В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 03 октября 2014 г. № 14.581.21.0009 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на
- Проведение экспериментальных работ по термическому упрочнению боковых рам новых и после ремонтных операций с последующим термическим упрочнением образцов боковых рам для испытаний;
- Экспериментальные исследования и испытания боковых рам после термического упрочнения по составу, структуре и механическим свойствам, в т.ч. методом АЭ;
- Проведение лабораторных и стендовых циклических испытаний боковых рам после упрочнения объемно-поверхностной закалкой и нормализованных, после ремонта с заваркой и новых;
- Разработка и апробация методики проведения сравнительных экспериментальных исследований чувствительности экспериментальных образцов боковых рам к концентраторам напряжения и оценки их живучести и сравнительные экспериментальные исследования и испытания чувствительности образцов боковых рам после упрочнения методом объемно-поверхностной закалки и нормализации к концентраторам напряжений и определение живучести экспериментальных образцов боковых рам;
- Разработка и апробация методики определения характеристик трещиностойкости материала боковых рам и испытания на трещиностойкость образцов из рам;
- Исследование механических напряжений в рамах рентгеновским методом;
- Разработка проекта технических условий на боковые рамы тележек грузовых вагонов, термически упрочненные методом объемно-поверхностной закалки;
- Разработка методики проведения ускоренных предсертификационных испытаний боковых рам, упрочненных методом объемно-поверхностной закалки с АЭ-мониторингом состояния рам в процессе испытаний в составе грузовых вагонов на «экспериментальном кольце» до наработки ресурса, эквивалентного 500,0 тыс. км пробега и проведение измерений АЭ в процессе разработки методики предсертификационных испытаний рам с обработкой и анализом сигналов АЭ.
При этом были получены следующие результаты:
- технологические параметры нагрева и охлаждения боковых рам, а также термически упрочненные образцы боковых рам (новые и после ремонта с заваркой);
- результаты экспериментальных исследований и испытаний боковых рам по составу, структуре и механическим свойствам после термического упрочнения, полностью подтвердившие результаты аналогичных исследований, проведенных ранее на фрагментах боковых рам;
- результаты исследований и испытаний боковых рам до и после термического упрочнения методом АЭ;
- результаты лабораторных и стендовых циклических испытаний боковых рам после термического упрочнения и нормализованных, после ремонта с заваркой и новых;
- результаты разработки и апробирования методики проведения сравнительных экспериментальных исследований чувствительности экспериментальных образцов боковых рам к концентраторам напряжения и оценки их живучести;
- результаты сравнительных экспериментальных исследований и испытаний чувствительности образцов боковых рам после упрочнения методом объемно- поверхностной закалки и нормализации к концентраторам напряжений, а также оценки их живучести;
- результаты разработки и апробирования методики определения характеристик трещиностойкости материала боковых рам;
- результаты испытаний на трещиностойкость образцов из боковых рам;
- измеренные рентгеновским методом значения механических напряжений в рамах;
- проект технических условий на боковые рамы тележек грузовых вагонов, термически упрочненные методом объемно-поверхностной закалки;
- методика проведения ускоренных предсертификационных испытаний боковых рам, упрочненных методом объемно-поверхностной закалки с АЭ- мониторингом состояния рам в процессе испытаний в составе грузовых вагонов на «экспериментальном кольце» до наработки ресурса, эквивалентного 500,0 тыс. км пробега;
- результаты измерения и анализа АЭ в процессе разработки методики предсертификационных испытаний рам, показавшие, что разработанная и смонтированная аппаратура АЭ-мониторинга показала удовлетворительную работоспособность и технологичность при проведении измерений АЭ боковых рам при движении грузового вагона.
К наиболее значимым результатам этапа относятся следующие результаты:
- По результатам лабораторных и стендовых циклических испытаний боковых рам после термического упрочнения по двум режимам (новых и после ремонта с заваркой) показано повышение сопротивления разрушению при усталостном нагружении на 20 % после термического упрочнения по сравнению с нормализованным состоянием.
- Экспериментально показано, что объемно-поверхностная закалка не приводит к понижению живучести боковых рам, в том числе и после ремонта с заваркой, и приводит лишь к незначительному повышению чувствительности к концентраторам напряжений в виде ремонта с заваркой дефектов. Получены новые данные о влиянии упрочнения боковых рам чувствительность к концентраторам напряжений.
- Рентгеновским методом показано, что величина внутренних напряжений в боковой раме в нормализованном состоянии близка к нулю, в то время как в боковых рамах после объемно-поверхностной закалки по всем режимам наблюдаются сжимающие напряжений на уровне около 200 МПа.
- Разработана новая методика определения характеристик трещиностойкости материала боковых рам. Впервые показано, что термическое упрочнение боковой рамы привело к увеличению характеристики трещиностойкости — J-интеграла в 1,5 раза, по сравнению с нормализованным состоянием.
- Разработан проект технических условий на боковые рамы тележек грузовых вагонов после термического упрочнения, в котором сформулированы требования к прочностным свойствам, характеристикам пластичности, ударной вязкости, микроструктуры и глубины упрочненного слоя, а также обоснованы методические подходы в части видов применяемых образцов для испытаний на растяжение и зоны вырезки образцов в зависимости от расстояния от охлаждаемой поверхности пробного бруска.
- Разработана новая методика проведения ускоренных предсертификационных испытаний боковых рам, упрочненных методом объемно-поверхностной закалки с АЭ-мониторингом состояния рам в процессе испытаний.
Задачи, поставленные при выполнении этапа № 4 Соглашения о предоставлении субсидии от 03 октября 2014 г. № 14.581.21.0009 выполнены в полном объеме и в полном соответствии с Техническим Заданием и Планом-Графиком, что позволит на заключительном этапе работы выполнить комплексные экспериментальные исследования влияния объемно-поверхностной закалки на структуру и свойства боковых рам и разработать комплект документов включая дорожную карту по проведению работ, направленных на внедрение в промышленное производство результатов ПНИЭР.
Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом.
