Дослідження особливостей утворення розсіяних пошкоджень в костилях залізничної колії - Дипломная работа

Багаточисельні дослідження, які присвячені вивченню впливу технологічних обробок на процеси руйнування в процесі циклічних навантажень, поділяють поведінку матеріалів на дві стадії: стадію зародження тріщин яку називають стадією розсіяного або нелокалізованого втомного пошкодження і стадію розвитку тріщин. На першій стадії в процесі навантажень локальних обємів металів, внаслідок структурної неоднорідності матеріалів виникають випадково розподілені по обєму матеріалу зони пластичного деформування, в яких зароджуються мікроскопічні втомні тріщини. По мірі розвитку цих тріщин, одна з них, яка називається магістральною починає розвиватись з більшою швидкістю і її подальше поширення приводить до кінцевого пошкодження, оскільки процес втомного руйнування матеріалу з моменту зародження втомної тріщини визначається розвитком тріщини.До верхньої будови колії відносяться [1]: 1-рейки; Вони беруть участь разом з іншими елементами верхньої будови колії у роботі під поїздами. Типовими проміжними скріпленнями для деревяних шпал являються: 1) костильне змішане скріплення (рис.1.1) з 5 (пятьма) костилями, з яких 3 (три) основні костилі прикріплюють до шпали і 2 (два) обшивних - прикріплюють до шпали підкладку; Проміжне рейкове скріплення для деревяних шпал складається з таких деталей: рейкова підкладка, гумова прокладка між підкладкою і шпалою, костилі або шурупи, а також клеми і клемові болти. При застосуванні скріплення рейки на прямих ділянках колії при швидкості руху до 100 км/год і на кривих радіусом понад 1200 м пришиваються на кожному кінці шпали крім стикових 4 (чотирма) костилями, з яких 2 (два) основних - прикріплюють до шпали рейку і 2 (два) обшивних - прикріплюють до шпали підкладку.Костилі виготовляють із вуглецевих сталей звичайної якості. Їх поділяють за структурою, способом виробництва і розкислення, за якістю. За структурою виокремлюють: доевтектоїдну сталь, що містить до 0,8%С, а структура складається з фериту і перліту; евтектоїдну, що містить близько 0,8%С (структура складається тільки з перліту); заевтектоїдну, що містить 0,8 - 2,14% С, структура - з зерен перліту, навколо яких розміщена сітка цементиту [2]. За способом виробництва розрізняють сталі,що виплавляються в електропечах, мартенівських печах і киснево-конвекторним способом. За якістю сталі поділяють на сталі звичайної якості, якісні та високоякісні.Якщо сталь охолоджувати дуже повільно, то в ній утворюються рівноважні структури відповідно до діаграми залізо - вуглець. Він включає в себе операції нагрівання до певної температури (доевтектоїдної сталі вище точки Ас3 евтектоїдної сталі вище точки Ас1 і на 30-50°С), витримку при цій температурі й охолодження з необхідною, як правило, низькою швидкістю з метою одержання найбільш рівноважної мікроструктури сталі. Повний відпал полягає в нагріванні доевтектоїдної сталі до температури на 30-50°С вище критичної точки Ас3, витримці при цій температурі для завершення повного фазового перетворення в повному обємі металу й наступного охолодження з малою швидкістю (100-200°С/год), частіше разом з піччю. Заевтектоїдну сталь повному відпалу не піддають, тому що після нагрівання до аустенітного стану наступне повільне охолодження призводить до виділення цементиту по границях зерен перліту, що істотно погіршує властивості металу. Нагрівання цих сталей до температури трохи вище точки Ас і призводить до часткового розчинення цементиту в аустеніті, після охолодження - до утворення пластинчастого перліту.Перліт - англ. pearlite (від франц. perle - перли) - одна із структурних складових залізовуглецевих сплавів - сталей і чавунів, назва запропоновано Хоу і повязане з перламутровим блиском (перліт нагадує перламутр). Аустеніт (?-залізо) переходить в ?-залізо, в якому близько 0,02% вуглецю; надлишковий вуглець виділяється у формі цементиту або карбідів. Таким чином, перліт, сорбіт і троостит - це структури з однаковою природою (ферит цементит), продукти розпаду аустеніту, що відрізняються ступенем дисперсності фериту і цементиту. У пластинчастому перліті цементит знаходиться у вигляді пластинок (показано на рис.1.4 а). Розмір цементитних зерен в перліті залежить від температури перетворення аустеніту, а форма цементиту в перліті залежить від температури нагріву (або температури аустенізації).Супроводиться звичайно підвищенням міцності, твердості, коерцитивної сили й електропровідності металу (сплаву), зниженням його пластичності й ударної вязкості. Вплив старіння матеріалів на експлуатаційні якості виробів може бути негативним (наприклад, призводити до руйнування деталей) і позитивним (старінню заздалегідь піддають вироби, що їхні форми й розміри під час експлуатації мають бути постійними).Математично це зводиться до вирішення диференціальних рівнянь, при цьому для побудови конкретної траєкторії системи у фазовому просторі необхідно задати 6N початкових умов. При макроскопічному описі проходить зменшення розмірності фазового простору, але відповідно, стискання необхідної вихідної інформації і числа рівнянь, які по

ЗМІСТ

ВСТУП

1.КРИТИЧНИЙ АНАЛІЗ ПРОБЛЕМНИХ ПИТАНЬ ФОРМУВАННЯ ПОШКОДЖЕНЬ В ДЕТАЛЯХ КРІПЛЕНЬ ЗАЛІЗНИЧНИХ РЕЙОК

1.1 Будова верхньої частини залізничної колії

1.2 Навантаження, що діють на деталі верхньої частини залізничної колії

1.3 Матеріали, що використовуються при виготовленні костилів

1.3.1 Хімічний і структурно-фазовий стан деталей кріплення рейок

1.3.2 Вплив гарячого обємного штампування і термічної обробки на структуру деталей кріплень

1.3.2.1 Особливості формування ферито-перлітної структури після штампування

1.3.2.1.1 Будова ферриту

1.3.2.1.2 Особливості будови перліту

1.3.2.2 Умови формування відманштетової структури

1.3.2.3 Деформаційне старіння ферито-перлітних сталей

1.4 Мезорівні пластичної деформації сплавів

1.4.1 Утворення дефектів при знакозміних навантаженнях

2. МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1 Металографічні дослідження

2.2 Проведення випробувань на розтяг досліджених костилів

2.3 Визначення вязкості руйнування виробів за результатами розсіяння характеристик твердості

3. ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ УТВОРЕННЯ РОЗСІЯНИХ ПОШКОДЖЕНЬ В КОСТИЛЯХ ЗАЛІЗНИЧНОЇ КОЛІЇ

3.1 Особливості виготовлення костилів залізничної колії

3.2 Умови роботи досліджених костилів залізничної колії

3.3 Аналіз хімічного складу досліджених костилів

3.4 Механічні властивості при випробовувані на розтяг

3.5 Результати визначення коефіцієнта розсіяння твердості досліджених костилів у вихідному стані і після експлуатації

3.5.1 Розсіяння характеристик твердості костилів у вихідному стані

3.5.2 Розсіння характеристик твердості костилів після експлуатації на дільницях колії малого радіусу

3.5.3 Розсіння характеристик твердості костилів після експлуатації на прямих дільницях колії

3.6 Аналіз структури костилів залізничної колії

3.7 Обговорення результатів досліджень

ВИСНОВКИ колія костиль штампування пошкодження