Блог о Ростовском институте

Отколы наружной грани обода вагонных колес представляют собой наиболее значительное повреждение поверхности катания. Во всех случаях отколы образуются в результате роста прогрессирующей трещины усталости, которая начинается от одного или нескольких концентраторов напряжений, расположенных на значительной глубине от поверхности катания. Наличие концентрагоров напряжений в ободе цельнокатаных колес и бандажей связано с дефектами производства, главным образом с остатками околоуса- дочной ликвидационной зоны слитка или ликвации по «корочке» в зоне перехода головной части слитка в прибыльную надставку.

Значительное распространение на бандажах и цельнокатаных колесах имеют отколы, не связанные с дефектами макроструктуры, которые образуются вследствие наплыва металла на наружную грань обода колеса с его последующим разрушением на сортировочных горках.

Выщерблины усталостного типа — наиболее распространенный вид поверхностных повреждений бандажей и особенно цельнокатаных колес.

Для изучения явления выкрашивания вагонных колес произведены лабораторные исследования колес с выщерблинами усталостного типа, а также проведены испытания образцов из колесной стали на контактную усталость.

По вопросу о механизме образования выщерблин усталостного типа установлено следующее.

1)         Трещина усталости при наличии жидкой среды в зоне контакта (влага, смазка) начинается с поверхности катания вагонных колес и развивается под действием переменных контактных напряжений вглубь обода колеса под острым углом к поверхности катания.

2)         В развитии усталостных трещин оказывают влияние местные контактные напряжения, являющиеся следствием концентрации напряжений. Концентраторы напряжений в виде микроскопических трещин могут образовываться вследствие неметаллических включений, наклепа поверхности катания колеса, а также при грубой ее обточке.

3)         Отмечено развитие усталостных трещин в зонах отколов и выщерблин усталостного типа по зернам, а не по их границам.

4)         В отдельных участках выщерблин усталостного типа обнаружено влияние коррозионных процессов, которые способствовали развитию усталостных трещин (особенно по ширине).

5)         Границы зерен являются препятствиями для роста усталостных трещин; поэтому колесная сталь с мелким действительным зерном более стойка против выщерблин усталостного типа, чем сталь крупнозернистая.