ПРИМЕНЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

В настоящей работе на примере образцов сталей ответственных деталей железнодорожного транспорта рассмотрена методика определения поверхностных напряжений рентгеновским методом с учетом специальной подготовки поверхности в точке измерения. Рассмотрены особенности проведения измерений поверхностных напряжений рентгеновским методом, показана применимость для этого разработанного макета портативного рентгеновского дифрактометра. Работа дифрактометра основана на следующем принципе. Изменение угла дифракции при наличии механических напряжений приводит к смещению дифракционного пика на регистрируемом дифракционном спектре (рентгенограмме) относительно положения пика при отсутствии напряжений. Детектор фиксирует дифрагированное рентгеновское излучение и передает при помощи аналого-цифрового преобразователя в персональный компьютер дискретную информацию о распределении интенсивности излучения, улавливаемом детектором. Для компьютерной обработки регистрируемых дифракционных спектров разработана специальная программа STRESSCONTROLL, позволяющая графически отображать дифракционные спектры, регистрируемые детектором, управлять работой дифрактометра и рассчитывать напряжения с использованием баз данных по металлам и фазам. Компьютерная обработка дифракционных профилей заключается в определении положения центра тяжести. Алгоритм программы включает отделение фона, аппроксимацию массива данных в кривую и точное определение положения центра тяжести сглаженного профиля. Измерены поверхностные напряжения на фрагменте боковой рамы из стали 20ГЛ (после нормализации и объемно-поверхностной закалки), вырезанном из зоны буксового проема радиуса R55. Полученные результаты определений поверхностных напряжений для нормализованного фрагмента показали результаты, близкие к нулю, а для фрагмента с объемно-поверхностной закалкой получены значительные сжимающие напряжения. Таким образом, форма дифракционного пика, а также уровень поверхностных напряжений напрямую связаны с особенностями микроструктуры изучаемой стали. В этом случае рентгеновский метод определения поверхностных напряжений может являться индикатором состояния поверхности.

1. Кошулян А.В., Малайчук В.П., Мозговой А.В. и др. Исследования остаточных напряжений в цельнокатаных железнодорожных колесах // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2013. № 1. С. 45 - 50.

2. Неразрушающий контроль: Справочник в 8 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 6. Кн. 1. Магнитные методы контроля / В.В. В.Клюев, В.Ф. Мужицкий, Э.С. Горкунов и др. - М.: Машиностроение, 2006. - 848 с.

3. Паньковский Ю.П. Аппаратная реализация некоторых магнитных методов неразрушающего контроля // Мир измерений. 2005. №5. С. 9-12.

4. Kashiwaja К., Sakamoto Н., Yoshida S. Nondestructive evaluation of hoop stress in rolling stock wheels // QR of RTRI. 1997. Vol. 38. No. 2. P. 66 - 69.

5. Безлюдько Г.Я. Эксплуатационный контроль усталостного состояния и ресурса металлопродукции неразрушающим магнитным (коэрцитиметрическим) методом // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2003. № 2. С.20-26.

6. Handbook of residual stress and deformation of steel / G.E. Totten, M.A.H. Howes, T. Inoue. ASM International, Materials Park, Ohio, 2002.-499 p.

7. Васильев Д.М. Дифракционные методы исследования структур. - СПб.: СПбГТУ 1998. - 502 с.

8. Noyan I.C., Cohen J.B. Residual stress measurements by diffraction and interpretation.-NY: Springer-Verlag, 1987.

9. Kraus I., Ganev N. X-ray Analysis of the Inhomogeneous Stress State // Defect and microstructure analysis by diffraction. / R. Snyder, J. Fiala and H.-J. Bunge eds. - Oxford: University Press, 1999. P. 367-401.

10. Боуэн Д.К., Таннер Б.К. Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия и топография. - М.: Наука, 2002. - 274 с.

11. Неразрушающий контроль: Справочник в 8 т. / Под общ. ред.

12. В.В. Клюева. Т. 1. Кн. 2. Соснин Ф.Р. Радиационный контроль.

13. М.: Машиностроение, 2003. - 560 с.

14. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, JI.A. Расторгуев. - М.: Металлургия, 1982. - 632 с.

15. Пашолок И.Л., Шиткин С.Л. Применение рентгеновской тензометрии для измерения поверхностных остаточных напряжений цельнокатаных колес с различным качеством обработки // Железнодорожный транспорт на современном этапе развития. Тр. ВНИИЖТ. - М.: Интекст. 2005. С. 128 - 135.

16. Пашолок И.Л., Романов А.В, Сухов А.В., Шиткин С.Л. Применение рентгеновской тензометрии для неразрушающего контроля остаточных напряжений цельнокатаных колес // Вестник ВНИИЖТ. 2005. № 4. С. 23 - 28.

17. Сухов А.В., Шиткин С.Л. Перспективы применения рентгеновского метода контроля остаточных напряжений в цельнокатаных колесах // Перспективные задачи развития железнодорожного транспорта. - М.: Интекст, 2010. С. 244 - 253.

18. Васильев Д.М., Трофимов В.В. Современное состояние рентгеновского способа измерения макронапряжений // Заводская лаборатория. 1984. Т. 50. С. 20 -29.

19. Nikulin S.A., Fedin V.M., Rozhnov А.В. etc. Effect of volume- surface hardening on the cyclic strength of fragments of solebars of freight bogies // Metal Science and Heat Treatment. 2016. Vol. 57. No. 11 - 12. P. 678-683.

20. Nikulin S.A., Oguenko V.N., Rozhnov A.B. etc. Strength of freight bogie solebar fragments after volume-surface quenching // Russian Metallurgy (Metally). 2016. Vol. 2016. No. 10. P. 996 1001.

21. Райцес В.Б. Термическая обработка. В помощь рабочему-термисту. - М.: Машиностроение, 1980. - 192 с.