Diagnozowanie stanu naprężeń własnych powstających w procesie

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 71
Transport
2009
Jacek Kukulski
Wydzia Transportu
Politechniki Warszawskiej
DIAGNOZOWANIE STANU NAPRE
WASNYCH POWSTAJCYCH W PROCESIE
PRODUKCJI ROZJAZDÓW KOLEJOWYCH
Streszczenie. Naprenia wasne pojawiajce si w stalowych elementach rozjazdów podczas procesu
produkcji mog zmienia
ich wasnoci wytrzymaociowe. Najbardziej niebezpiecznymi z
praktycznego punktu widzenia okazuj si maksymalne naprenia rozcigajce, poniewa mog one
przypiesza
rozwój pkni
i powodowa
trwae odksztacenie elementu stalowego. Naprenia
wasne, które towarzysz procesowi produkcji stalowych elementów rozjazdów mog by
niebezpieczne w póniejszej eksploatacji, bowiem w przypadku ich zsumowania si z napreniami
pochodzcymi od eksploatacyjnych obcie zewntrznych mog prowadzi
do rozwoju pkni
oraz
utraty ksztatu elementów.
Sowa kluczowe: rozjazdy kolejowe, naprenia wasne, pomiary ultradwikowe, analiza MES
1. WSTP
Naprenia wasne w wielu przypadkach mog powodowa
nieprzewidziane
zachowanie si konstrukcji. Mog si one ju pojawia
w trakcie procesu produkcji
stalowych elementów nawierzchni kolejowej, a po zsumowaniu si z napreniami od
obcie zewntrznych mog stanowi
zagroenie bezpieczestwa ruchu kolejowego.
Przeprowadzone badania poziomów i rozkadów napre wasnych w szynach podczas
procesu ich produkcji wskazuj, e stosowane obecnie technologie walcowania i
chodzenia nie s powodem pojawienia si napre wasnych o wartociach
niedopuszczalnych. Zalenie od czasu chodzenia naprenia wasne rozcigajce w
szynach nieprostowanych nie przekraczaj w osi gówki i stopki wartoci 100 MPa.
Operacj technologiczn wprowadzajc znaczne wzdune naprenia wasne jest
prostowanie szyn. W szynach prostowanych na prostownicach rolkowych, wskutek
zrónicowania odksztace powierzchni wspópracujcych oraz niewspópracujcych z
rolkami, rejestruje si naprenia wasne rozcigajce na powierzchni tocznej gówki
86
Jacek Kukulski
i na poziomie spodu stopki szyny o wartociach 150÷300 MPa, oraz ciskajce w szyjce o
wartociach od -100÷-200 MPa.
Niebezpieczny jest przyrost napre w obszarach najbardziej obcionych
w eksploatacji tj. w obszarze gówki szyny, a w przypadku rozjazdu w miejscach
wspópracy koa pojazdu z krzyownic (dziobem i elementem wygitym szyny
skrzydowej).
2. PROCES PRODUKCJI STALOWYCH ELEMENTÓW
ROZJAZDÓW KOLEJOWYCH – A NAPRENIA
WASNE
Operacje zwizane z procesem produkcji szyn i stalowych elementów rozjazdów
powoduj zmiany w poziomie i rozkadach napre wasnych wskutek wystpienia w
materiale niejednorodnych odksztace plastycznych oraz przemian fazowych (w wyniku
hartowania powierzchniowego).
Operacja gicia, która jest konieczna, aby móc uksztatowa
czci rozjazdu wprowadza
znaczne naprenia wasne do materiau. Gicie na zimno powoduje znaczce
odksztacenie plastyczne materiau i lokalne osabienie jego wasnoci konstrukcyjnych.
Na rys. 1 przedstawiono zastosowan technik gicia ksztatowników szynowych
i iglicowych.
a)
350 mm
b)
660 mm
Rys. 1. Schemat zginania trójpunktowego i czteropunktowego ksztatownika iglicowego I60 (a)
i szyny skrzydowej (b)
Po giciu ksztatowniki iglicowe i szyny skrzydowe poddawane s procesowi
perlityzowania poprzez hartowanie ich powierzchni tocznych.
W wyniku pomieniowego nagrzania powierzchni tocznej elementu szynowego na
odpowiedni gboko
(do 20 mm), a nastpnie schodzeniu mg wodn i spronym
powietrzem uzyskuje si drobnoperlityczn struktur o okrelonej twardoci.
Na rys. 2 przedstawione s strefy hartowania powierzchni tocznych elementów
stalowych krzyownicy. Wszystkie wymiary powierzchni utwardzanych i stref
przejciowych podawane s w dokumentacji technologicznej.
Hartowanie powierzchniowe powoduje zmiany w wielkoci i rozkadzie napre
wasnych jednak jego wpyw jest mniejszy ni gicie ksztatownika. Obróbka cieplna
wprowadza do strefy przypowierzchniowej materiau naprenia ciskajce zapobiegajce
powstawaniu mikropkni
.
Diagnozowanie napre wasnych w procesie produkcji rozjazdów kolejowych……
87
Rys.2. Strefa hartowania szyn skrzydowych 60E1 (UIC 60) i dziobu krzyownicy
3. METODA DIAGNOZOWANIA NAPRE
WASNYCH
Proponowana metoda diagnozowania napre wasnych obejmuje wspólne
zastosowanie pomiarów ultradwikowych jak i analizy numerycznej. Na rys. 3
przedstawiono propozycje kolejnych etapów diagnozowania prowadzce do uzyskania
wyniku.
Ocena wielkoci i rozkadu napre wasnych na przykadzie iglic i szyn
skrzydowych przewiduje wykonanie w zakadzie produkcyjnym pomiaru napre
wasnych metod ultradwikow (DEBRO) w ksztatowniku przeznaczonym do produkcji
iglicy lub szyny skrzydowej przed przystpieniem do jego gicia lub hartowania
powierzchniowego.
Faza wstpna procesu diagnozowania obejmuje wybór elementu, który bdzie poddany
badaniom napre wasnych (iglica I60 lub szyna skrzydowa 60E1, nastpnie skalowanie
miernika i trasowanie miejsc pomiarowych na stopce i gówce badanego elementu.
Faza druga procesu obejmuje opracowanie i ocen wyników uzyskanych drog
pomiarow z wykorzystaniem metody ultradwikowej w formie graficznej i
tabelarycznej.
Faza trzecia zwizana jest z obliczeniami symulacyjnymi, dla przyjtych warunków
gicia ksztatownika i/lub hartowania powierzchniowego wraz z okreleniem wielkoci i
rozkadu napre wasnych dla stanu odcienia obejmuj nastpujce etapy.
Ostatni faz proponowanej metody diagnozowania jest wynik diagnozy, który
obejmuje si poprzez zsumowanie wartoci napre wasnych otrzymanych na podstawie
oblicze symulacyjnych z napreniami pomierzonymi przed obróbk gicia lub
hartowania powierzchniowego. Otrzymuje si wynik diagnozowania stanowicy prognoz
napre wasnych, jakie pojawi si w okrelonych miejscach i przekrojach.
88
Jacek Kukulski
A L G O R Y T M D IA G N O Z O W A N IA
F A Z A W S T P N A O R A Z P O M IA R Y
W YBÓ R ELEM EN TU
S K A L O W A N IE P R Z Y R Z D U
T R A S O W A N IE M IE JS C P O M IA R O W Y C H
P O M IA R N A P R E P R Z E D G I C IE M
P O M IA R N A P R E P O H A R T O W A N IU
P R Z E D G I C IE M
O CENA NAPRE W ASNYCH
P R Z E D G I C IE M (P O Z IO M I
RO ZKAD D LA PU N KTÓ W
CHARAKTERYSTYCZNYCH)
O B L IC Z E N IA N U M E R Y C Z N E
W Y B Ó R P A R A M E T R Ó W M A T E R IA O W Y C H
T E C H N O L O G IA G I C IA (3 L U B 4 P U N K T .)
T E C H N O L O G IA H A R T O W A N IA
W ARUNKI BRZEGOW E
S T R Z A K A U G I C IA
W Y N IK I O B L IC Z E D L A S T A N U P O O D C I E N IU
S U M O W A N IE N A P R E Z A N L IZ Y N U M E R Y C Z N E J Z
N A P R E N IA M I P O M IA R O W Y M I P R Z E D G I C IE M
W Y N IK D IA G N O Z O W A N IA
Rys. 3. Algorytm postpowania przy diagnozowaniu napre wasnych w elementach stalowych
iglic i szyn skrzydowych
Przykadowe wyniki diagnozowania napre wasnych przedstawione zostay w formie
graficznej na rys. 4 – 6. Na rysunkach zestawiono wyniki diagnozowania i dodatkowo
wynik pomiaru napre wasnych po giciu w celu porównania i weryfikacji
proponowanej metodyki.
Diagnozowanie napre wasnych w procesie produkcji rozjazdów kolejowych……
89
Przekrój 0
300
warto naprenia [MPa]
250
pomiary
200
sum. analizy
num. i pomiary
150
100
50
0
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
poozenie na gówce szyny [mm]
Rys.4. Porównanie wyników pomiarów napre wasnych po giciu (szyna 60E1)
z wynikami analizy numerycznej zsumowanymi z pomiarami napre wykonanymi przed giciem
(przekrój 0 mm)
Przekrój 0 m m
300
naprenia [MPa]
200
100
gicie
0
-50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5
0
5
10
15 20
25
30
35 40
45
50
sum. analizy
num. i pomiary
-100
-200
-300
punkt pomiarow y na pow . stopki szyny [mm]
-50 -40 -30 -20 -10
0
10
20 30 40 50
Rys.5. Porównanie wyników pomiarów napre wasnych po giciu (I60) z wynikami analizy
numerycznej zsumowanymi z pomiarami napre wykonanymi przed giciem (przekrój 0 mm)
90
Jacek Kukulski
warto naprenia [MPa]
Przekrój 150
-25
100
50
pomiary
0
-20
-15
-10
-5
-50 0
-100
5
10
15
20
25
-150
-200
-250
sum. analizy
num. i
pomiary
-300
-350
-400
poozenie na gówce szyny [mm]
Rys.6. Porównanie wyników pomiarów napre wasnych po hartowaniu powierzchniowym z
wynikami analizy numerycznej zsumowanymi z pomiarami napre wykonanymi przed
hartowaniem (przekrój 150 mm)
Obliczenia numeryczne wykonywane byy tutaj dla zerowego stanu napre (stan
próbek wyarzonych), dlatego byy korygowane o stan pocztkowy napre. Istot
proponowanej metody diagnozowania jest moliwo
oceny wielkoci i rozkadu napre
wasnych po wykonaniu operacji technologicznej na podstawie zsumowania wyników.
Uzyskane wyniki dla diagnozowania uwzgldniajcego hartowanie powierzchniowe nie
s zadowalajce, mimo, e charakter tych napre okrelonych na podstawie pomiarów
jak i analizy numerycznej jest taki sam. Moe to wynika
ze zbyt maej liczby pomiarów
napre przed i po obróbce cieplnej. Inn przyczyn mog by
wyidealizowane warunki
brzegowe przyjte do oblicze symulacyjnych. Równie zjawisko tworzenia si napre
wasnych w tym przypadku jest bardziej zoone ni ma to miejsce przy niejednorodnym
odksztaceniu na zimno. Maj tu znaczenie gradienty temperatury i wynikajce z nich
naprenia termiczne, a take procesy przemian fazowych, rekrystalizacji, relaksacji
napre i zalenoci wasnoci materiau od temperatury.
Wykonujc pomiary przed giciem w okrelonych miejscach i przekrojach, mona
okreli
przydatno
danego elementu do dalszej produkcji.
4. POMIAR NAPRE
WASNYCH METOD
ULTRADWIKOW
Pomiary napre wasnych metod ultradwikow s jednym ze skadowych
elementów proponowanej metody diagnozowania.
Wykorzystany zosta tutaj ultradwikowy miernik napre DEBRO z gowic
wieloprzetwornikow na podpowierzchniowe fale podune [10], [11], [12].
Diagnozowanie napre wasnych w procesie produkcji rozjazdów kolejowych……
91
U podstaw tej techniki pomiaru napre ley zaleno
prdkoci rozchodzenia si fal
ultradwikowych od naprenia w badanym elemencie.
Pomiary napre wasnych z uyciem miernika DEBRO wykonano na uprzednio
przygotowanych próbkach szynowych i ksztatownikach iglicowych przed giciem i
hartowaniem powierzchniowym, a dodatkowo po do tych obróbkach technologicznych
celem porównania i weryfikacji metody diagnozowania. Naprenia wasne mierzono w
odlegociach 0,150 mm, 300 mm i 450 mm z jednej i drugiej strony linii dziaania stempla
(miejsce przyoenia siy). Na powierzchni tocznej gówki mierzono naprenie w rodku i
w punktach odlegych, co 5, 10 i 20 mm w lewo i prawo od rodka, z kolei na stopce co 10
mm od rodka (rys.7 i 8).
-4 50
-3 00
-15 0
0
150
3 00
45 0
+40
+30
+20
+10
0
-10
-20
-30
-40
Rys.7 Przekroje i miejsca pomiarowe na stopce szyny 60E1
-450
-300
-150
0
150
300
450
+20
+10
0 +5
-5
-10
-20
Rys.8. Przekroje i miejsca pomiarowe na gówce szyny 60E1
Ukady pomiarowe miernika uwzgldniaj równie wpyw zmian temperatury szyny na
prdko
rozchodzenia si fali. Ukad gowic wyposaony jest w czujnik temperatury,
który dostarcza danych potrzebnych do automatycznej kompensacji zmian prdkoci
rozchodzenia si fali przy zmianach temperatury.
Wykresy (rys. 9÷14) przedstawiaj przykady przebiegów zmian podunych napre
wasnych na obwodzie ksztatownika iglicowego i szyny po obróbce hartowaniem i po
giciu w wybranych przekrojach. Na osi poziomej oznaczono odlegoci od rodka
powierzchni tocznej gówki (mierzone po powierzchni szyny i iglicy), a na osi pionowej
wartoci skadowej podunej naprenia wasnego.
92
Jacek Kukulski
przekrój (0 mm)
300
250
zmierzone naprzenie [MPa]
200
150
100
przed
gieciem
50
po giciu
0
-250 -200 -150 -100
-50
-50
0
50
100
150
200
250
300
-100
-150
pooenie na rozwiniciu przekroju szyny [mm]
Rys. 9. Wartoci napre wzdunych w szynie 60E1 surowej przed giciem i po giciu (przekrój
0 mm od miejsca przyoenia stempla)
przekroj (-450 m m )
zmierzone naprzenie [MPa]
100
0
-200
-100
0
100
-100
200
hartowana
przed
gieciem
-200
hartowana
po gieciu
-300
-400
-500
pooenie na rozw iniciu przekroju iglicy [m m ]
Rys.10. Wartoci napre wzdunych w szynie ksztatowniku iglicowym I60 po hartowaniu i po
giciu (przekrój oddalony -450 mm od miejsca przyoenia stempla)
Diagnozowanie napre wasnych w procesie produkcji rozjazdów kolejowych……
93
przekroj (300 mm)
100
50
0
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
zmierzone naprzenie [MPa]
-50
-100
-150
hartowana
przed
gieciem
hartowana
po gieciu
-200
-250
-300
-350
-400
-450
pooenie na rozwiniciu przekroju iglicy [mm]
Rys.11. Naprenia wzdune w ksztatowniku iglicowym I60 po hartowaniu
i po giciu (przekrój 150 mm od miejsca przyoenia stempla)
zmierzone naprzenie [MPa]
Przekrój 0 mm
350
250
150
przed
gieciem
50
po gieciu
-20
-10
-50 0
10
20
-150
-250
Pooenie na pow . tocznej gów ki szyny [mm]
Rys.12. Wartoci napre wzdunych mierzonych na rodku powierzchni tocznej ksztatownika
szynowego 60E1 przed i po giciu czteropunktowym
94
Jacek Kukulski
Przekrój 0 mm
200
zmierzone naprzenie [MPa]
150
100
50
przed
gieciem
0
-20
-10
0
10
20
-50
po gieciu
-100
-150
-200
-250
Pooenie na pow. tocznej gówki iglicy [mm]
Rys.13. Wartoci napre wzdunych w szynie ksztatowniku iglicowym I60 mierzonych
na powierzchni tocznej przed i po giciu czteropunktowym (przekrój 0 mm)
Przekrój 0 mm
zmierzone naprzenie [MPa]
150
100
50
przed
gieciem
0
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
-50
50
60
po gieciu
-100
-150
-200
Pooenie na pow. stopki iglicy [mm]
Rys.14. Wartoci napre wzdunych w szynie ksztatowniku iglicowym I60 mierzonych
na powierzchni stopki przed i po giciu czteropunktowym (przekrój 0 mm)
Diagnozowanie napre wasnych w procesie produkcji rozjazdów kolejowych……
95
Otrzymane wyniki pomiarów napre wasnych metod ultradwikow po giciu
czteropunktowym pokazuj, e rozkad i wielko
napre wasnych jest korzystniejszy
i bardziej równomierny ni to ma miejsce w przypadku gicia trzypunktowego.
W rodkowej czci próbek, midzy punktami przyoenia obcienia wystpuje czyste
zginanie, charakteryzujce si jednakowym rozkadem napre wzdu osi próbki.
Hartowanie powierzchniowe wprowadza do ustroju elementu naprenia ciskajce
sigajce nawet – 400 MPa. Naprenia ciskajce zapobiegaj powstawaniu
mikropkniciom na powierzchni tocznej elementu. Moe to powodowa
przeduenie
ywotnoci elementów rozjazdu, ograniczajc zuycie i eliminujc spywy materiaowe.
Proces gicia powoduje wzrost napre wasnych zarówno ciskajcych
jak i rozcigajcych. Najwiksze naprenia pojawiaj si w gówce i stopce
ksztatownika, bowiem po ustpieniu si gncych pozostaje w gówce najwicej energii
sprystej.
5. ANALIZA NUMERYCZNA
Badania napre wasnych w elementach stalowych nawierzchni s kosztowne
i czasochonne, nawet, gdy stosowane s nieniszczce techniki pomiarowe. Dlatego te
jeeli jest to moliwe to naley ograniczy
wykonywanie pomiarów do najbardziej
koniecznych przypadków i korzysta
z metod symulacyjnych, umoliwiajcych
dokonywanie oblicze numerycznych. Obliczenia takie, umoliwiaj ocen znaczenia
parametrów wymiarowych i materiaowych dla powstawania rozkadu napre.
Przedmiotem analizy numerycznej bya symulacja procesu trój i czteropunktowego
gicia oraz hartowania powierzchniowego odcinka szyny 60E1 i ksztatownika iglicowego
I60.
Rozwaania dotycz powstawania odksztace i napre, pojawiajcych si w czasie
wyej wymienionych operacji technologicznych. Gównym celem oblicze numerycznych
byo wyznaczenie napre wasnych pozostajcych w szynie po odcieniu (zakoczeniu
gicia i/lub hartowania) oraz okrelenie wpywu rónych parametrów dowiadczenia na
wielko
tych napre, i ich rozkadu w materiale. Otrzymane wyniki oblicze
numerycznych wykorzystano do proponowanej metodyki diagnozowania.
5.1. GEOMETRIA – SIATKA ELEMENTÓW SKO
CZONYCH
Geometria modelu numerycznego szyny 60E1 i ksztatownika iglicowego I60 jest
zdefiniowana w postaci siatki wzów okrelajcych pooenie i wielko
elementów
skoczonych. Na podstawie analizy wymiarów obiektów wybierane s elementy
trójwymiarowe, bryowe. Ze wzgldu na skomplikowany ksztat modelowanych obiektów
oprócz elementów prostopadociennych zawierajcych sze
cian wprowadzone zostay
dodatkowo elementy trójwymiarowe, bryowe prostopadocienne o podstawie trójktnej.
96
Jacek Kukulski
Na rys. 15 przedstawione zostay przekroje modelu ksztatownika iglicowego i szyny z
elementami szecio i omiowzowymi.
Rys.15 Przekrój modelu ksztatownika iglicowego I60 i szynowego 60E1 z elementami
C3D8R i C3D6R.
5.2. MODEL MATERIAU
Dla potrzeb oblicze symulacyjnych okrelono krzywe zalenoci naprenia V od
odksztacenia H otrzymane drog dowiadczaln dla jednoosiowej próby rozcigania stali,
okrelono równie wartoci odksztace i napre uzalenione od temperatur nagrzewania
stali. Do oblicze symulacyjnych przyjto modu Younga E=210 000 MPa oraz
wspóczynnik Poissona Q=0,3.
5.3. OBCIENIE I WARUNKI PODPARCIA
Sposób podparcia i obcienia, w trakcie eksperymentu, zosta w modelu numerycznym
zastpiony przez wyidealizowane warunki brzegowe.
Proces obliczeniowy zosta podzielony na dwa kroki, pierwszy odpowiadajcy
obcieniu i drugi odpowiadajcy odcieniu.
Warunki podparcia s w modelu okrelone przez odebranie odpowiednich stopni
swobody w wzach najlepiej odpowiadajcych dowiadczeniu, wystpujce w
przekrojach podparcia (rys. 16 i 17).
Warunki brzegowe powinny w najbardziej zbliony sposób aproksymowa
warunki
podparcia i obcienia wystpujce w trakcie eksperymentu.
Moliwo
symulacji rzeczywistych warunków jest jednak ograniczona przez wymagania
dotyczce dyskretyzacji np. przemieszczenia mona zada
tylko w wzach.
Diagnozowanie napre wasnych w procesie produkcji rozjazdów kolejowych……
97
Rys. 16. Warunki brzegowe i obcienie dla poowy modelu szyny 60E1 gitej w trzech punktach
Rys. 17. Warunki brzegowe i obcienie dla modelu ksztatownika iglicowego I60 gitego
czteropunktowo
Opracowane modele numeryczne szyny 60E1 i I60 posuyy do oblicze napre
wasnych, powstajcych w wyniku zginania trzypunktowego lub czteropunktowego na
zimno i hartowania powierzchniowego. W pracach [2, 3, 4, 8] szerzej opisano modele
numeryczne szyny 60E1 i ksztatownika iglicowego I60 wykorzystywanych w niniejszym
artykule.
98
Jacek Kukulski
5.4. WYNIKI OBLICZE
NUMERYCZNYCH
Wyniki oblicze numerycznych otrzymane przy wykorzystaniu modeli szyny 60E1
i ksztatownika iglicowego I60 przedstawione s na rys. 18-19 obrazujcych kontury
napre wasnych po odcieniu.
Rys.18. Kontury naprenia V11 (naprenia wasne) po giciu uzyskane dla modelu szyny 60E1 i
ksztatownika iglicowego I60. Widok gówki
Rys.19. Kontury naprenia V11 (naprenia wasne) po hartowaniu uzyskane dla modelu poowy
szyny UIC 60. Widok gówki
Diagnozowanie napre wasnych w procesie produkcji rozjazdów kolejowych……
99
6. PODSUMOWANIE
Poruszane w tym artykule zagadnienia dotyczce napre wasnych byy i s
przedmiotem zainteresowania zarówno producentów jak i specjalistów odpowiedzialnych
za stan nawierzchni kolejowej. Naprenia te mog wpywa
niekorzystnie na stan
energetyczny materiau, przemiany fazowe, a nawet korozyjne. Mog obnia
wytrzymao
zmczeniow elementu jak równie by
jedn z przyczyn pojawiania si
uszkodze i pkni
szyn kolejowych. S te jedn z przyczyn przypieszajcych rozwój
typowych defektów gówek szyny. Zaprezentowana metoda diagnozowania napre
wasnych z wykorzystaniem pomiarów ultradwikowych i analizy numerycznej podczas
procesu produkcyjnego daje moliwo
kontroli wielkoci i rozkadu napre wasnych
podczas procesu gicia i hartowania stalowych ksztatowników. Waciwy dobór np.:
parametrów gicia umoliwia uzyskanie równomiernego rozkadu i poziomu napre
wasnych w zginanym elemencie.
Bibliografia
1.
2.
ABAQUS/Standard User’s Manual, Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc., Version 6.6
Kukulski J.: ,,Zastosowanie analizy numerycznej do oceny napre wasnych w stalowych elementach
rozjazdów kolejowych. Problemy Kolejnictwa z.145. Warszawa 2007 r.
3. Kukulski J.: Ocena stanu napre wasnych w elementach nawierzchni kolejowej. Zeszyty Naukowe
Instytutu Pojazdów Politechniki Warszawskiej nr 1(64), Warszawa 2007r.
4. Kukulski J.: ,,Ocena stanu napre wasnych w elementach rozjazdów kolejowych poddawanych
obróbce cieplnej i mechanicznej’’. Zeszyty Naukowe Politechniki Warszawskiej Transport nr 63,
Warszawa 2007r.
5. Orringer O., Orkisz J., Swiderski Z.: Residual stress in Rails. Kluwer Academic Publishers. Vol I.1987.
6. PN-EN 1993-1-2:2005 Eurocode 3: Design of steel structures – Part 1-2: General rules – Structural fire
design.
7. Towpik K., Kwaniewski L., Kowaczyk P.: Experimental and numerical analysis of residual stresses in
switch blades. Archives of Civil Engineering, L.2, Warsaw 2004.
8. Towpik K., Kukulski J.: Ocena napre wasnych w procesie produkcji szyn i stalowych elementów
rozjazdów. Zeszyty Naukowe Transport nr 57 2006 r.
9. Deputat J. Adamski M.: Pomiary rozkadów napre wasnych w szynowych elementach krzyownic
metod ultradwikow. IPPT PAN. Warszawa 1996r.
10. Deputat J.: Nieniszczce badania wasnoci materiaów. Wydawnictwo Biuro Gamma. Warszawa
1997r.
11. Instrukcja obsugi Aparatu DEBRO – 35 (Cze
1-3). Warszawa 2001.
12. Adamski M.: ,, Naprenia wasne’’. Inynieria Materiaowa. Wydawnictwo Biuro Gamma. Warszawa
1999r.
Praca naukowa wspófinansowana ze rodków na nauk w latach 2009-2011 jako projekt badawczy Nr N
N509 403136”
100
Jacek Kukulski
DIAGNOSTIC OF STATE OF RESIDUAL STRESS APPEARING IN MANUFACTURING
PROCESS OF RAILWAY TURNOUTS
Summary: Residual stresses that develop in the railway turnout steel components during manufacturing
process can change their strength properties. Numerous research works and service observations show that
from practical point of view, the most dangerous proves be the maximum tensile stress which may accelerate
the development of cracking process and cause permanent deformation of the steel components. The residual
stresses inherent in the manufacturing process of the steel components of the railway turnout can be
dangerous later in service, especially, when superimposed on the external stresses induced by the service
load; they can initiate cracking and lead to component’s loss of shape.
Keywords: railway turnout, residual stress, ultrasonic measurements, finite-element method
Recenzent: Kazimierz Towpik