Соглашение № 14.581.21.0009 о предоставлении субсидии «Разработка научно-технологических основ упрочнения и продления срока службы ответственных элементов подвижного состава для обеспечения безопасности российских железных дорог» (Конкурсный отбор проектов прикладных научных исследований, ориентированных на удовлетворение государственных нужд, для создания продукции и технологий в рамках мероприятия 1.4 Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы») (2014-2016 г.).

 

Проект направлен на решение проблемы аварийных ситуаций с изломами боковых рам тележек грузовых вагонов в эксплуатации, сопровождающихся сходом вагонов с рельсов. В проекте предлагается и разрабатывается технология специальной упрочняющей термической обработки боковых рам позволяющая повысить комплекс их механических свойств и сопротивление разрушению, что приведет к существенному повышению безопасности российских железных дорог.

 

Целью выполнения ПНИЭР является создание научно-технологических основ упрочняющей обработки ответственных элементов подвижного состава (на примере боковых рам тележек грузовых вагонов), обеспечивающей продление срока службы и увеличение межремонтного ресурса в 2 раза за счет повышения усталостной долговечности и снижения хрупкого разрушения до 50 % при незначительном (менее 10%) повышении их стоимости, для обеспечения повышения безопасности железнодорожного транспорта России.

 

Циклические испытания фрагментов боковых рам (1 – фрагмент боковой рамы; 2 – пуансон испытательной машины; 3 – опора испытательной машины (указано стрелками); 4 – надрез)

 

При выполнении ПНИЭР будет создан необходимый и достаточный научно-технологический задел в области термического упрочнения элементов подвижного состава на примере боковых рам тележек грузовых вагонов для последующего создания Индустриальным партнером (Общество с ограниченной ответственностью «Трансвагонмаш») во взаимодействии с НИТУ «МИСиС» новой промышленной технологии термического упрочнения методом объемно-поверхностной закалки боковых рам тележек грузовых вагонов и создания нового вида продукции – термически упрочненных боковых рам тележек грузовых вагонов новых и после ремонта с заваркой дефектов.

 

В работе впервые реализован комплексный подход к вопросам исследования влияния термической обработки на свойства литых боковых рам, определяющие их эксплуатационный ресурс, который предусматривает: расчетные и теоретические исследования напряженного состояния боковых рам и его моделирование; контроль состояния боковых рам в процессе испытаний с использованием акустико-эмиссионного анализа.

 

Научную новизну содержат в себе методический подход и результаты исследований по оценке чувствительности литых боковых рам, упрочненных ОПЗ, к концентраторам напряжения.

 

Установлено снижение чувствительности к концентраторам напряжений в 3,8 раза за счет реализации в результате объемно-поверхностной закалки сжимающих напряжений до минус 190 МПа вместо растягивающих напряжений до плюс 60 МПа, получаемых после нормализации боковых рам.

 

Конструкция макетов закалочных устройств предусматривает оригинальную схему подачи закалочной среды в виде быстродвижущегося потока воды на упрочняемые поверхности боковой рамы.

 

Впервые показана возможность получения градиента свойств и создания твердой, упрочненной, износостойкой поверхности и вязкой, но упрочненной сердцевины в стенке упрочняемой боковой рамы из стали 20ГЛ толщиной 20 мм, что приводит к наведению эпюры внутренних остаточных сжимающих напряжений.