Введение к работе
Актуальность работы. Повышение качества рельсов в немалой степени зависит от способности методов контроля выявлять ^ тонкие дефекты. Контроль структурного состояния материала (содержания неметаллических включений, величины зерна) является важной составляющей технологического процесса, поскольку эти параметры определяют механические свойства и эксплуатационную стойкость изделия. Наиболее актуальным является контроль неметаллических включений в рельсах, так как их повышенное содержание приводит к преждевременному выходу их из строя.
Металлографический метод контроля структурного состояния трудоемок и требует больших материальных затрат. Кроме того, испытания проводятся выборочно и полученные данные не несут в себе характеристику о состоянии каждой единицы продукции. Например, при производстве рельсов контролируются только головные и донные рельсы каждой пятой плавки и по результатам проведенного анализа судят о состоянии всей партии.
Увеличение одиночного выхода рельсов из строя в процессе эксплуатации при одновременном уменьшении объема грузоперевозок говорит об ухудшении качества производимых рельсов. Поэтому необходима разработка новых методов контроля рельсов в процессе их производства. Наиболее перспективным для выходного и эксплуатационного контроля рельсов с целью оценки их технического состояния и эксплуатационной надежности является акустический метод, основанный на определении скорости ^' ультразвуковых волн в материале.
Таким образом, разработка и внедрение прецизионных акустических методов контроля качества металла рельсов, его структурного состояния, сплошности и механических характеристик является актуальной задачей.
Цель работы - разработка неразр\ шаюшего метода контроля содержания неметаллических включений в рельсовой стали и контроля неметаллических шлаковых включений сварных соединений углеродистых сталей.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследование влияния загрязнения рельсов первого класса неметаллическими включениями на скорости продольной и поперечной ультразвуковых волн:
исследование влияния мешающих факторов при выполнении контроля неметаллических включений рельсовой стали;
- разработка методик контроля неметаллических включений в
sj материале акустическими методами.
Методы исследования и достоверность результатов. Решение поставленных в работе задач осуществлялось путем определения скорости ультразвуковых волн в образцах на ударный изгиб, отобранных после испытания рельсов текущего производства.
Определение содержания неметаллических включений и величины наследственного зерна аустенита в рельсовой стали вы-V поднялось посредством металлографического анализа. Значения прочностных характеристик, ударной вязкости, химический состав брались из результатов заводских испытаний. Измерение твердости выполнялось в лабораторных условиях.
Акустико-эмиссионные испытания качества сварных соединений выполнялось на серповидных подвесках локомотива в условиях депо с использованием системы СЦАД-16.02. Металлографический анализ качества сварных соединений, отобранных по результатам акустико-эмиссионного контроля, выполнялось в лабораторных условиях.
Для обработки экспериментальных данных были использованы методы математической статистики и корреляционного анализа.
Научная новизна:
впервые установлено, что с увеличением интенсивности загрязнения, средней длины и ширины строчечных неметаллических включений в рельсовой стали скорость продольной и поперечной ультразвуковой волны увеличивается, наибольшее изменение скорости имеет поперечная волна, поляризованная поперек направления прокатки;
с увеличением содержания строчечных неметаллических включений отношения скоростей продольной и поперечной ультразвуковых волн уменьшается, а относительное изменение скорости поперечной волны, поляризованной вдоль и поперек направления проката, увеличивается.
Защищаемые положения:
-
Совокупность экспериментов, подтверждающих влияние количественного содержания неметаллических включений и их размеров на скорости ультразвуковых волн.
-
Методика акустического контроля неметаллов в рельсах.-—
-
Методика акустико-эмиссионного контроля шлаковых включений и трешин в сварных соединениях углеродистых сталей.
Практическая ценность работы. Практическая ценность работы заключается:
в результате лабораторных испытаний методики выполнения контроля неметаллических включений рельсовой стали по скорости ультразвуковых волн:
в результате практического использования акустико-эмиссионного метода для контроля неметаллических шлаковых включений в сварном соединении среднеуглеродистых сталей.
Внедрение результатов. Акустико-эмиссионный метод контроля качества сварных соединений и усталостных трещин сер-
повидных подвесок локомотива используется в локомотивных депо ТЧ-4, ТЧ-5 (г. Новосибирск) и ТЧ-15 (г. Новокузнецк) Западно-Сибирской железной дороги.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: Научно-техническая конференция "Проблемы прочности и усталостной долговечности материалов и конструкций" г. Новосибирск, 3-5 сентября 1997 г; Научно-техническая конференция, посвященная 65-летию университета "Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири", СГАПС, г. Новосибирск, 26-27 сентября 1997; 15 Российская научно-техническая конференция "Неразру-шаюший контроль и диагностика" г. Москва, 28 июня - 2 июля 1999 г; Научно-практическая конференция. "Новосибирск на пороге XXI века: перспективы развития и инвестиционные возможности" г. Новосибирск, 21-24 сент. 1999 г; VI Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы материаловедения" г. Новокузнецк, октябрь 1999.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, трех приложений и списка литературы. Диссертация изложена на 196 страницах, содержит 65 рисунка, 31 таблицы, библиографию из 128 наименований.
Похожие диссертации на Разработка неразрушающего контроля содержания неметаллических включений в рельсовой стали акустическими методами
