Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование разрушения фрагментов боковых рам тележек грузовых вагонов по сигналам акустической эмиссии и фрактографии

ФИО
Осауленко Данил Олегович
Электронная почта
44d96e6c1danil.osaulenko@mail.ru
Номинация
Материаловедение
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Металловедения и физики прочности
ФИО научного руководителя
к. ф.-м.н., доц. Ханжин В.Г.
Академическая группа
ММТ-15-1
Наименование тезиса
Исследование разрушения фрагментов боковых рам тележек грузовых вагонов по сигналам акустической эмиссии и фрактографии
Тезис

Исследовалась кинетика зарождения и развития трещин в боковых рамах тележек после различных термических обработок – в исходно нормализованном состоянии и после объемно-поверхностной закалки (ОПЗ). Фрагменты для испытаний были вырезаны из верхней горизонтальной части центрального проема боковых рам железнодорожных тележек одной партии (сталь 20ГЛ). Нормализация включала выдержку при 930–960 ºС в течение 2 ч, охлаждение на воздухе. Последующая ОПЗ состояла из нагрева нормализованных фрагментов в электропечи до 950–970 ºС в течение 40 мин, выдержки в течение 60 мин и охлаждения до 20–30 ºС со скоростью 800 град/с быстродвижущимся потоком воды (продолжительность охлаждения 2 мин). Испытания на трехточечный изгиб проводилив соответствии с ГОСТ 14019 при комнатной температуре со скоростью нагружения 25 кН/мин на испытательной машине IЩМ-200 ПУ. Испытание прекращали при появлении первых макротрещин, фиксируемых по измерениям акустической эмиссии (АЭ).  Кинетику накопления повреждений оценивали по совместному анализу АЭ-диаграмм и диаграмм деформации. Стадии микро и макро разрушения выделялись по пиковым амплитудам импульсов АЭ.

Приборы регистрации и обработки АЭ были смонтированы на специально разработанной приборной стойке. После предварительного и основного усиления АЭ (общий коэффициент усиления до 50дБ в частотном диапазоне 0,01-10МГц, при нелинейности АЧХ ±3дБ). Динамический диапазон регистрируемых на разработанной аппаратуре амплитуд импульсов АЭ составил 80дБ при уровне приведенных ко входу электронных шумов 20мкВ. Сигналы датчиков АЭ регистрировались и обрабатывались на компьютерной модульной платформе  PXI 1009 по специально разработанным компьютерным программам.

Фрактографические исследования показали, что ОПЗ позволяет существенно упрочнить поверхностные зоны фрагментов боковых рам на глубине 5-8 мм, что изменяет кинетику их разрушения при статическом изгибе. Максимальная нагрузка образования магистральной трещины при изгибе повышается с 400-500 кН для фрагментов после нормализации до 600-700 кН для фрагментов после ОПЗ. Накопление повреждений во фрагментах после нормализации происходит непрерывно во времени, во фрагментах после ОПЗ магистральная трещина образуется на последних этапах нагружения. Анализ изломов показал, что в упрочненном поверхностном слое фрагмента после ОПЗ наблюдается преимущественно вязкое мелко ямочное разрушение и участки квазискола, в центральной зоне сечения излом полностью вязкий.

Научный руководитель - к. ф.-м.н., доц. Ханжин В.Г.