Совершенствование методике по восстановлению деталей и узлов

Технология восстановления должна обеспечивать: надежную работу колесной пары при эксплуатации следовательно, отсутствие нежелательных структур на поверхности катания, в гребне и в толще металла обода; упрочненная поверхность должна иметь такие механические характеристики, чтобы, с одной стороны, была бы обеспечена высокая износостойкость, с другой - достаточная сопротивляемость ударным и циклическим нагрузкам; материал поверхности катания и его свойства не должны создавать условия, вызывающие сверхнормативную интенсивность изнашивания рельса; технологическими мерами следует добиваться таких механических характеристик поверхности катания и гребня, чтобы при эксплуатации колесной пары обеспечивалось оптимальное соотношение между подрезом гребня и прокатом; способ и технологические режимы должны обеспечивать максимальную экономическую эффективность.

Большинство колесных пар, имеющих дефекты по кругу катания и на гребне, восстанавливается механической обработкой на колесотокарных станках с выкаткой или без выкатки колесной пары из-под локомотива в зависимости от вида ремонта.

При существующей технологии обтачивания поверхностей катания срок службы колесных пар сокращается, так как, при обработке в среднем с каждого колеса снимают в стружку слой 3-4 мм полезного металла из-за наличия на поверхности катания твердых (HV700-1000) труднообрабатываемых дефектов термомеханического происхождения (ползунов, наваров и других) и необходимости срезать "под корку”. За срок службы колеса вагона не скоростного поезда до 35 % рабочей толщины обода может расходоваться в стружку. Кроме того, имея убывающую по сечению колеса твердость, поверхность катания изнашивается при эксплуатации более интенсивно.

Поэтому нужно, во-первых, до восстановления геометрических параметров сечения осуществлять термическую обработку для уменьшения твердости ползунов, во-вторых, после обточки восстанавливать механические характеристики металла колеса, близкие к верхнему пределу.

Ученые ЛГУПС разработали технологические процессы отжига с использованием токов высокой частоты для улучшения обрабатываемости металла поверхности катания колес перед обтачиванием и термоупрочнением с целью улучшения физико-механических свойств после механической обработки.

Использование термоциклической индукционной термообработки позволяет повысить механические свойства поверхности катания и увеличить общий срок службы колеса в 2,25 раза по сравнению с традиционным методом.

Известно использование газопламенного нагрева для разупрочнения поверхности катания. Перспективным методом при наличии наваров и ползунов является плазменно-механическая обработка, суть которой заключается в снятии металла резцом одновременно с плазменным нагревом. Такая технология обеспечивает сохранение структуры и твердости металла обода.

Широкое распространение при восстановлении получила наплавка гребней колесных пар.

Наплавка позволяет свести к минимуму обточку колес и достигнуть срока службы, определяемого только интенсивностью износа по кругу катания, при этом поддержание оптимального соотношения между подрезом гребня и износом по кругу катания можно обеспечить путем выбора соответствующих механических свойств поверхности гребня.

Правилами выполнения работ при ремонте колесных пар подвижного состава железных дорог разрешается восстанавливать гребень автоматической наплавкой под флюсом. Данный способ наплавки позволяет использовать для восстановления изношенных поверхностей сплошную электродную проволоку различного состава и вносить легирующие элементы в наращиваемый слой через флюс и в виде присадки. Реализация этого способа наплавки налагает ряд ограничений на технологическое оборудование и на выбор схемы наплавки.

Необходимость удержания флюса и жидкого шлака в зоне наплавки приводит к тому, что электродную проволоку необходимо подводить к восстанавливаемой поверхности в положении, близком к зениту. На выбор режимов наплавки налагается ограничение по условию отделения шлаковой корки. Кроме того, сварщик должен следить за подачей флюса и собирать остатки флюса после наплавки.

Наплавка под флюсом отличается высокой производительностью и не требует оснащения установки средствами дополнительной защиты, так как дуга горит под слоем флюса.

По данным, для получения наплавки без трещин необходимо, чтобы содержание в ней углерода было не более 0,2 %, а для этого доля основного металла в наплавке не должна, превышать 25%. Для уменьшения присутствия основного металла используют приемы:

-   наплавка под спуск;

-   установка большого вылета электрода;

-   наклон электрода углом вперед;

Разработан метод наплавки гребней без предварительного нагрева двумя дугами в разные ванны. Вторая, более мощная дуга, переплавляет предварительно наплавленный металл.

Восстановление в среде защитной атмосферы имеет ряд преимуществ перед наплавкой под флюсом.

Использование наплавки в углекислом газе может позволитьполучать более качественный наплавленный слой; исключаются проблемы применения флюсоудерживающих устройств, необходимости удаления шлаковой корки и отработанного шлака; снимаются ограничения на положение дуги в пространстве; можно применять многодуговую наплавку; упрощается управление термическим циклом.

Применение многодуговой наплавки приводит к повышению производительности труда сварщика и к созданию оптимальныхусловий для поддержания термического цикла по температуре нагрева восстанавливаемой поверхности и скорости ее охлаждения. Упрощение процесса управления термическим циклом создает условии для получения благоприятных структур в наплавленном слое и основном металле.

Снятие ограничений на положение дуги в пространстве позволяет осуществлять наплавку по разнообразным схемам, в том числе и без выкатки колес из-под локомотива. Это может повысить производительность процесса восстановления, так как изъятие колесной пары из-под локомотива и постановка ее под локомотив требует в несколько раз больших затрат времени, чем наплавка гребней.

Однако, недостаточно исследованный процесс восстановления гребней наплавкой в углекислом газе или самозащитной порошковой проволокой ограничивает внедрение указанной схемы наплавки.

Существенную экономию могла бы обеспечить наплавка всей поверхности катания колеса и выполняется в среде инертных газов, либо под флюсом.

Несмотря на то, что восстановление колесной пары значительно выгоднее изготовления новой, тем не менее материальные, энергетические и трудовые затраты при ремонте очень велики. Оптимизация режимов наплавки, термической и механической обработки, а также применение более совершенного оборудования - актуальная экономическая и экологическая задача, которая требует обоснованного научного подхода.

Автосцепное устройство является нежестким по типу, вследствие этого при эксплуатации допускаются перемещения деталей и узлов относительно друг друга. Это наряду с достоинствами (облегченные условия сцепления вагонов разных типов, груженых и порожних) определяет и недостаток повышенную интенсивность изнашивания направляющих и рабочих поверхностей. Детали автосцепки должны быть надежны и долговечны в работе.

Эти два условия часто вступают в противоречие между собой и требуют особенно обоснованного расчета теплового режима процесса восстановлении. Наплавкой восстанавливаются многие поверхности автосцепки, которые можно условно разделить на две категории. К первой относятся те поверхности, при восстановлении которых основным требованием является повышение износостойкости, для других особенно важно не допустить дефектов наплавленного слоя и не ухудшить прочностные качества зоны термического влияния.

Клин тягового хомута автосцепки изготавливается из стали 38ХС и служит для соединения корпуса автосцепки с тяговым хомутом, а через него с рамой вагона. Отверстия под клин в корпусе автосцепки и тяговом хомуте больше, чем геометрические размеры поперечного сечении клина. Это позволяет улучшить вписывание вагона в кривые пути и движение по сложному в вертикальной плоскости профилю.

Однако, эти же условия ведут к повышенному износу клина тягового хомута при эксплуатации. Ввиду особой ответственности, клинья в настоящее время не разрешается восстанавливать наплавкой.

Корпус автосцепки СА-3 (рисунок 6) изготавливается из литой стали 15ГЛ, 20ГЛ, 20ФЛ, 20Г1ФЛ, ЭОЛ с термообработкой, 20ГФЛ.