Одним из стратегических направлений инновационного развития ОАО «РЖД» является совершенствование системы управления и обеспечениябезопасности движения поездов, снижение рисков чрезвычайных ситуаций [1]. В связи с этим вопросы, связанные с достоверным определением остаточного ресурса узлов и деталей подвижного состава (боковая рама, надрессорная балка и др.), работающих в условиях постоянно повышенных нагрузок, являются актуальными.
К наиболее распространенным практическим методам выявления дефектов относятся: визуальный осмотр, ультразвуковой и магнитопорошковый методы. При этом оценка механических свойств металла на ремонтных предприятиях ОАО «РЖД» не производится. Это связано с отсутствием оборудования, позволяющего обнаружить изменение структуры металла, механических свойств и возможности прогнозирования поведения детали в процессе эксплуатации. При этом в научной литературе встречаются данные, подтверждающие факт структурных изменений узлов и деталей грузовых вагонов в процессе эксплуатации [2].
Цель нашего эксперимента заключалась в определении механических изменений свойств конструкционной стали 45 в процессе усталостного знакопеременного нагружения и установления возможности диагностирования этих изменений в условиях производства. Выбор данной марки стали был обусловлен тем, что количество углерода в ней составляет примерно промежуточное значение между количеством углерода в сталях марки 20 ГФЛ, 20 ФЛ-У, 20 Л, используемых для изготовления боковых рам, надрессорных балок, корпусов автосцепок (доля углерода 0,17–0,25 %) и рельсовых сталях (доля углерода 0,83–0,90 %).
В качестве исследуемого объекта были изготовлены стальные образцы в форме прямоугольного параллелепипеда (рис. 1). Материал испытываемых образцов – сталь 45. Физические и геометрические параметры исследуемых образцов указаны в табл. 1, а их химический состав дан в табл. 2.
Для проведения экспериментальных исследований была разработана оригинальная лабораторная установка, работа которой и ее возможности подробно описаны в [3, 4].