1 Сведения о детали

Кузов вагона предназначен для размещения грузов или пассажиров. Кузова грузовых вагонов конструируются с учетом обеспечения высокого качества перевозок грузов, создания условий максимальной механизации и автоматизации трудоемких погрузочно-разгрузочных работ, обеспечения безопасности движения поездов, охраны труда обслуживающего персонала, пожарной безопасности и экологии при изготовлении и в эксплуатации. В конструкции широко используются унификация и технологии изготовления блочных и модульных конструкций с трансформируемой планировкой внутренних помещений, что создает удобства при ремонте и обслуживании, повышает технико-экономическую эффективность.

В эксплуатации находятся кузова грузовых вагонов, различные по конструкции, форме, размерам и т. д.

Шкворневая стойка фермы кузова грузового вагона при работе воспринимает нагрузки, вызываемые инерционными силами, нагрузки от давления груза на стенку кузова с динамической составляющей при движении вагона.

Нагрузки, возникающие при перевалке кузова вагона и передает их на сварные соединения крепления шкворневой стойки и пластины с нижней обвязкой боковой стенки. В свою очередь, нижняя обвязка боковой стенки вагона испытывает деформации кручения, обусловленные конструктивным креплением крышек разгрузочных люков и давлением на крышки разгрузочных люков и боковую стенку перевозимого груза, что также приводит к возникновению напряжений в сварных швах и околошовных зонах узла крепления шкворневой стойки к нижней обвязке стенки вагона.

Наличие косынок снижает напряжения в зоне образования трещин за счет противодействия кручению нижней обвязки вдоль ее продольной оси и обеспечивает из-за достаточно близкого расположения более равномерное распределение полей напряжений в зоне приварки пластины к профилю шкворневой стойки на уровне горизонтальной полки нижней обвязки.

2 Характеристики материала детали

Сталь – деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (до 2%) и другими элементами. Это важнейший материал, который применяется в большинстве отраслей промышленности. Существует большое число марок сталей, различающихся по структуре, химическому составу, механическим и физическим свойствам.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (0,1-1,0%), кремний (до 0,4%). Сталь содержит также вредные примеси (фосфор, серу, газы - несвязанный азот и кислород). Фосфор при низких температурах придает ей хрупкость (хладноломкость), а при нагревании уменьшает пластичность. Сера приводит к образованию мелких трещин при высоких температурах (красноломкость).

Чтобы придать стали какие-либо специальные свойства (коррозионной устойчивости, электрические, механические, , магнитные, и т.д.), в нее вводят легирующие элементы.

Свойства стали можно изменять путем применения различных видов обработки: термической (закалка, отжиг), химико-термической (цементизация, азотирование), термомеханической (прокатка, ковка). При обработке для получения необходимой структуры используют свойство полиморфизма, присущее стали так же, как и их основе – железу. Сочетая закалку с последующим нагревом (отпуском), можно добиться оптимального сочетания твердости и пластичности.

Материал детали сталь 09Г2 (ГОСТ 19281-89) - сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций.

Сталь 09Г2 заменитель низколегированной конструкционной стали для сварных конструкций 09Г2С.

Обозначение 09Г2 имеет прямой физический смысл. Цифры 09 идущие перед буквами, обозначают, что в данной марке стали всего 0,09% углерода. Буква «Г», обозначает, что в стали присутствует марганец, а двойка, идущая после «Г» - что марганца до 2%.

Сталь 09Г2 после обработки на двухфазную структуру имеет повышенный предел выносливости; одновременно примерно в 3--3,5 раза увеличивается число циклов до разрушения в области малоцикловой усталости. Характерный признак ферритно-мартенситных сталей -отсутствие на диаграмме растяжения площадки текучести.

Химический состав стали 09Г2 представлен в таблице 1.

Таблица 1 Химический состав стали 09Г2

C, %	Si, %	Mn, %	Ni, %	S, %	P, %	Cr, %	N, %	Cu, %	As, %
до 0.12	0.5- 0.8	1.3- 1.7	до 0.03	до 0.04	до 0.035	до 0.3	до 0.008	до 0.3	до 0.08

Марка стали 09Г2С находит свое применение при изготовлении деталей сварных металлоконструкций, работающих в широком интервале температур от -70 до +425 °С. 

Физические свойства стали 09Г2С достаточны для того, чтобы обеспечить прочность фасонного, сортового и полосового металлопроката при различных толщинах (от 10 до 100 мм). При этом какой-либо дополнительной обработки не потребуется.