автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Разработка технологии упрочнения болтовых отверстий в железнодорожных рельсах

* П " %

СССР - МПС

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО—ИС С ЛЕДОВ АТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Нл правах рукописи УДК 621.7.044»625.144.6

яилвквр ЧУРКИОВА ИРИНА АНАТОЛЬЕЕНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ УПРОЧНЕНИЯ БОЛТОВЫХ ОТВЕРСТИЙ В ЖЕЛЕЗНОДОРО^КЫХ РЕЛЬСАХ

Споил йль-н ость 05.16.01. - Металловедение и термическая

обработка металлов

Авторе^рат ймвсертаиям ил соискание ученой степени кандидата технических наук

Паскпа - 1991 г.

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудоияга Красного Знамени научно-иссладоаательсисм институте кояоькодорьаиасо транспорта

•»

научный руководитель: доктор технических наук, профессор.

Е.А.Ыур

Официальные оппонанть» доктор технических наук П.Л.Одааскип

кандидат технических наук В.И.Ыахоэ

Ведущее предприятие: Нижнетагильский неталлургический комбинат

Защита состоится йИ^Ии-Л- г. в чаоаз на заседании

Специализированного Совета Д 114.01.04 во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно - иеследоаательском институте железнодорожного транспорта по адресу! 12'9В51, Москва, 3-я Мытиьоииская ул., д. 10, в Малом конферени~зале института.

Автореферат разослан "/У"лиИ/ятсI 1991 р.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просил направлять' в адрес Совета института.

Ученый секретарь Специализированного Созота Д 114.01.04

кандидат технических иаун . __: Г.И.Пенькоза

>■>•' С "Г »АЗ ХАРАКТЕРИСТИКА РА50ТЫ

РЛПОТЫ. К числу оаянсаыих прсЗяан, РСМ5ИИО «втеки о< н.•■••-.яио для сбеспачеиия <?эзопасивоти движения по-тялсэ, от»«о'.'!-.'с:1 греЗдзна позроидасмеота ропьссо уотаяеютныяи трскинани «г '.злтсзых отзерстмй (СО) - даФвят 33.1. 3 настсякза оремп по зтг.'п' леоомту сг.'.-годио изымается из эксплуатации йолоо 40 тьяз. основных типоз, что соотаолягат 17~1£3 % от оття-

га числа дефектных рельсса. Поскольку о начальный ~>ериод развития указанны:? трещины трудно обнаружить как визуально, так и о гсмсшь» средетя дефектоскопии , это повреждения является одним из ясных опасных. Из ясзх крумения, сзязанных о разрушениями реяьсоа, 237. происходят по зтсл причина.

БяльеяЯ зклад о позыаеииэ надежности работы рельсов в зоне ВО снесли работы М.С.Бсазерооа, В.М.Власооа, В.Н.^знилоаа?- ■ О.О.Кг.онеясЯ, Л.Г.Крыяаноза? А.И.Сяаяоза, В.И.Ы&хоза, Л.М.Ыяаль-иика, Е.й.Цуроц Дн.Орряндаара» К.О.Эдэля и др. соаетоких и зарубежных исследователей. , • .

- ■ * •

Устансзлено, что наиболее эффективным-'способом предотвращения возникновения трекин дефекта 53.1 «¡мшатся дополнительное локальное упрочнение истаяла зозлэ БО метЬДани поверхмссзткой пластической деформации. В предшествующи* работа« были изучены принципиальны:? вопросы такого упрочнения. Однако задача создания произзодстзеннсно оерианта технологии! упрочнения к наотоя-ц;эпу времени но решена.- ; '

Работы по теме диссертации.выполнялись, а соответствии о По-' становлением ГКНТ СССР N 123 от 12.04.83 "О «ерах по дальнейшему псоьмемию качества, надежности и эксплуатационной стойкости

рельсов и рельссэых сиропленмп", а такко решениями Межведамезт-

■ г ' ■ .. .

венных рельсовых комиссий 1936-1989 гг. Оснояназ часть, работы

оыюлнена во Вцэсокеном иаучно-исслодоаатяльсяом институте же-

•n

i-

явгиоаоровного трсмсг.зртс Ir. Иввхеа) . Кроме того работы прооо-дмпмеь не полигоне* института элёиграваарим ии. Е.О.Пдтомё <г.Киое), ие полигоне ¿4-54760 (г.'Йльмио Горьнозсхой обл.), во ВоесаФзисп иеучио-иоопедоаатёя^скоп институте инстр/иеитоа <г. Посиос.) , с Спацмсльнсп ноиотрукторакоп бюро "Прмбой" (r.Ccs¿.-0T0riD/ii>>, о Центрально?! мсуммо-ноопадозвте/«.оком институте трек-опортного строительстве 4r.MosüsüI м со Вооосж>знои иаучко-исс». -воаетег.ьоког) центре по нвучэдпм овсавто поэсрхностн м t)£uyyn<.. при Говотйндсртс СССР (г.Квгкв&К •

ЦП/ü. il SA&W! UCCiCß33A№3* &г.я розмого оокреадзнив тавроиАй-ввоотв ко«агмсйврс»мы* psAtecap уотмезтюи трсыинопы с эомв ПО paspsCoroTfe технолог»»«» лёкальног-о упрочнение нвталлй о умсзсммс.< ssmd nputtchbtor.ij'mo" м гадезьг» m втсцмснвридо уеяозикн предприятии »•Л- и потаяпург*ич;;оких ггонСаметс».

С osoTotfTOTesws е пэзгсвАСимод 'USAÚ» реыалзе^ ОАВАУК«:;» ssaü4>

-

1) «гучат«».' сагрвтмжгпво yar-tresta риАыгвэ с sa* о СЗ, упро%»сС..с.

. ; ....... ^ . . - ,

«t&TOAut» »«¿ср>»1сатмего «ъзеэтичьвйвгч»' ¿вфврицревемио {ПП£> с^»« з;во!Ыатстмчг.аксл «сгруггмкм в bapesea аяаплзвно раявшез ynpe^r.i— tsar.j

2) сптмпяиарсвать тсхиойтем угфонмемш» SD в rtpow&cse сасрлвив: .. мвксла кг мьсЗквлчмоат«, е»чст<«иив з^оитиомовт» упрочнение, сто isoKTiä esc-ря«. « греягаааить>-|'«»моет» произввв;

31 ' ывслсдоивть. совлссшссти м ckämhccth уфэчнт«« БО метол«", инпуливнего могруа«<ммы|

4) квучить ui—r.iiuc. ü-übsku-'S w<tc?S3i опредв шага»х сопротивя;.«.». ры-.ьсс^. ув~с..!.;.вт»<вчу <í;u-> о bb.i:.- БО;

3) нсзясавв«.ть 05ïw4mkc3tm упрочнения петалдв COBAS БО в пиропзгггкемего

6) рагр&йзтлтв тг»-м«ичвшм.& iäa^h»», спросктирсогт» и мгготс...;Л~ »швиходвку» е&аватку дам озуи-вте*«*«» упрочнения хайды» мз

л

водусям:! мстг;-.:;п.

НЯУЧКЯП Г'-ГЧЗИЛ. I. Ра^.-вэгемн и сЗеенеэаим слепо 20 тохио~ лсгкЯ лег«..;;:- •• .-<: yrj-'v/tvu-in ГО rj.pcf.нел;{ мл -..>'ir:> Трс;< газлсЯот-:ия .jnww?» «'ггод-зия язагистлтич'зеясг'а мг.груж5Н»я,о грсияесо ' .-л.-зния и натеаат» импульояого иагруиа-

ичя. Пвоявд»«'""? j «я ум 'транзитах* посрсдотаем озрьямеЯ оолнн и электромагнитного поля. Пгзс-зод-змо рам»ирооанио разработанных тзхмолагий с г.:::-.ш..ч з.:ктиэнссти упрочнения и о<?ер ргцисмагг.»-него лрипонсния.

2. Определена характеристики сспротноления усталости рильес.! перспективного производства о просверленными и упрочненными 50.

3. Лрааиаяизирсогнь» оснсаныэ факторы, олрэдвлпювда сспротиз

ленио рольссо устллссзтмему pa^pyusитог морохоэатость пезорхнео-

ти, химический соотао поаерхмсстнего опоя, отруктурикз и фазео»-;

изменения при упрочнении, сотаточниэ напряжения, Уотансапоно

прваапируюи,зе олняниэ упрочнения, наилучшим сбразои охарактери-

"г

зоэаниого величиной градиента упрочнения, на урезен^ сопротиоло ния усталости а зона ВО.

* .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. 'Результаты диссертационная работы использованы в проекта нового стандарта "Рэльсы жалознодорежныэ типов РЗО, P6S и P7S. ОЗщиа тохничеснма у^лепйя"! о ТУ 14-2-303-73 <аысокопрочньгэ рельсы с диОФеренцирсзаннкя отпуском) ¡ при подготовка опытных партия Т87 (обманно закаленныэ рэльсы из' зазвтектоидноя стали) и АОЗ (позорхнеотнб закаленные рельсы из стали поело злектрошлакового переплаза) я полигонным испытаниям на Экспериментальном кольце? ВНИИ/ЯТ? а ТЗ на инструменты и оборудование для упрочнения БО.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты работы доложены на XIX конференции молодых специалиотов ВНИИЖГ, Москва, 1983 г.; на VIII Всесоюзная конференции "Сварка, разка и обработка материалоо

оарьаоя", Нйиоп, 1990 г.| не эаоадьиим Нэсзедоиетвеимой рольсо-еой конмсоии, Нихшм» Тагил, 1990 г.| ив сопииаро "Проблемы тран-опортиого ивтсрмалозоданиг;", Г.оскос, .1990 г.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссортеиии опублммоааио 5 реСот.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Дясозртсиисинся работа состоит из введения, 7 глее, эанлючэмпя м приложения. РаСотс наложена на 170 странной* нсыинопяомого темото, оодсрсят 92 рнсуняс и 21 таОлицу.

' СОДСРЕЭДИЕ РАБОТЫ,.

Во введении дома сЗоамваоиш юыЗсро тепы, с^орпулироосис иэлъ мооледоаамия, кратко излвисмы оомоомиэ,результаты работы.

В первой' глеов проаедси анализ ооотоиимя проблемы поэрождао-иоотм рольсоэ устеяратиким трсьямаии о зоие- БО. 8 1939 году доля дефекте 55.1 в аСЩрачиояэ мсъятьг* нэ кксплувтацим» рельаоз сво-тсомяа 17.SU. Два сршнсиия» 1<?&0 г.-0,6%| 1970 г.-Ю.ЗХ» 1980 г. -13,951. Эти« «вФвитри -Поэрсавв19тср' ювв категории ре лызаз, о то» чмоло « тврноо&рвеЬтснмькг. ТВКЭП&К Т»П=Э Р&З « Р73.

ПроОлош рсусЕггсз ис.-!ПЛЕясс?1О1в»»пс:оапэснни« псрспрмвти0 по оледук^м -оеновмвд нспрсаяенмсна улучеэмме услсоил р«5оты рель-ооэ"» зоне стьта, конструктивное еаасркяжсгооэамив стыка, поэм-. ыенио хочсстоо м зг-отезлени я СО и локаленоэ упрочн&нне металле возле Б0. Санья».эФ^бнтмйньми оч^теотся методы локально« обра-Сот*п потопла путем поверхностного пластического'дееорнероэанмв. Несмотря на доэтаточньа об-ьоп «солодоэонив по изуче«*» оозиоп-ности упрочнения ВО иетадемяПЛД.производстиемныа оариакт технологии упрочнения разрсСотан не Сып. Технология должна включат,., с себя ояедукяаие прнниипаальыыэ иоисяты; 1) последовательность иоабходяпых к доотйточнье* спсроимК} 2> реямиы обработки для кояг-дой опервимм1 процесса} 3) инструменты, спосо5иыа сьгталнить эти : операции? О оБорудозанис, вЗеспгчнвакъгге? «соЗходииъгэ реяипи для в-рлСотки !;=.1г;рстиь-| и н струп си тем.

а ' ■

Задача уз.ю^ияатез те«, что сущзотоуот оСюктиокая необходимо оть о р.лг^ '.'аг:?<т м'зсполькях тахиалсгий упрочнения, приисни-."зльна.и г--.:, .—••м и отглманармыя у ал спи ли, причея пооладноо долм-бить аьзтедчено я дэух огрмантах« для предприятий МПС и•нетал-лургмчэских '--С:!натсо. Наиболее оотро о наотаякяа нопект стоит нрсЗлвмз сог,,,1:):щ технологии для полеоых уолооий, поэтому а ра— Зато оснознеч упер сделан на разработку именно такой технологии.

Кроив нотодоо ППД, изучавшихся о продаестоукмих работах, известны и другио эффективные способы локального упрочнения металла. 3 лсслодина годы о ряде отраслей промышленности широкое распространенно получили методы упрочнения о процессе резания и по— средстзои мнпульснсго погружения.Эти методы обладают рядом преи-муызсто перед способами коазиотатического нагрудения. Кроме тего они првдотазлгиот научнья интерес. Явления плаотичеокоя деформации сспрьзождаотси сущэстаемиьгми . термическими процессами, а » случае импульсного нагру*енйя на эффективности упрочнения з вы— сокоя степени сказызается фактор еремели<скорости) . * ,*

Проанализированы факторы, определяющее' сопротизлёние усталости а случае трещин, начинаюидихся от поверхности.' Оснсзньети из них являются микрогеометриет, химический состав поверхностного слоя, структурнькэ и <?азовыа изменения, остгточмыа напряжения.Из -литературных источников не удалось установить однозначные зави— симооти сспротиолекия усталости металла от перечисленных Факторов. Однако с целы» управления процессами упрочнения знание " таких зависимостей необходимо, поэтому з работе напечено провести соответствующие исследования применительно к исследуемой зоне.

Во второй главе охарактеризованы объекты "Исследований {рельсы и рельсовые стали), методики испытаний и исследований. ' г,

Ч ■ .•■ . - ■

Оонооноп объем работы выполнен на стандартных рельсах типа' Р65, объемно закаленных и нетермоупрочнениык. Ряд технология"

изучен на опытных рельсах пвреггактигнсго Химичес-

кий состав иеолс>дуены>; рельзсоь:-; отелей м огягг.ниэ .к:хсшмчсеиио свойства рельеяс приведены - и 'Стйндсртнь-э и г.атектоиА-

нье об-ыэм но эачж.синыс рельсы имеют в отру;,*; .'г' тсяиодяо-

лерсноно сорбита закалки, стандартные? нстернсупроч:) -.нкиэ 'и поверхностна закаленные из стали после ЗИН - структуру пластинчатого перлита, диффере-нцирезанно отпуЦеннь.: - отру. г. .з^ргшето-г-о траортита отпуска.

Эффективность исследуемых технология упрочнения сцанена по абсолютным величинам пределез выносливости я по относитель-

нему приросту пределсо выносливости , апредаленн;,;« при лабораторных стендовых испытаниях на циклический трехтсчзчньа изгиб полнопрофильных рельсовых проб длинной 600 мм с 1(2) Б0 в каждой пробе. Схема нагружения поззоляет получить усталостный излом по Б0 аналогична эксплуатационному. Нагружение осуществляли на гидропульсаторе Ц/1М-200/400 с частотой 300 циклов/нин и коэффициентом асимметрии'цикла К=0,1. База испытаний' циклов.С целью сокращения времени испытаний большинство вариантоз технологий упрочнения оценено по результатам ускоренных испытаний согласно ГОСТ 19533-74 (метод Локати!.

Структурные изменения изучали на световой микроскопе МИМ-3, растровой электронном микроскопе ЛХА~50А и микроанализаторе "СатеЬах ЭХ-50" на микрошлифах, вырезанных из зоны Б0.

Количественную, оценку упрочненного слоя проводили посредством измерения микротвер«ости на поверхности шлифов на приборе ПМТ-3 пои нагрузке 0,2 Н. Кривые упрочнения построены по специальной программе на ЭВМ.

Исследование тонкой структуры и измерение остаточных напряжений проводили на дифрактометре ДРОН-ЗМ в Ро-кизлучении.

Микрогеометрия изучена на профилометре-профилографе фирмы

Ъ'йбдаща I

Xutumacííufl сссгаа рзльсосж csasoíl a рсиошшз уожишчоскпа свойства рзльсоз, цсслодоваюш* о рзбого

'.".'.' ••' Эясусш?» % ÜQzamrqccKito свойства Ролью .Шифр-----------------------

. Si. У. ® MI: &

Ски*дартныо''позор* о. 0,78 0,95 0.28 0,016 0,025 - - - 270 920 - 7 - 0,18

¡доупрочисшщо

Сиандарлшэ"объсино о.о.' 0,77 0,82 0,32 0,014 0,021 - - - 0,04 340 1150 880 12 36 0,33 оакалсшшэ , . ' ' ' ■

Заавмотвядашз ' о. 0,86 0,94 0,3d 0,027 0,023 0,08 0,01 0,16 0,01 370 1300 910 10 28 0,25 объсшю оакаяешшэ -ч}

Заоивотоадпэ о.о. 0,86 0,94 0,35 0,027 0,023 0,03 0,01 0,16 0,01 180 750 520 12 37 0,42

Д:»пазагпровашшо э.п. 0,75 1,46 0,73 0,040 0,032 1,15 0,10 0,12 - 220 800 600 18 62 0,64 д::.^фэранцйрованио

отпущенные. . - ......

Ио стала, подаоргну-ЭШ 0,79 1,03 0,26 0,008 0,007 - - 250 900 - II -0,27

20Ü ЭШ, поаврхносг-;ш оакалонныо

"Toy i от Hpboón"? ; Запись прЬ^явгрсед« еьмможжив параметров " "*"

изрокооатрвги," Йроардсны обраáyeifee и гцз непрсслшшгй БО.

; ; бооСаннооти рси|тава пвасрхмсютиог^ олря изучены

на ^ oaó-onaíiTpoMtJT^Q ,РН2-?600,.'\ '"'•.'..'. ' ' .' '

.-В тротьао'rriàpo'-faayHQH.t¿»poH¿a диапазон тсжи*м>рг»1(» упрочнения вотоялй- а Ъеир-СО нотодайи. ПЩ*.' çç» ' ртл*"че0к'ои и динапмчео-■ »гон- нвг^уссгмии.'v.' :." I;..' " .. '.»', *■'•-' " > - . .

,'ú " -СвиьЬ^вкаркио' и/отсёмйь^нкэ' роауль.твты даот упрочнение' кроной - раАиурн^/'пувмсзЦс« "к4/мо*отсдаЪнврн®г;проо0в» для. ов-ьеиио эвкв-: Щф* иотсрпоуг^очионни» рель—

овэ . 6£> «360. КГЦ Нгдогт^тон технологии» нооозиокиозтъ -

. .прммснсмиц гаСаритоапасом •

. оЗадуйоа««'ия,'о,таяа» :<до 700 иН).

'дпя, ronc2,¿k уодвьйп ' pcrpíicotchu тс^нолог^в ' угфочнемм» rto-ocpKtmaTcäy гф&Азгрмтпямф ;рняткк Ч-Ьзз;; ррдиуЫм* пуансонол но • прсовэ го^оопучссйогр"^аастц^"р.рабочей .негруэкса ЗООнН ы.-ç-a--еачмеа родикрзся ' рсокат8о:Гмйяс,тлнк» 1024.' Упрочнено, пуансоноп ... исходной .Фарян -¿КЗ® пра«?авт" бд на 40* о &пучав 'tówwio.3in'o— яонньы ' ролиорвНако}1Йс«Ы1ья sç>çokt 'при. упрочнении еаоочноа рве-каткоп дроти'гнут -р ;цЗъ&мцо .'¿аналойных рояьсах поело раркать&амня «аоми, 2*45. до.размера 3*45. "м- в мотерпоупрочнеимих «осла

' раскатьэанмя'0аскм\|«45° до, е ч^ох». Недостатка» мяз-чая про«заодительмоЬт1> is h&qosmohhqcti» оЗраЗотмя Eû Cas Фйооя, нам это зачоотую '«host место с г.аяезих условиях.

Эффектнейса технвяагаса йпляетоя обработка онутренне-а пэ-cepxHCCTi/SO ровк&ткепй, катеру» следует'проводить о одной установки .рояызй ¿.Hin соЗл<едсн(:я ccíoíioctw БО н ««отругаемте « с"--сл_~ чеииа р&внопасного эффекта упрочнения па г-лу&шо отверстий. ¡'.л.-

этих иелпй PíispiSoTCHa спгимвльная палога&ьрмтнаи етаиномарм«^

¡

устанозиа и модерн»гирозен переносная станок РСГ<-Д.

При нсчгт ::. <-.:-.-::i¡iai< обработки, псотсянинк размеряя рпбе-

1их злен он тег. {«глрнчеа.. роямжзо» ta определенном чиело проходоэ

жотруиемтп • nn-i-j;-:»!,:. упрочненного слоя зссисит от припуска на

!.г.сиатьаг!нио , иат.---.. .• еяродоляотоя смспсринсмтально. Упроч-

(снио uapwNcncv .¡сс^.-.гг.сл ВО о нотерпоупрочненнье: рапьсах аяе?~

5уот проводить с Оим, о объемна закаленных - с 5""0,23 «н

<а диаметр'. Уим-и.изньсз О сиииает за счет недостаточного з<?<?еи-

га упрочнения, усолнчониа $" снижает за счет чрезмерного по-

зреждения поаерхнооти (иелуыенио,'питтинги), а такие мошгт ои-

Г'

зоать поломку инструмента. Для иетормоулрочненных рельсоо для объемно закаленных -Оптимально припуском при упрочнении роликсзсЯ раскаткой лаллется 0,4 «м.Тйиля обработка повьаааат случае нетермо-упрочненных рояьезз ий 32%, п случая а&ьемио.заявленное* .-на 42%.

Недостатки технология обработки внутренней поверхности ВО раскатками! коррентирозка рабочего размера раскатки а .»авиейноо—

г ■

ти от походного диаметра ВО, невысокая производительность, сложности при обработке ранее просверленных НО.; Преимущества шариковой раскатки над ролииозойг болео высокая эффективность, больший

диапазон ,обрабать-заемых размероз, прсма в я'зготезлении и оболу—

i -яивании, возможность применом it я на станка РСМ-1.

Изучена возможность упрочнения ПО на иагсгзбаритнсн еысоио— , М0И40П оборудозании озрь'эного деастаия. Презо взрывного действия разработан на базе дырспрсбсднияа ПО-2 и предназначен для упрочнения цилиндрической поверхности дорнсо и последсзательнога об-.•ч'лма кромок радиусньм пуансоном. Отработаны и испытаны следующее п^рманты технологий (рельсы нетермоулрочнемны:» типа Р50):

1. Базозь-Л о.-'риаит 6^170 rula

2. Об»!« Ttpnrr; 6¡¡>*220 ППа% 6¡'-<*Z07.

■С r~'

3. O., =<~".0 í;riaj 0„ =405:

т

4. Обжим кромок + дорноэание

3. Дорн овен и о + обжим кроной ^.»210 КПа|

В случае завершающей операции дсрнооанмя уоталоотш ^ трсыини возникает р области кромок, о случае завершз^-ияа операции обкимв кромок - от цилиндрической поверхности. Последнее обусловлено наличием пикрогювреждений на поверхности после одностороннего'• нагружения пуансоном. Дорнооание после обжима кромок исправляет дефекты на поверхности. Недостатки! низкая производительность и необходимость широкой номенклатуры оснастки.

Пороховой пистолет для последовательного обжима кромок радиусным пуансоном Я4 обеспечивает 6^=350 МПа (рельсы объемно закаленные типа Р65).

Упрочнение Б0 в процессе пробивки дыропробойником достигается за счет конструкции инструмента (пробойника), имеющего пробивающую часть ф 33 мм и упрочняющую — ф 36 мм. Предел выносливости после такой обработки в объемно закаленных рельсах 225 МПа, т.е. на 10Х ниже, чем после сверления <^>«»250 МПа) за счет образования на поверхности участков белого слоя и разрушения его в процессе нагружения.

Исследованы особенности,упрочнения Б0 в рельсах перспективного производства. Предварительно установлен уровень сопротивления усталости рельсов с просверленными Б0 (табл.2).

Е этом случае предел выносливости определяется шероховатостью поверхности <Р}д. ) , которая в свою очередь зависит от исходной прочности стали (НВ),! Карбидная оетк-а а заэетектоидных рельсах 2-3 балла не мешает росту Неблагоприятными для свер-деиия являются рельсы из. стали после ЭЦП и дифференцированно отпущенные рельсы. Меры, направленные на увеличение прочности рельсов (повышение в стали содержания углевода и объемная закалка) , благоприятно сказываются на по Б0.

н

Тлелица 2

Сопротнале-мив усталости рельсов перспективного производства с просверленмьми БО

Рельсы о» , ИВ Яд, иг* —

* ° ¿Го

* МПа икн •

э. 290 370 1,0(7) 0,223

о. 3. 260 Г540 2,3<Ь) 0,22*.

о. 240 270 0,7(4) 0,261

ЭЫП 220 230 22,4(2) 0,245

9.П* 210 220 30,2(2) 0,2ЬЗ

э.с. 200 1В0 38,7(2) 0,267

Прииочения« 1. и*<?ры си. тавл. 1

2.8 окоЭка*» нласоы цгрохоз атооти.

Упрочнение кроном ВО о рзлызах перспективного проиэоодства пуансонся на стационарно« прессе поаьеалет ¿^нд 33-30%, конплекс-нсэ упрочнение пуансонои и дорион -и* 70-100%, комплексное упрочнение раскатками (вари коп ой и масочной) - на 52-98 У. в зависимости от исходного качества рельсов . (табл.3> .

ЭСкректионость деформационного упрочнения зависит от иехани-ческкх сэойстэ рельсоаой стали, которые в первую счерель определяются еэ микроструктурой. По аБсолютной величине- преимущество ииеггг сталь о более оьетокоя исходной прочностью. Такая зависимость соблюдается только гз пределах однотипны* структур. По аб-солотньм величинам рельсы со с тру к ту роя пластинчатый г.ррлит-ссрЕит рамяирумте-я о сяадукяней последовательности« заэвтехтоид-нкэ сЗ-ьсяно закАленнкэ, ст-андгртныз сЗ-ьенно закаленный, стаи-ягрт»:-.г? нятсриоупрочнсиньет, поверхностно закаленные из стали пес л г? 31-51; а рельсы с гсрнистгл структурой тропстмта отпускйг г?кгг:с?:'?»*::sr.ro» газотг*тсчд»«л. Отнеситемн.т-п прг'рог" '.'•

Таблица 3

Упрочнение Солтозк!Х отверстий в рельсах ' '. _ те|»СПО*.Т*ВИОРО прояээовстос

■ г* -г*- ?»9 +20 ■ о Технолог-«!п.Роль- 0, (ißf Pc,ai/ , H^jH^j, h, G,

упрочнены« оы. в« Futa Я ■ H&s/n"2 ГЛа ИПа ИПа мкп »Лй/ни:

Оажми »tpo— ■' ». -".SO G3' 0,23-6330 6000 »4S0 S000 0»£V

«о» - '

To as- ' O.S. tíS 0,53 <460 5750 1290,5200 0,22

То . ' ■'"о. ." 3£>0. 50. О, tO 3SS0 4600 i230 SSOО 0,5«

to ко • ;Е!ЛП .350" 60; 0,27 3460 -

То ta ■ - "SSO.СО, О,СО 2900 4ÇS0 20S0 1U40 0tïï.;

í¡pD- 0.,'S'" 4460 - -

«ОХ+ЯСрмО- .' ' , .

•всмио . - , ' - - . ' "

То» . " " о. ' 410 Уг' 0,1С S5S0 , - - V

То ва . о.ru 0,ö.'<S0. 1Ó0 0,64 2900 - • -

Уг.рочмс-нмс 0,23 550 52 0,23 «SSO -

раскдч.с;'

To ее O.E. 0,SS <23. 64 0,33 4460 - -

To »я» а.п. 0,23 S60 72 0,о4 2ÍC0 - -

То в.п. о,-; -îîq ça 0,64 з?оо - -

Тез s:a .-s.o. 350 '»О 0,42 2720 - -

Тс. г-,, а. О „и 3¿0 СО 0,42 27S0 - ~ •

; i. ; . ( ; i p¡.. í.~. В—.; в:;. TcC.";. î

? í-VW-Vl "¡•(•.••»WM ,'aJPKnÎ! ЧЯ.7ИГ;СТ" !:.НГ З.ЩИ СИ.-Ю~Т « ОТ тир..

с:г>усту!>"' • чгим*л<*тог> " тднвя res» тли с» »•ичглг.'гироелнш-» дс-г-

'.J Т HV И i"" , З^.ГМ! Т^п 'i'D H.'j HОТ-

гг./- --•.¡и:. t, - íTг ■ "• ■ • •; .• н, пас^рчнсстнп злкал^н-

ns otv*'- • :>Ьл-? З'-'Л, :ís"si*;»t(?!ítd4.nk!.','? сСчоино зжаяеииы«?, стаи-"*„: "-т.;:- itr-v *;>/г~г.мч*-ч-1 .

К, , .......... « tir----: - .*'"~>Д. ггатлптатгу:.:"" плночплльн»-'1 "Я

* V -Sí.. ' - ■-• . ;. 4ft :r;:-;lc¡5T Ht» ОТ Hp" « !f!î ОТ ûHp/l.

. .-.".re.*"--• .::• ь- -»¡-«о sSr»»3«t распределяете;) а

■ -■• ' ''-• 'i с"-,- ■; -, т'ííwр r'-V^íTC-^MSyt^î-'.^n ï'HTf^M"

„ !.- --,-.;. ,: " "• •r-o-". :v:;r;« Г» i'r^C'ras'smrra слал и

*10

csîiï;» иваду удерисй вязчоцтьм-5 a ^ я гргаие^то-

# SP s*'

.r,-,r,,.:>ir„„..¡ g. (jiAi-з ,з « , гж «e¡i»u.'<? G и твн больше ü/i . С

-прци-ч'пичп G по - U.-j рймаирултся я топ *>•? пс-ояд«с?, ню ч

4¿0

- H

сЛ гглл» м-учги,-. £сочо.»-нсс:ть упрочнении ВО при я -

п fp псп : '-> г г, i-, ч KOiät.-u2';.Kt сасрлом со сонными те? дссп:;-- г.. ► яя пластин.-!'!» ТТ7К52ГТ ÍUT) (ИС 1460). PeuiJi.iacb задача пор6оp¿ f?>T4ítcrj роэг-нип, с0£?ср«чиоглгчет* сгтшплмюя сочетание прйаолэ ■ ■исслягостн »отсжозти сз^рдл »7 -ч прецвее.-:

,. 3»?п«ти!t*sîm< :•f'^>*0^íî^'''t<^,î, прч «глерясчмч ••»зуч"-нл нд cifwa r.H,iflCHiit~< ч üi'TcpHovnpc-'fic'iiH-::-: р<»л*»ез>« я,—л рпзлмчнич "григит-т--; эчятгмип ipieirsTî! pr:z.->««n V и пяял"ч *? irr.C.i • Оптииллнн«-'»

rîsr'j ::•• -•<i - ¡ ^ ; т.' ' •< • - * • - • - • •-- : • -.

Результаты испытаний и исследований рэльссаых проб с БО, просээрлеяныяи иольиозыи саеряои

Рельсы V, 3, а, Т0. класо НфЗ» н. «3.

м/иин п/об отв. с «Па ыарохоа. ППа «1«! С.Па/пкп

О. 3. 141 0,05 28 20 ЗЮ 7 3390' 270 2,71

а. з. <?0 0,05 44 ЗО 402 6 5730 370 1 ,01

а. з, 56 0,03 60 43 433 6 37 Е0 730 1,43

э. 56 0,08 44 30 423 6 5690 630 1,22

. 3. 56 0,16 30 13 • 335 5 5490 320

о. 3. 90 0,10 25 15 374 ь 5640 480

о, э.. 18 0,16 15 43' 404 5 5690 580 1,71

с. 141 0,05 50 20 280 Ь 3000 2 ВО 4,34

с. 56 0,05 00 48 310 5 4800 320 3,50

с» 56 0,16 50 13 320 4 4800 340 3,30

с. '18' . 0,16 40 4В' 34а . 4 4700 370 2,52

Примечание! шифры рельоое он. табл. I

Установлено, что объемно закаленный металл более чуоствите— ггн к изменению режимов резания, чем нетермоупрочненныа. Продел ссноаливаоти в большей степени зависит от V, чем от Б. V существеннее влияет на 6д на низких подачах (3=0,05 мм/сб),чем на выоо-

(3=0,16 мм/об). При сзерлении объемно закаленных рельсов . веныизн'ие V □ 2,5 раза (от 141 до 36 м/мин) при Б=0,05 им/об л-зличивает на 40"/.; уменьшение V а 3,1 раза (от 56 до 18 к/мин) ь-0,16 ми/об увеличивает только на 20%. При сверлении ие--сг/прачиенных рельсоо — ИХ и 3% соответственно. При сверлении .чны-: рельсоо уменьшение 5 в 3,2 раза (от 0,16 до 0,03 мм/об) - м/мин увеличивает но.30%, а при саерлшни-, иетермоупроч-•• •-.•.,пьиоз уменьшает, хотя ссосем незначительно- на 3%.

tS

При соепл.и«» «а елмиакочь»« роямнох ыврсхсяатеоть псэврхнов-т!1 50 о a&t-rnwa звплл'гмиых• ральоах un 1 класо ncjibwj, чеп о но—

тгриоупромч- !(и<-с<. 'но с«аз«авг прппгпчдсиспо олия-мня ил урозо-гь сспзоткгзяснип -устапооти {см.тзсГд.'-'И.

При игя'гнемии '-} о 3 отопзиь и характер распределения упрочнения э псзтечсст': ■"í алоэ злаисят от соотнесения силозего и тэплозана <?зктсрсз >i зона резания и продолжительности эозделстоил сил и нггргзад ид металл. Уменьишниэ V (S=ccn»t) при сзсрле-нии объемно закаленных релнсоз яизыэаот поаышенио степени Н 0д и глубины упрочнения h, а при сзоряеиии натерноупрочнснных рельссп - снижение И f}j и пспь-мениа h. Умонылония 3 (V=conot) при соарло-1ии объемно запаленных ральсоп приводит к позьнзшга Н^* н И, о о гзлучая нетерноупрочнсни! « - п уменьшению h при исягмсшшя Н^а .

Установлена заямсямость сг 0. OS-ьеико закаленный металл ;олеа чузетзиталей и изменении» G. Снижения Q на G35Í о олучао закаленных релиссз позьмает иа 40%» а снилсние <3 на 007. о :лучао нетермоупрочненных рольсоз - только на 237.. 'Узблюдаотся гдиная зависимость б^ от 3 для сб-ьемно закаленных и нетермоупроч-1енньо< рельсоа.

Бала предпринята попытка обработать ED о рельсах пепепехтио—

j

гага производства нл переносном CTSHjfe PCH-Í íV=10 «/пин, S--0,08

h/o6>. Низина результаты связаны с отличие:-» роиимоз резания от^

штимальн»;, а так:ет о недостаточная иеотностыо и моылоотыо

тайна и отсутствием охлаждения сэерла (табл.5>. Следует отме-

ить, что аналогично упрочнению при яоазистатическан нагружонии

осле упрочнения о прсиессе езерленяя рельсоо различных катего-/У -v/

ив (^определяется hc:íoshoi1 прочностью стали (ИВ), а 0 - ударной

tr.o

пзкостыа п „

Уотпдоотию трак'яни з процессе инклического мапрухения за-оклаотоя а е^лдоти «•.»aeort, с:«.тп и ленмчеспми ззмкорсн. Допал-

ío

Таблица 5

Результаты оверлеи«в ВО и рильевк на станке РСИ-Ч молицииы-! сперло*

~ -J - 7;S~

Рельсы о , о„ . HS а

¿i

f.i'i--. S НДж/и2

S. • 320 Ii 370 О,22

o.s. SIS 21 340 0,33

t'.rù 273 20 220 0,64

Лрииеч&ммо* ш«ры рсд«»оаз с«» тд£»я. 1

t '

нйтсшшз упрочаснмо «лоачисл ' рсвиьткса гюаимает ■ Од в среднсп

В патоа удвар прчивдени розультсти упрочмвнмк БО ивтой>яй импульсного Mcrpyiii-H»»! naspcccrcc.-i ьгрьамоа оолны к алектре»«*.?— иятнего nWKI. ДО «SB« упрочмеим« -.4.--

етг.лчык^кгя: пряном»«;.-««'» сг?»чьтъ-.-<г| ectïSsroOH» (DBI , CKw.cm: îîk p£cna¿¡»rs«í«í lifi cïpcîjûvti^issatbâ пзаерхнссти n creisíiN» ич.г-изкроз&няа» йаучащ елкдукяйш ЕВ» ешуннс уексегем ы слпоикт Кб КЗ, пкастичевкоз <П2С> — ееяспоплввт я детонивужьмй «инур .ají.. Упрочнение- проводил» МйМввДНЬети ' »«РЯДАМИ Е{? 34 меялочениег упрочнение П2Е с возауътил эаздооп. Инмцхирлсйчие заряд» -симпктричнои- одно- « дг, устсроннсг? слмозречсн-П'.-.

Прозы с упрочненныйи БО мсгытьаали па« нагрузке Р*>700 л H до oCpaaauouts; тргпзжы. Suse, исгилгаимй N»2« 10® имхлоз. Результаты иг.питвн«;. приъггаини в таъл.6.

cxt.lí. X .. tis.äl hc.luic ийкротооистрии о виде ионусмезти, оОй&зо-btriísi.' wtssrc-'i нп пз ьсапу пйринетру Ь'О. Структур-

ны,issfiwiiCritiM на и ькдо участков Свлег« ело л г-аук^:-

нсг» 20.. »200 ип*( адкдСатичвског-о сдайго (палов Кргхз-

'r¿.;jfH,-jc;¡c,-'ü i ij¿..2í;-.i4,»t-i~i.> м«л\>с;.:дгмм1г ti М4»ть«г^»в«ссти. Не от„с.д»»—

Тлблмиа 6

Результаты (испытаний рольоооых проб о, БО, упрочненными озрыэмой волной

M Взрьлчате? N при

fî

Я'

гу гнноотоо Р»700яН, '.*„ tIKtt п циияоз

Упрочнение ид G,

расстоянии ПЛй/мкн

Ii Г!'гч»г rj» о :î!1"

Э> i Г) И!1

r,.;Vr;car,'.!ä . 197000 А 3)7000 -. 2230

-::сотг- • ' . ") ''.">} О ЗЁЗО

T¡:4t'4!;:': . _ ; а>*000 6300

г-гтоо -',">. ■ з,ет «-•» ;»>«rco . -псо

'- " ' ;• :.'•'. c')2ä20 î-i-noo

• 21300 7,7 6,33<•'î>: - а)6320 >14100

m-*0,2 кг)

4.Аиноиит"К&ЙЗ166300 3 4,20(3) а.)6440 ' 3600 ÍГ,=>0,07 кг)

5.í' íic'uit !ä6:3 160000. ' 1,76 11,9(3) а) 7370 <«=»0,035 хг>

Й.Аммснмт N6EC.ЗЗЗАОЭ 1,2 Э,!5№' й>6530 ГПОО

ÍM-Ü.0? r;r-i

339000 о,ез a>se&o 2100

О-Г."» .375300 0,6 11,6<3» a>3CS0 >12100

■?.СеЛС1 сплгст 2^10 0,3 1,21 ГЛ д>6000 >1<",Í0O

■ 05410 >14100

"1,29 0,24 0,29 0,97 0,07 0,120,20

100 1,46

S ,00

С, 31

о, о? 0,10 0,06

Гз.чиачгтки Î >í!-tiiicc.i 53| 2)3 еявСк.'ч-пяасгм- ü.-pcxvs.«тс-ятм

ник участках белых слогго иихротрсаины, которые при циклическом -нагруиенми пэрсрооли с усталостныэ. При измерении имкротвердости упрочненного слоя установлена высокая степень неоднородности как вдоль оврсзукщай Ш, таи и по глуСине.

Во иэбсаенис ираваых эффоктсэ все последующие варманы магру-паии» осуществлены при двустороннем одновременном инициировании заряда.

Схоны_2^3. Мнсжсотосннкэ ионротрсыини вдоль направляюсь ВО из-з& вьаоиоа отопемн остаточной дечюрнацми, охарактпризозанно;) величиной аа&ат потслла £ (£ «100К гдя й.-исходньй дма-

мотр П0| й^-еаамстр БО пооло упрочнения). £ области кромок участки Белых олеса. Выэенея отспзнь неравномерности упрочнения вдоль обрезухжгя, БО и пэ глубине. Усталоотмыз туканы от цилиндрическая пегаорхиавтм.

Краник СО ме затронуты) нзиеиемие ивиропвоиотрим в внес истрочнод монуемооти. Г^кротрс^ни ив поэврхноотм и в под— позерхяоатнем сива-. Структурны? изменения мо разрешимы при уао-личенни до 10.000 рва. Устадсотню треьяны о области крепок и не Цилиндрической пазерхност». 1 , ' ' "

Контур отверстия но нзетсмиясв. Осадка металла ионсс 2Х. Структурно изменения не разрешимы. Высокая стопойь Нщ м незначительная глубина И упрочнения. Усталости*® трсояи от цилиндрической поверхности.

® парвон'случав ЗЗЛА укладшэалм параллельно оСра-зукягзй ВО, во сторон — перпендикулярно. В обоих случаях "контур отссрстм^-иЬ'напенился. Ослдаа металла поиск? IX. Еаиыя струи-турньл: «гмсясивй поало.л'ПрочиЕявя «о -зафиксировано. При разиоя псасркнсотнсЯКмчкротсердсст« г-лубина упрочнения со о торс?- вс-рканте на пзрйдок еыиы. Усто^сстиь.-:.' трс-и:ны с оСлзстм кропок.

^'пррчне+ше ПЗЕ'с создувиик! зазоре;* 1,2 им на сто-

юму. Сохраи>»леп яеходньЛ неитур отверстия. Овадна н&талла око-,о О. Уменьшат«« игрохезатооти о 4-го до 7-га млосоа. Структур-1Ь:Э ИГЯСНС.Г.! I - <?Срр:1ТО-ПЭрЛИТ!«ОЯ см ось. - но роэреыимы при ува-!ччении до НО«ООО раз. Максимальная рапномернсоть упрочнения по йразук^-дя БО. ГлуСииа упрочненного ояоя лровьадаот 14 нм.

После анализа результатов испытаний и исследований уотаноэт-юны следующие закономерностих а> во избежание разрушения и сни-<ения долговечности БО следует обрабатывать без остаточной деформации или стремиться к ее минимуму; осадка вышэ 3% вызызаот

1акро- и микрораэрумения поверхности} 6) на позерхнооти недспус-

♦

-имо образование сплошного или учаотко» белого.хрупкого олоя| в) Гагружение долетчо обеспечить максинальну» равномерность упрйчне-1ип по образующей БО и максимальную глубину прсниниовения упрочения о металл; г) аерехозатость пезерхнооти петеле взрьэного 'прочнения не яэлявтеа глазным Фактором, определякдаин сопротив-|ение усталости; д) в случге отсутствия разрушения позерхнооти ¡олговечность N тем выше, чем меньше градиент упрочнения О.

Изучена возможность упрочнения'взрыэои ВО о. рельсах различ- . ого исходного качества по охене <?, призна'ЬоЯ оптимальней., Результаты приведены в табл. 7.: '

■ Таблица 7 -.

Результаты испытаний рельсовых пробе БО,,

'ельсы 1Г * а „ , ■

МПа 7. МДж/м2 ; МПа

о. 3. 360 44 0,33 4200

с. 295 26 0,18 3600

в.п. 245 17 0,64 2900

МПа ' МПа мкм МПа/мкм 1640 440 ,470 0,94

1римечанне: Ыи<?ры рельсов см. табл. 1

6000 3100 : 550 : 5,64

•п—----.--г—

... ¿О '

Из таблицы видно, ЧТО З^НрОКТИСНООТЬ УПРСЧКСИМЙ, «ТрИЧСИ НОИ ПС

б*' ''" •

¡1 , там и по и,г} , зависит от градиента В, квторыл с отлично от

упрочнения при иоазиотатическои нагруиеник и при раг."„:ип опродо-

о

лпьтся исходной твердостью Ндд вне зааисиноотиз от типа отруктуры.

Проработана 10-я_схема нагруиения ударной волной, полученная посредством одновременного двустороннего ососиммотричного инициирования заряда ПЕЗВ (сейсмоплаота), расположенного о зазором 1,3

ни над обрабатываемой поверхностью в местах наибольшей вероят-

с

ности возникновения усталостных трещин (под углом 45 и продольной оси рельса). В случае объемна закаленных рельссс упрочнение по такой схеме дает ^=430 ИПа и ^=70Х.

Возможность- упрочнения ударными волнами.созданный; метанием пуансона специальной формы в зону БО магнитным полем, изучена на пробах объемно закаленных рельсов. Упрочнение проводили на 3 режимах, отличающихся величиной напряжения заряда V. Немлучшиа результаты получены при У=>3,'73' кБ» 6>=450 ИПа и ^=30%.

В шестой главе проведено теоретической обобщайио результа-

- 1 «

г - ,

тов, полученных при отработке всех видео технологий упрочнения БО, с целью установления общих-закономерностей. . Рассмотрены Факторы, определяющее сопротивление усталости в исследуемой эоне.

М^рюгеометрия. Определяется в первую Очередь технологией обработки и исходным качеством- стали, а также состоянием применяемого инструмента и обарудозания. При отсутствии надлежащего упрочнения повышается с уменьшением шероховатости. Так, при саериении БО на станке РСИ-1 (режимы постоянные) уменьшение ше— рзхваатости со 2 класса Ша =33,7 мнм) у пробы из заэвтектоид--гл дифференцировано отпутанных рельсов до 7 Ш д. =1,0 икм) у • я>н на заэотс-ктаидни* объенно. закаленных рельсов привело к ... чая!. Ьг п.. 437„ (си. табл. 2). При оСработно (.иаьооа одного •• •.'(!.'. (с-.ч:«дертных объемно закаленных) уненьигниз ыарсхов&-

ост* о 1 класса (Яд «97 ним) у пробы о ВО, пробитыми дыропро-ОАиинаи, до 8-класса Шй »0,33 икн) у пробы с развернутыми ГО юоысило н,>. 42?..

Принадлежность поверхностей м однойу классу шероховатости не? изорит об идентичности змсплуатаиионмых ¿оойотв. Например "типо-оо" саерлвниа (на отамко,рсм-1) и сверление кольцевым сверлом рн равнеа ыерохдэатботи поверхности ВО о закаленных рвпьса;< 6 лаоса (о нотврмоулррчмвниыч - 4) понизали (Уц 260 м 440 МПа ооот-ютотвемио (о иотериоупрочи'ониич — 240 и 320МПа> . Т.о., шерохо-1атость но является Фактором, оказызагаиин. решаадзо влияний но ¡опротнЬяемио усталости о зонгаБО. Наличие упрочненного олоя, юлученнсго при'езерлении нольцезим сгзерлоч, - такяо при инпуль->мсп и нвазнстат£-(зской и'агруяеййи ,^нелтр"ализует врвднво ялиТянио 1Мхрогеоягатрин прм условии еЗряСотж-! на олтипгд:»нн>с рскииах на-геота »«имя' инструменте:^, Отклонение регМнез '.от о'лтииальных оызы-•аот чрэзнсривЬ. гвзьваэймо разрушение по-

юрхнссти. р" пндэ\ы9яуйёМярнФорЬ^раииванир•;•,;' яихро- "и * |аиротрсил'нл(1. сниазэт, (упрочнение ыЕ'ринозрч и роликовой рас-¡атиони, дориЪм^ .вгрьйнеЛ. оолной , "магнитной волной) .• Износ . •мструиоита (езерла, дорна^ пробойника) •увеличивает ыерохова-' •ость, м енйиа.от .. Йапрйяёр, увеличение шероховатости за счет ¡гчоса саерла с' 4. я») йо -3 =56,2 ним) класса сни-

кает Сна 12Х • (рельсы .'иотер'иоупгэоччсМиьгэ) . Вибра>/хи ии ото уме« та »следствия недостаточной костиоетм при работе? на стайке ,Р€«-1 1.груил-&т раоноясрясз рЬсггрсдстлонио иихронерозмостей вдоль обрв-,у.„ Г0> уоелпчивают в зоно выхода инструмента из отпоре— Г!|п на 1-3 клвеса, что приводит к возникновении устглсстт.'.-: тре-^¡н йясино е этоа гена.

Волыжв значение иивгт ег-ра>:озатость позсрхнсотся огсо;: ,т,;;, грекздм нагут аозншнпы н-п только ил милиндричесг<сП певерхивег»?

БО и о исото пароходе фаоии о цилиндрическую поверхность или торец, но и ид осисп поверхности фаскп. Установлено, что при ыерохооетооти <?йсми 4 класс* (R ^ »20-40 икп) трещлмы не ее по-иерхмости но aGpüaytaroíi. Упрочнение <г>«они раоматкой и статический пуанооно:! уиснь>и«от керохозстооть во 5-7 нлссоа, однако образует гкгрокодмую я иллиыдричсоиоа поверхности зону 2-3 класса, что ониваот сзпротиолсиис уотслозтв. При упрочнении KpOMO't вломтрсяогнитиьм. нсгрукоипои tüküü вайе отсутствуем.

ХшшчйошШ JOGCTC3 изучен 'для прогерки гипотезы о его иамече-мин с тшкеи. пззерхноотнен сдсз гкзала упрочмемм» за счет контента о инотрунентая и сродсй СО«. Пзатроаны мрисыэ раолродеяонме аанозных элзпснтсо, схадй«их о -соотро рельооеод стали по глубине '*. упрочненного алан, Хапмчссги«» Ьоотео о характерна точиах ириек» помазал раохохзденио mcmushtpcúsw о продолах пагрситости приборе , <tl0~>» Дяпэянмтольно изучена иеацгитриияо алеяентел в точках,

■"' . ■ • мнекайк"поодэ упрочионмп различную ппиротоердосп». Рдсхокдснис концзитр&шгС на зафиксировано. .Таиня осрааои, уаатчеита проч" иооти »¡италда, ehtsaasusc пезьшанне поело упрочнения осоки си-д&м'н нагруконмя, но оказано.с псрсреспредепонме* хлиичеекмх эле...; нецтоа в поасрхноатнон опоо. '

Никрострумтуре. Утлнпаленс, что изменение никрострухтурм носит ломвдьный характер и отличается неоднородностью как пс глубине упрочненного слоя, так к свод*» образуются БО. Высокой степенью неоднородности кхп&нсниа отличаются упрочнение БО в процессе саарлснпл и емпучинв ВО, обработка вьропробоанмком, "Twncaotív~ csicpac-Hiso родьссз из ствсм после ЭЫП. Возможно .изменение структуры с отнвемтельмоа стабильностью вдоль- 4об^>аЗу*яаай» упрочнение е&ранозоА и родмксзся рариаткакм, оэрьзиое упрочне-нио ПВ В и £j¡A. . .,

КОЛИЧССГСЕЯ.Ю различна ейрианти упрочнений Gs¿sn ССПОСТЙЗЛС-

su по хард:-.- пгненсния никротоердоотн о поаорхисотнс.ч олоо. .'стснеолснс ira г\-ногначнеЛ зависимости сопротивления усталости •т зтру:<ту-. лгяоноиио, оцененных пикрстаердсотьки, но оудаот-.. . ! път место только а пределах одной тпхноло-чч. Пру г - - .-•■ !<т.< режимах обработки урсэенк михротвердости и ' пантер е .- : „<-.(«•."'.'.-п по глубине определяются исходным качеством .ольссэ, а . • ■ упрочнении рзльсеэ одного качества - режимами об-аботкн. о**!' "тмачкея связи иеяду сопротивление« yr-алости и ств-енъ;с- Нро (идя} глубиной упрочнения h нот. Установлена эависи-socTb соп^тчвяения усталости от градиента упрочнения G, харак-геризуюдага интенсивность игяенения никротоердости по глубине 'прочненнсго слоя. При упрочнении методами кзазмстатического на--пудагния и в процессе сверления о уменьшением В увеличивается зтносительнья прирост прадеда выносливости вна зависимости от ;.-■•■ (сходно» структуры стали. В этом случае величина' Б-определяется'. /дарноп вязкостью.а^ . ASc-шгатная величина предела выносливости зпределяется исходной твердость© ИЗ (или Н^д), но 'только в прв->елах однотипных структур. При импульсном упрочнении.© унвньые- . 1иен G увеличиваются и и ¿¡^,'вне зависимости от исходной

структуры. При этом G определяется не ударней вязкость-га .стали ,гаге твердостью. Различие установленных зависимостей объясняется., »азличием механизмов упрочнения,, характерных для каждого-вида >агружения в зависимости от вклада'основных факторов, определяю-,. ¡их процессы, происходящие в поверхностных слоях! усилия декорации , температуры нагрева,'скорости нагружения.

Остаточныэ напряжения. Исследования проведены для случая объемно закаленных рельсов, Б0 в которых упрочнены г.о трем твхно-югиам! 1) раскатывание,шариком (8^-0,251»»)5 2>.сверление коль-давып сверлом tV=56 м/мик; 3=0,03 мп/об)s 3> упрочнение взрывной одной при контактном нагружении сейсиопластон. Установлено, что

о первом оарисито о поасркмсотнси слоэ образуются сгинамдао оо-таточиыэ напряжения (-300 ПЛа не паосрхясотн). Упрсчнснис о про цоооо резания я импульсным нагру:;иимоп, сопррсаздссмср тпяпзра-турным ооздеяотоием на иоталл, приводит я сСрагсоаний раотягиса-юцнх остаточных напряжений (+300 и +600 МПа на поверхности соответственно) . Растягивающее остаточныэ напряжения но исшают повышению сопротивления усталости после упрочнения.

И, таким образом, превалирующее влияние на сопротивление усталости в зоне БО оказывает наличие упрочненного слоя, который I некоторых случаях способен подавить вредное олияние больших ио-рохооатоотей и' даже растягивающих остаточных напряжений.

В седьмой главе расчетными методами на ЭВМ устанозлено, что самыми эффективными технологиями упрочнения БО,.позволяющими в пределах ресурса рельса исключить образование дефекта 33.1 при эксплуатации в перспективных утяжеленных условиях, являютсяа упрочнение кромок на стационарном, прессе, комплексное упрочнени

-г

расиаткаНи, упрочнение при сверлении кольцеаьцп сверйшн, импульсное упрочнение озрызной и магнитной волной. Разработаны проект! технологических карт процессов упрочнения названными способами. В зависисти от специфики установлены меры рационального применения каждой технологии. Упрочнение кромок на стационарном поес се рекомендуется для условий металлургических комбинатов} упроч нение раскатками - для условия предприятий МПС; сверление кольцевым сверлом - для стационорных условия металлургических комби натое и предприятий МПС? упрочнение взрывной волной - для полевых условий; упрочнение магнитным полем возможно как в стационарных, так и в полевых условиях.

Расчитан ожидаемый экономический эффект от внедрения упрочняющей обработки Б0 в рельсах в размере 123,61 руб. на I км пути. "

2S ■ ОБЫИЕ ВЬЗОЛЫ

1.Высокоэффективным оредствон по снижению повреждаемости же-вэивдорояных рельсов дефектом 53.1 является локальное упрочне-ие металла в зон»? БО методами хоаэиотатмческого и импульсного згрукения, л также» о процессе резания. Применение этих методов оаыыает сопротивление усталости по БО на 45-100Х о зависимости т исходисто качоотаа рольсоэ и применяемой технологии упрочнена. ■

2.Саяи» высокие и отабильныэ результаты при нваэиотатическом егруяанин дает упрочнение кроной пуансоном на прессе:^«ЗЗ-ВОХ. ®доотйтнея воляетоя непрмснлимооть технологии для полевых уело-in азиду волысих габаритов и яаооы сборудоаа.и»» из-за высоких авочях усилий <&50-^700 иН) *

Сыгокнз результаты получены пооло упрочнения ВО раскатками! гринсзсЯ н оасочмсЯ.Упрочнение» иврикойсЯ рдонаткоо на станке

следует грозоамтьо одной устамсзки рельоа непосредственно гола сверления.: ОНтняаяьный припуск для обработки БО в нетермо-трочненньк п диоферомцироэаиио отпуианных ингпнах мн, в

5-ьенио закаленных »0,25 мн но дмометр. в,случае нетермоупроч-?ннь» рвльсоЗ ■ ^'•43*',''. обчвнно закаленных 54Х. Максимальный

|и>ект при.упрочнений «асочноя раскаткой достигается в нетермо-

- • '. - '• • ' - '•■'.•• - •' '• е.'

трочменных рельсах после раекзтычания ^аскм t*45 ло рзэиера

о ' ' ' ' .--

>43 (60%) и в cSmnho заналеммьгк рельсах после раскатывания

О . , ' е ' - ■''■-.:■■.'■

гени 2»43 до размера 3*45 <4В%>»Недостатки упрочнения раскатяз-

i: низкая производительность, э случая шариковой раскатки сло>е-

кгги при обработке ранее:просверленных отверстий , в случае <s>a-

1чнсл раскатки - неоозиожнорп» упрочнения кромок без <?асок, не~

¡статочмья уровень сопротивления усталости для перспективных

¡лознй эксплуатации ральссз.

■ Кеяплеисясз "угрочменио "О пуамеонон в сочэтгпки с дорнеч /

. • ¿6 обеспечивает ^ »70-100Х, раскатками - ^ «32-93% с зависимости

от походного качества рэльссс. Недостаток таких технологий - высокая трудоеинооть и невозможность применения о подеаых условиях.

*

3.Упрочнение БО при сверлении кольцевым сверлом следует проводить о нетермоупрочненных рельсах на скорости резания У=Ч0 н/пин (число оборотов шпинделя п=160 об/мин) и подаче 3=0,16 ии/об СЗМ =25 мм/мин), а а объемно закаленных рельсах при У=56п /мин (п»500 об/ м ин) и 3=0,05. . .0,08 ми/об (Бм=23...40 мм/об). При этом пределы выносливости увеличиваются на 50 и 80% соответственно.

4.Оптимальной технологией импульсного упрочнения взрызам является нагружение ударной волной, полученной посредством двустороннего осесимметричного инициирования заряда пластического 8В ■ (сайсмолласта), расположенного о зазорон 5" =1,5 ми над обрабатываемой. поверхностью в местах наибольшей вероятности возникновения усталостных трещин. Для объемно закаленных рельсов такое упрочнение обеспечивает =70'/.. Для реализации технологии в полевых условиях спроектировано специальное устройство;

Импульсное упрочнение при двустороннем одновременном воздействии на кромки ВО ударной волной, созданная магнитным полем пр| напряжении заряда У~3,73 кВ, повышает предал выносливости а слу чае об-ьенно закаленных рельсов на 80"/..Технология может быть реа лизована как а стационарных, тан и в полевых условиях на специальной установке.

5.Предложенные технологии обоснованы с позиций оснозных Факторов, влщякадих на уровень сопротивления усталости в зоне БС Установлено, что:

- при отсутствии упрочнения увеличивается о уменьшением ше

роховатг-.ти обработанной поверхности, которая определяется исхс ныи качеством рельсов и технологией обработки; 4

- поаьювйип сопротивления уоталоотм посла упрочнения но сэпэано 3 пврераспраяелемиеч химических элементон н упрочненном слоо;

- лооле краэиотатичсскрга наг-руаонип о поверхностном слог? 0'îp«u> •5гся сяинакадю остаточяш иапрпкпнии, а посла упрочнения а проносов pwsaHHf н инпуяьсни магруявиием - r лс т в 1-й с л в ; -<>л«тороя, опрпАаляюшнп евпротнзлеинз усталости рольсов о joue ВО, сяодугт считать образование) упрочненного слоя, которые е от-дольни* одучллх cnocoa-rt нойтралчзояать вредное влияние to,tb.i ктрехггютс«;т.—1 » дако раотпгааа!»гт оотаточиыч напряжений.

•;"иоот»». упрочнений г.г;,чэд«яяптоя исколньми иоханнчео-«»»» bb»85.'!,v'i раяьесгеэ отали. При кпазиотптическом и«гружения .-.Ссзд^-тм.-!;: '-'личяиа продааа пшоо/ritsecr» уяояичиаавтел с увели-ч'-мисг» тя'-р зTti ральовэег» итл.чч в пртлопвх однотипных структур. З."»з:«чина отмсготгдьмего т-гчЬвляаоатя уввяичиоаэтеп о

узчлгч. *:.'.'."»îssnesr» стаям t»«e -^аамсииорти от типа

втоуятурк. ft'ît» fînny.--:'.r.'tr.1 к сгругЬийм »^со»[ти:>нвэт»» упрочнения sr^7i"fit:srr't НоУгалм'сЯ твердость;«» 'вил* 'звспюииости ar tnnn

' ' ¡': ."i n ■■ г-:" J i7p -•.hc^thc^"- елс 'Л • ■ —

npti jv:.î — r:K--p„v:; -ть^ от ~ ; /'.г.' "-'"-'ч --с:^:' m т-т ' •

турм. Учс.ч<!-.-.:.'-ч;«о " '4-;= -¡if'î'r:"":'?»!» (.'Т;!г:хтя,1ьного npupt.^i rpoeonft з'-.-и с г.•-•»";:: с: : « .

7.По реэул"»Т.*.Т.-ч CSOC.T£Oir«M»W ррООКТЫ TffvHorar^ ■

"•"cm" rc-^рт тех г';"? : 'с""."- ; : rrpfïFîC-чениг? MOTOOÎ ■ ' ■ ■

чar»~ oCpo?cïc-«iit» rtwrirrn G3.Ï пвн зиегтуатлияи рнль-сст, .< «• ->• м- ни о?^"5 ^"ичетле-нгга rp*t«v»"-«»,»i яаиг.оч ТГ:;ИОЛ£ЗГ*ИИ» -

r«<"ï ггрсио"! ргечуоч»'» гту.гсг-^чэт ствт«ч:-*вко:< w.irpyK"M>m i:

i ' "j р — ,, г.,..j.г- - ■• -г- ; : ; л ; f г.' '1 Г"' ■ ' '. ' ; < г1 < ;