Page 149 - Кулик В.В.

149

3.3.2.2. Вплив структури і рівня міцності модельної колісної сталі

65Г на характеристики циклічної тріщиностійкості за нормального

відриву та поперечного зсуву

Залізничні колеса можуть виходити з ладу внаслідок руйнування за

різними механізмами [221, 364, 365], що приводить до великих економічних

втрат, а подекуди до фатальних наслідків [366, 367]. За статистичними

даними Union Pacific Railroad Wheel Fracture Database [368], до 65%

руйнувань залізничних коліс зумовлені накопиченням пошкоджень в ободі

колеса. Вони формуються за контактно-втомним механізмом внаслідок

тріщиноутворення на поверхні кочення [369] і в підповерхневих шарах за

впливу металургійних включень [146, 153, 370], а також за втомним

механізмом в об’ємі ободу за впливу крупних металургійних включень та

інших структурних дефектів [153, 225, 371-373].

У зв’язку зі зростанням осьового навантаження і швидкості руху для

залізничних коліс почали застосовувати високоміцні сталі підвищеної

твердості. З одного боку, це привело до збільшення зносостійкості поверхні

кочення коліс, але з другого – до зниження тріщиностійкості ободу коліс та

його пошкодженості [343, 374].

Особливо небезпечним є втомне руйнування ободу коліс з відколом

його великої частини (рис. 3.28a, б) внаслідок поширення тріщин за умов

нормального відриву або змішаного напружено-деформованого стану, що

суттєво впливає на кінетику втомного руйнування (рис. 3.28в).

Це завжди слід враховувати при проектуванні, виробництві та

обслуговуванні рухомого складу, особливо швидкісного залізничного

транспорту [375]. Тому прогнозують ресурс залізничних коліс з

гіпотетичними або реальними тріщинами методами механіки втомного

руйнування на основі діаграм швидкостей росту втомної тріщини, які

визначені за умов нормального відриву і поперечного зсуву [376-378], тобто

(da/dN – K ) і (da/dN – K ) відповідно. При цьому підвищення
II
I