Колеса належать до відповідальних елементів рухомого складу, експлуатаційний стан яких у процесі служби поступово змінюється внаслідок накопичення пошкоджень на поверхні кочення. Виникнення окремих дефектів є практично неминучим, однак за сприятливого рівня залишкових напружень і достатньої в’язкості металу обода їх вплив на працездатність колеса, як правило, не є визначальним. Разом з тим, за певних умов такі дефекти можуть розглядатися як потенційні осередки зародження втомних тріщин, що розвиваються у радіальному напрямку.

Взаємодія колеса і рейки є фізичною основою руху рухомого складу та суттєво впливає на перебіг деградаційних процесів у матеріалі. Параметри цієї взаємодії визначають не лише безпеку руху і допустимі швидкості, а й інтенсивність зношування коліс, що пов’язано з поступовою зміною їх експлуатаційних характеристик у часі.

У зв’язку з цим у даній дослідній роботі передбачається проведення металографічного дослідження залізничного колеса після експлуатації на відповідність вимогам нормативно-технічної документації з метою оцінки змін його структури, що визначають залишковий ресурс і умови подальшої безпечної роботи.

Матеріалом для досліджень служили зразки, виготовлені з колеса марки ER 7, виготовленого відповідно до вимог стандарту DIN EN 13262:2011. Дослідження якості колеса проводилося по всьому радіальному перерізу кочення.

В результаті аналізу забрудненості залізничного колеса після експлуатації встановлена наявність сульфідів (група А), глобулярних оксидів (група D) та поодиноких пор (група Ds). Максимальний розмір включень глобулярних оксидів не перевищує (група D) - 2-го бала (тонка серія), поодиноких пор (група Ds) – 1 го балу, сульфідів (група А) – 0,5 балу (рис. 1).

а

б

Рисунок 1. Аналіз неметалевих вкраплень ободу залізничного колеса (×100)

В результаті металографічних досліджень встановлено, що структура коліс переважно складається з тонкодисперсного перліту та фериту по границях колишніх аустенітних зерен. При аналізі розміру зерна встановлено, що він переважно знаходиться в діапазоні 7–8 номера (рис. 2).

а, ×100

б, ×500

Рисунок 2. Металографічні дослідження ободу залізничного колеса

Отримані результати свідчать, що після експлуатації структура та рівень забрудненості металу обода залізничного колеса марки ER7 залишаються в межах вимог нормативно-технічної документації DIN EN 13262:2011. Виявлені особливості мікроструктури та неметалевих включень не мають критичного впливу на експлуатаційні властивості матеріалу, що дозволяє зробити висновок про збереження достатнього рівня міцності та працездатності колеса і можливість його подальшої безпечної експлуатації в межах допустимого залишкового ресурсу.