінювали  пошкодженість  шляхом  співвідношення
   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15