Требования к материалам

Детали и узлы вагона должны быть такими, чтобы обеспечивалась их безотказная работа в эксплуатации. Наряду с механическими воздействиями элементы вагона подвергаются также влиянию коррозии (атмосферной, при перевозках влажных грузов, отпотевание в связи со сменой температур, при перевозке химически активных грузов), абразивному износу, температурным воздействиям в различных областях расположения железных дорог. Узлы и детали вагона, учитывая различные районы эксплуатации, должны изготавливаться в исполнении ХЛ (холодный климат), что требует в технических условиях учета влияния на материал изготовления максимальных до +50 и минимальных - до -600С температур.

Прочностные свойства и надежность вагона в эксплуатационных условиях при различных видах воздействий обеспечиваются применением соответствующих материалов с использованием технологических процессов изготовления, упрочнения и ремонта. Использование наиболее рациональных конструктивных форм и профилей деталей и узлов вагона позволяет достичь необходимой прочности при наименьшей собственной массе вагона.

Основными строительными материалами являются низколегированные стали в виде стального проката (фасонного, сортового, листового) и стальных отливок. Применяемые стали должны иметь достаточно высокие механические характеристики, антикоррозионные свойства при эксплуатации вагонов в различных температурных режимах, а также удовлетворять требованиям необходимой пластичности материала и его свариваемости, что необходимо для получения штамповании электродуговой сварки.

С точки зрения режимов работы все несущие элементы делятся на три группы. К I группе относятся несущие толстостенные элементы, такие как балки рамы и детали каркаса стен, предельное состояние которых оценивается прочностью. Поэтому металл для них должен обладать повышенными механическими характеристиками. Вместе с тем в связи с толстостенностью этих элементов предъявляются менее жёсткие требования по коррозионной стойкости металла. Ко II группе относятся тонкостенные элементы- дуги крыши, некоторые стойки, поперечные балки и другие несущие тонкостенные элементы кузова, предельным состоянием которых также является прочность. К металлу этих элементов предъявляются повышенные прочностные и антикоррозионные требования. К III группе относятся тонкостенные элементы, включая обшивку кузова и некоторые, подкрепляющие и другие части, предельное состояние которых - потеря устойчивости. В связи с малой толщиной этих элементов на их несущую способность существенное влияние оказывают коррозионные повреждения. Поэтому к металлу III группы предъявляются повышенные требования по антикоррозионным свойствам и менее жёсткие по прочностным.

В основных несущих элементах вагона необходимо применять низколегированную прокатную сталь марок 09Г2Д, 09Г2СД и 10ХНДП. Стали 09Г2Д и 09Г2СД используются для изготовления рам и подкрепляющих элементов, а сталь 10ХНДП – для обшивки кузова. Объясняется это тем, что стали 09Г2Д и 09Г2СД значительно дешевле стали 10ХНДП, поэтому она используется в более материалоёмких элементах кузова.

В связи с тем, что сталь 10ХНДП обладает примерно в два раза большей коррозионной стойкостью, она значительно эффективнее используется в обшивке кузовов. Однако в связи с возросшими требованиями к надёжности вагонов для элементов I группы, нормами рекомендована новая сталь марки 10Г2БД, легированная ниобием.

Для ограждения кузовов используют нержавеющие стали, двухслойные стали, стеклопластики и др.

Для различных элементов и деталей вагонов, в том числе и специальных конструкций, используют легированные конструкционные стали по ГОСТ 4543-71, листовые коррозионно-стойкие и жаропрочные стали по ГОСТ 7340-77, стали листовые горячепрокатные двухслойные коррозионно-стойкие по ГОСТ 10855-86.

Характеристика механических показателей выбранной стали:

Марка стали: 10Г2БД

Предел прочности: 520МПа

Предел текучести: 380МПа

Относительное удлинение: 21%

Ударная вязкость при 400С: 0.4МДж/м2

Относительная атмосферная коррозионная стойкость: 1.25