Wpływ zmian kalibrowania walców na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej – symulacje numeryczne

• Autorzy: Żak Sylwester , Woźniak Dariusz , Pidvysots’kyy Valeriy , Cieślik Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2021.1.1

Warianty tytułu

EN

The influence of changes in roll pass design on the state of residual stresses in railway rail – numerical simulations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki pierwszego i drugiego etapu prac nad wpływem zmian kalibrowania walców na stan naprężeń własnych w szynach kolejowych. Etapy te stanowią kontynuację prac prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Badania obejmowały symulacje numeryczne procesu walcowania z wykorzystaniem nowego kalibrowania walców oraz prostowania przy użyciu rolek kształtowych prostownic pionowej i poziomej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po chłodzeniu i prostowaniu. Przedstawiono również wyniki pomiarów naprężeń własnych w szynach po eksperymentach w warunkach przemysłowych. Badania przemysłowe przeprowadzono na szynach o długości 120 metrów typu 60E1 w gatunku stali R260. Uzyskano znaczące zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi stopki szyny w stosunku do poziomu określonego w normie EN13674-1.

EN

The article presents the results of the first and second stage of work on the impact of changes in roll pass design on the state of residual stresses in rail rails. These stages are a continuation of the work carried out under the project co-financed by the National Centre for Research and Development. The research included numerical simulations of the rolling process using a new roll pass design and straightening operation using shaped rollers of vertical and horizontal straighteners, determination of maps of stress distribution in the rail after cooling and straightening. Measurements of residual stresses in rails after experiments in industrial conditions were also presented. The industrial tests were carried out on 120 meters long rails 60E1 type rails in the R260 steel grade. A significant reduction in tensile stress in the centre of the rail foot axis was obtained in relation to the level specified in the EN13674-1 standard.

Słowa kluczowe

PL

szyna kolejowa; naprężenia własne; proces prostowania; rolki prostujące

EN

railway rail; residual stresses; straightening process; straightening rollers

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 88, nr 1
• Strony: 3--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Żak Sylwester

• ArcelorMittal Poland S.A.

autor

Woźniak Dariusz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza, ul. Karola Miarki 12, 44-100 Gliwice

autor

Pidvysots’kyy Valeriy

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Metalurgii Żelaza, ul. Karola Miarki 12, 44-100 Gliwice

autor

Cieślik Łukasz

• ArcelorMittal Poland S.A.

Bibliografia

• [1] Żak Sylwester, Sarna Jarosław, Merta Jerzy. 2003. „Ocena jakości szyn produkcji Huty Katowice”. Publikowane materiały XII Konferencji Naukowo – Technicznej Drogi Kolejowe. s. 409-426.
• [2] Eugeniusz Hadasik, Zbigniew Pater. 2013. „Obróbka plastyczna. Podstawy teoretyczne”, Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• [3] Morawiecki Marian, Sadok Lucjan, Wosiek Eugeniusz. 1986. „Przeróbka plastyczna. Podstawy teoretyczne”. Katowice: Wydawnictwo Śląsk.
• [4] Erbel Stanisław, Kuczyński Kazimierz, Marciniak Zdzisław. 1981. „Obróbka plastyczna. Techniki wytwarzania”. Warszawa. Państwowe Wydawnictwo Naukowe.
• [5] Turczyn Stanisław, Kuźmiński Zbigniew, Dziedzic Michał. 2014. „Nowe kalibrowanie walców walcowni dużej z uwzględnieniem stosowania wsadu z COS. Hutnik-Wiadomości Hutnicze , t. 81, Nr. 12, s.816-820.
• [6] Pietrzyk Maciej, Kuziak Roman. 2012. „Numerical simulation of controlled cooling of rails as a tool for optimal design of this process”. Computer Methods in Material Science”. Computer Methods in Materials Science, Volume 12, No, 4, s. 233-243.
• [7] Guericke W., Heller W., Kasprowicz J., Weiße M. „Verbesserte Bruchsicherheit von Schienen durch optimiertes Rollenrichten”. ETR Eisenbahntechnische Rundschau, Volume 50, Nr. 9, 2001, s. 541-551.
• [8] Jericho E., Weiße M. „Beitrag der Eigenspannungen zum Gebrauchsverhalten von Schienen”. Internationales Symposium „Schienenfehler” 16-17 listopada 2000, Brandenburg an der Havel, s. 10-1 ÷ 10-9.
• [9] Song H., Wang P., Fu L., Chen M., Wang Z., Sun H. “Straightening regulation optimization on the residual stress induced by the compound roll straightening in the heavy rail”. Shock and Vibration 18, 2011, s. 171–180.
• [10] Finstermann G., Fiscger F., Shan G., Schleinzer G. „Residual stresses in rails due to roll straightening”. Steel Research 69/1998 No. 7, s. 272-278.
• [11] Guericke W., Weiser J., Schmedders H., Dannenberg R. „Ursachen von Schienen-Eigenspannungen infolge Rollenrichtens und Beitrag zur Verringerung”. ETR Eisenbahntechnische Rundschau, Volume 46, Nr. 10, 1997, s. 655-662.
• [12] Jericho E. „Schienen mit geringeren Eigenspannungen”. ETR - Eisenbahntechnische Rundschau Nr. 10, Volume 46, 1997, s. 663-666.
• [13] Woźniak Dariusz, Kasprowicz Janusz, Żak Sylwester. 2017. „Badanie naprężeń własnych w szynach kolejowych”. Hutnik – Wiadomości Hutnicze, t. 84, Nr. 10. s. 436-438.
• [14] Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysots’kyy Valeriy, Radosz Mariusz. 2019. „Wpływ kształtu powierzchni roboczej rolek prostujących prostownicy pionowej na poziom naprężeń własnych w szynie kolejowej”. Hutnik – Wiadomości Hutnicze, t. 86, Nr. 10, s. 319-323.
• [15] Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysots’kyy Valeriy, Tomasz Urbanik. 2020. „Wpływ kształtu powierzchni roboczej rolek prostujących prostownic pionowej i poziomej na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej – etap drugi badań”. Journal of Metalic Materials, t. 72, Nr. 1, s. 48-58.
• [16] Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysots’kyy Valeriy, Tomasz Dzierżawczyk. 2020. „Wpływ kształtu powierzchni roboczej rolek prostujących prostownic pionowej i poziomej na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej – etap trzeci badań”. Hutnik – Wiadomości Hutnicze, t. 87, Nr. 9.
• [17] Norma Europejska EN 13674-1:2011+A1:2017 Kolejnictwo – Tor – Szyna. Część 1: Szyny kolejowe Vignole’a o masie 46 kg/m i więcej.
• [18] Warunki Techniczne Dostaw Kolei Niemieckich DBS 918 254-1 – Szyny - Część 1: szyny Vignole’a o masie 46 kg/m i większej, 2019.
• [19] Norma ASTM E837-13a Standard Test Method for Determining Residual Stresses by the Hole-Drilling Strain-Gage Method.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).