PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

The diagnostics and ways heat treatment optimization of a railway wheels steel

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Diagnostyka i kierunki optymalizacji obróbki ciepłnej stali kół kolejowych
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
A high resolution sensor of linear displacements has been elaborated for diagnosing the size of the crack tip opening in standard test specimens. Based on the data measured during fatigue crack growth resistance tests of a wheel steel heat treated after various modes, calculations of the strain and energy parameters of local fracture were performed for the corresponding variants of treatment, and fatigue crack growth rate diagrams were constructed using different approaches of fatigue fracture mechanics. It was established that the diagrams obtained using the strain and energy approaches are more sensitive to material microstructure and its mechanical properties than the traditional diagrams obtained using the stress approach. Based on the parameters of the fatigue crack growth resistance estimated using the strain and energy approaches, the effective diagnostics and the best heat treatment mode for the wheel steel was developed. It comprises the stages of isothermal quenching and tempering at a temperature of 500 °С, providing the highest fatigue fracture toughness of the steel.
PL
Opracowano czujnik przemieszczeń liniowych o podwyższonej czułości dla diagnozowania rozwartości szczeliny na podstawie określenia odkształceń i energetycznych parametrów uszkodzenia lokalnego. W oparciu o różne podejścia mechaniki zniszczenia zmęczeniowego zostały skonstruowane diagramy prędkości propagacji pęknięć zmęczeniowych w stali koła kolejowego po różnych rodzajach obróbki cieplnej. Ustalono, że diagramy odporności na pękanie, otrzymane według odkształceniowego lub energetycznego podejścia, są bardziej wrażliwe do strukturalnych i mechanicznych własności materiałów w porównaniu z tradycyjnymi diagramami otrzymanymi według podejścia siłowego. Pokazano zalety odkształceniowego i energetycznego podejścia w porównaniu z podejściem siłowym w zakresie optymalizacji charakterystyk odporności materiałów na pękanie. Dokonano skutecznej diagnostyki stanu technicznego materiału oraz optymalizacji obróbki cieplnej stali kół kolejowych. Ustalono, że hartowanie izotermiczne z odpuszczaniem przy temperaturze 500°C zapewnia najwyższą odporność stali na pękanie.
Czasopismo
Rocznik
Strony
105--111
Opis fizyczny
Bibliogr. 25 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Lviv Polytechnic National University, S. Bandery Str. 12, 79013 Lviv, Ukraine
  • Lviv Polytechnic National University, S. Bandery Str. 12, 79013 Lviv, Ukraine
autor
  • Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine, Naukova Str. 5, 79060 Lviv, Ukraine
  • Lviv Polytechnic National University, S. Bandery Str. 12, 79013 Lviv, Ukraine
  • University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Faculty of Technical Science, Oczapowskiego str. 11, 10-736 Olsztyn, Poland
  • Lviv Polytechnic National University, S. Bandery Str. 12, 79013 Lviv, Ukraine
  • The John Paul II Katholic Uniwersity of Lublin, Faculty of Physical Chemistry and Physicochemical Fundamentals of Environmental Engineering, Racławickie Al. 14, 20-950 Lublin, Poland
Bibliografia
  • 1. Ostash OP, Kulyk VV, Lenkovskiy TM, Duriagina ZA, Vira VV, Tepla TL. Relationships between the fatigue crack growth resistance characteristics of a steel and the tread surface damage of railway wheel. Archives of Materials Science and Engineering 2018; 90(2): 49-55 https://doi.org/ 10.5604/01.3001.0012.0662
  • 2. Skal’s’kyi VR, Rudavs’kyi DV, Yarema RY, Kanyuk YІ. Distribution of mechanical stresses in a tire subjected to pressing on the wheel center of an electric locomotive. Materials Science 2018; 53(5): 623-629. https://doi.org/10.1007/s11003-018-0116-0
  • 3. JIS E5402-1:2005. Railway rolling stock-Solid wheel - Part 1: Quality requirements.
  • 4. Ostash OP, Chepil RV, Vira VV. The assessment of fatigue life of notched components at uniaxial pulsating loading using the fracture mechanics approach. International Journal of Fatigue. 2017; 105: 305-311. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2017.09.007
  • 5. Proposed ASTM test method for measurement of fatigue crack growth rates. Fatigue Crack Growth Measurement and Data Analysis (ASTM STP 738). - 356 (1981).-Philadelphia, ASTM 340
  • 6. ASTM Standard E647-99: Standard test method for measurement of fatigue crack growth rates, vol. 03.01. Annual Book of ASTM Standards 591–630 (2000). https://doi.org/ 10.1520/E0647-99
  • 7. Elber W. Fatigue crack closure under cyclic tension. Engng. Fract. Mech. 1970; 2(1): 37-45. https://doi.org/ 10.1016/0013-7944(70)90028-7
  • 8. Romaniv ON, Nikiforchin GN, Andrusiv B N. Effect of crack closure and evaluation of the cyclic crack resistance of constructional alloys. Soviet Materials Science. 1983; 19(3): 212-225. https://doi.org/ 10.1007/BF00723386
  • 9. Rice JR. Mechanics of crack tip deformation and extension by fatigue. Fatigue Crack Propagation, ASTM STP 415, Am. Soc. Testing Mats. 247-311 (1967). https://doi.org/ 10.1520/STP47234S
  • 10. Troshchenko VT, Yasnyi PV, Pokrovskii VV, Skorenko Yu. S. Methods and some results of study of fatigue-crack opening. Strength of Materials. 1987; 19(10): 1330-1336. https://doi.org/10.1007/BF01523230
  • 11. Czoboly E, Csizmazia B, Havas I. Experimental determination of plastic zones. Materials Science. 1996; 32(1): 87-98. https://doi.org/10.1007/BF02538929
  • 12. Vasco-Olmo JM, Díaz FA, James MN, Christopher CJ, Patterson EA. Experimental methodology for the quantification of crack tip plastic zone and shape from the analysis of displacement fields. Frattura ed Integrita Strutturale. 2017; 11(41): 166-174. https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.41.23
  • 13. Lu Y, Lupton C, Zhu M. Tong J. In situ experimental study of near-tip strain evolution of fatigue cracks. Experimental Mechanics. 2015; 55(6): 1175-1185. https://doi.org/10.1007/s11340-015-0014-4
  • 14. Yasniy PV, Marushchak PO, Pyndus Yu.I, Fostyk VB, Konovalenko IV. Patent of Ukraine №38957, Method for determining the opening at the crack tip. Published: 26.01.2009, Bulletin 2.
  • 15. Ivanyts'kyi Ya. Mol'kov Yu, Kun' P, Lenkovs'kyi T, Wójtowicz M. Determination of the local strains near stress concentrators by the digital image correlation technique. Materials Science. 2015; 50(4): 488-495. https://doi.org/ 10.1007/s11003-015-9746-7
  • 16. Schwalbe K, Neale B. A procedure for determining the fracture behavior of materials - the unified fracture mechanics test method EFAM GTP 94. Fatigue Fract. Engng. Mater. Struct. 1995;18(4): 413-424 https://doi.org/0.1111/j.1460-2695.1995.tb01185.x
  • 17. Wang XG, Ran HR, Jiang C, Fang Q H. An energy dissipation-based fatigue crack growth model. International Journal of Fatigue. 2018; 114: 167-176. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2018.05.018
  • 18. Gasiak G, Rozumek D. ΔJ- integral range estimation for fatigue crack growth rate description. International Journal of Fatigue. 2004; 26: 135-140. https://doi.org/10.1016/S0142-1123(03)00111-7
  • 19. Szata M, Lesiuk G. Algorithms for the estimation of fatigue crack growth using energy method. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2009; 9(1): 119-134. https://doi.org/10.1016/S1644-9665(12)60045-4
  • 20. Ravi Chandran KS. Mechanics of fatigue crack growth under large-scale plasticity: A direct physical approach for single-valued correlation of fatigue crack growth data. International Journal of Fatigue. 2018; 117: 299-313. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2018.08.010
  • 21. Troshchenko VT. Nonlocalized fatigue damage to metals and alloys. Materials Science. 2006; 42(1): 20-33. https://doi.org/ 10.1007/s11003-006-0054-0
  • 22. Ostash OP, Panasyuk VV, Andreiko IM, Chepil RV, Kulyk VV, Vira V V. Methods for the construction of the diagrams of fatigue crack-growth rate of materials. Materials Science. 2007; 43(4): 479-491. http://doi.org/ 10.1007/s11003-007-0056-6
  • 23. All-rolled wheels. Specifications: DSTU GOST 10791-2016, М.: Standardinform (2016): (in Russian).
  • 24. Ostash OP, Andreiko IM, Kulyk VV, Babachenko OI, Vira VV. Influence of the mode of thermal treatment and load ratio on the cyclic crack-growth resistance of wheel steels. Materials Science. 2009; 45(2): 211-219. http://doi.org/10.1007/s11003-009- 9177-4
  • 25. Ostash OP, Muravs’kyi LI, Voronyak TI, Kmet’ AB, Andreiko IM, Vira VV. Determination of the size of the fatigue prefracture zone by the method of phaseshifting interferometry. Materials Science 2011; 46(6): 781-788. https://doi.org/10.1007/s11003-011-9353-1
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-4adf1812-fd6b-42f5-a2ab-fc864e385b20
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.