Científicos rusos inventan el modo de construir trenes más seguros

La invención aumentará un 50% el límite de resistencia y la resistencia a la fatiga del bastidor lateral y reducirá el número de destrucciones en el proceso de su uso.    

En los últimos años, las condiciones de uso de los trenes han cambiado mucho: se ha incrementado demasiado la carga sobre vagones y la duración de viajes. Esto conllevó un aumento del número de casos de vagones que descarrilan, de daños financieros y víctimas humanas. En caso de destrucción de la zona del ángulo interior del hueco para la caja de grasa del bastidor lateral (el radio es de 55 mm) de un bogie de vagón de carga, el tren se descarrilla y se vuelca con una probabilidad de un 90%.

Las causas de roturas en los bastidores laterales son los defectos de fabricación y el incumplimiento de las normas de explotación. Durante el proceso de fundición, dentro de la pieza se forman oquedades (huecos en el cuerpo de fundición) y poros grandes que es imposible eliminar. Se puede descubrir la presencia de tales defectos sólo mediante el ultrasonido o los rayos X, pero estos métodos son muy trabajosos y frecuentemente no dan resultados exactos. La reparación tradicional de los bastidores laterales no resuelve el problema de su destrucción tampoco: los defectos no se eliminan por completo.

El proyecto que se lleva a cabo en NUST MISIS está dirigido a incrementar la seguridad de circulación de trenes de carga. Los científicos desarrollaron un nuevo método de tratamiento térmico de piezas mediante su temple. En esta tecnología está basado el equipo de prueba para realizar el temple por aspersión de bastidores laterales. Para estudiar la influencia del tratamiento térmico en la estructura y las propiedades de los bastidores los científicos desarrollaron métodos especiales y llevaron a cabo una serie de pruebas mecánicas de piezas templadas que incluyen la medición de emisiones acústicas (la generación y propagación de ondas acústicas) con una carga mecánica ejercida sobre la pieza para determinar el momento de inicio de la destrucción del bastidor lateral (momento de aparición de una grieta) y el análisis del ritmo de crecimiento de esta grieta. Se llevaron a cabo también pruebas cíclicas de bastidores laterales para determinar su resistencia a la fatiga y su viabilidad.

La tecnología desarrollada está destinada para templar bastidores laterales fundidos de hasta dos metros de longitud en un equipo especial bajo una temperatura de hasta 1.100º C. La nueva tecnología contribuye a generar esfuerzos compresores en la superficie del bastidor, lo que permite que la pieza sea resistente a la carga de hasta 30 kilopondios. Actualmente la carga axial de bastidores como promedio es de 23,5 kilopondios.

"Hemos realizado un proyecto de importancia estatal y hemos desarrollado una tecnología que se usará no sólo en el proceso de fabricación de bastidores laterales, sino también en el proceso de su reparación, es decir, durante su explotación. En base a esta tecnología que no tiene análogos en Rusia ni en el mundo, se creó un equipo de prueba para realizar el temple por aspersión de piezas fundidas de gran tamaño. El temple ayuda a formar la estructura de metal de tipo sandwich: las capas superficiales se hacen más firmes y el núcleo conserva la viscosidad y la plasticidad. La pieza adquiere elasticidad y se forman menos grietas. En los próximos tres años, planeamos mejorar la tecnología desarrollada para implementarla en la industria y posteriormente iniciar la fabricación en serie y templar unos 20.000 bastidores laterales anualmente", dijo a RIA Novosti el colaborador del Departamento de Metalurgia y Física de Resistencia de NUST MISIS, Andréi Rozhnov.

Según él, es necesario hacer más resistentes mediante el tratamiento térmico a casi todos los bastidores laterales que se usan hoy en el ferrocarril de Rusia. El trabajo sobre el proyecto se desarrolló durante tres años. A finales de este mes de noviembre se llevarán a cabo las primeras pruebas de ocho bastidores laterales instalados en dos vagones de carga y en verano de 2017 las pruebas continuarán en un mayor número de vagones. Tras la finalización de las pruebas, los diseñadores planean certificar los bastidores laterales más resistentes y equipar posteriormente con éstos vagones a los trenes de carga.

El proyecto se realiza en el marco de un programa federal por encargo del Ministerio de Educación y Ciencia de Rusia; la tecnología se desarrolla por NUST MISIS, la Universidad de Vías de Comunicación de Moscú (MIIT) y el Instituto de investigación, desarrollo y diseño tecnológico de trenes (VNIKTI).