СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть
Вернуться   СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть > Уголок СЦБИСТа > Книги и журналы > xx2

Ответ    
 
В мои закладки Подписка на тему по электронной почте Отправить другу по электронной почте Опции темы Поиск в этой теме
Старый 27.05.2015, 23:50   #1 (ссылка)
Кандидат в V.I.P.
 
Аватар для poster444


Регистрация: 15.05.2015
Сообщений: 209
Поблагодарил: 0 раз(а)
Поблагодарили 5 раз(а)
Фотоальбомы: 0
Загрузки: 0
Закачек: 0
Репутация: -5

Тема: [02-1999] Проблема «колесо — рельс»: Упрочнение колесных пар и других деталей твердыми сплавами


Проблема «колесо — рельс»: Упрочнение колесных пар и других деталей твердыми сплавами

Проблема увеличения срока службы колесных пар весьма актуальна, так как потери, связанные с их ускоренным износом в масштабах МПС РФ, огромны и оказывают существенное влияние на экономику железнодорожных перевозок.

На XI международном конгрессе по колесным парам (Париж, июнь 1995 г.) сообщалось о новой технологии их упрочнения, разработанной шведской фирмой DUROC совместно с железными дорогами Швеции (SJ) и Германии (DBAG). По утверждению фирмы, данная технология замедляет износ колес в пять раз с одновременным снижением износа рельсов и уровня шума, излучаемого при движении подвижного состава. Стоимость технического обслуживания уменьшается на 25 %.
У автомобильного транспорта примерно такие же проблемы, за исключением лишь тем что изнашивается шина колеса. Но эта проблема решается применением качественных покрышек, таких как Nokian, посмотреть на которые можно на специализированном сайте.

Это достигается путем лазерного расплавления поверхности и нанесения на нее частиц металлокерамических твердых сплавов, образующих плотно связанный раствор в металле колеса. Обработке подвергается полоса шириной 2 мм на участке непосредственного контакта колес с рельсами.

Испытание упрочненных колес проводили на экспериментальном полигоне немецких железных дорог у вагонов поездов, перевозящих руду. Линия курсирования отличалась сложным планом и профилем. Нагрузка на ось составляла 25 тс, температура воздуха в зимнее время достигала -40 °С. Средний пробег упрочненных колес составил 150 тыс. км, а контрольных — 67 тыс. км.

Особо следует подчеркнуть, что по оценке фирмы DUROC одновременно уменьшился износ рельсов. Данный результат является опровержением мнения противников любого варианта упрочнения колес, основанном на предположении, что с возрастанием их твердости увеличивается износ рельсов. Очевидно, что уменьшение их износа связано с использованием сплавов, имеющих наивысшую твердость после алмаза и карбидов тугоплавких металлов.

Ассоциация американских железных дорог, ссылаясь на данные шведской фирмы DUROC, информирует, что технология лазерного упрочнения позволяет повысить стойкость колес в 10—50 раз.

Цифры многократного увеличения износостойкости колесных пар вызывают определенные сомнения, тем более, что ширина полосы упрочнения составляет всего 2 мм. Однако анализ данных, приведенных шведским концерном «Sandrik Coromant» по сравнительной износостойкости сталей и металлокерамических твердых сплавов развеивает эти сомнения (рис.1).
Испытания износостойкости оценивались по стандарту DIN 50330 и предусматривали использование кремния, имеющего твердость 12000 МПа, т.е. такую же, как и кварц — главной абразивной составляющей пыли, воздействующей на все детали и механизмы. В результате установлено, что износостойкость твердых металлокерамических вольфрамокобальтовых сплавов в 20 — 30 раз выше, чем цементированной легированной стали.

Анализ большого объема литературы по применению деталей из твердых сплавов указанного типа позволил составить таблицу. Из ее данных можно сделать вывод, что детали, изготовленные из металлокерамических твердых сплавов при работе в экстремальных условиях (давление, наличие абразива, ударное воздействие, циклические нагрузки) показывают увеличение срока службы от 10 — 30 до 200 — 300 раз.

Данные, приведенные на рис. 1 и в таблице, убедительно подтверждают обоснованность выводов фирмы DUROC о пятикратном увеличении износостойкости колесных пар с покрытиями из твердосплавных материалов.
Рассмотрим и оценим различные способы нанесения на детали покрытий, содержащих металлокерамические твердые сплавы.

Лазерные технологии пока не получили широкого распространения по причине высокой стоимости и сложности использования оборудования.

Детонационное (взрывное) нанесение покрытий из твердых сплавов не обеспечивает достаточно прочного сцепления слоя с поверхностью изделия и соответственно не может быть использовано для нагруженных деталей.

Плазменное напыление также не обеспечивает необходимой прочности сцепления слоя с поверхностью исходной детали, а наплавка приводит к разрушению (деструкции) частиц спеченных твердых сплавов, в результате чего они теряют свои уникальные свойства.

Электроискровое упрочнение (легирование) представляет определенный интерес, поскольку есть примеры его использования для упрочнения гребней колесных пар. Данный способ дает незначительный эффект, так как приводит к деструкции металлокерамических твердых сплавов, а наносимый слой имеет малую толщину (70 мкм). Производительность способа в 70 — 100 раз меньше других, в связи с чем его целесообразно использовать для мелких деталей, тонких слоев, малых нагрузок и износов. При этом методе нет переноса с электрода на деталь даже очень мелких частиц твердого сплава, а наблюдается упрочнение поверхности соединениями и элементами, составляющими электродный материал, что приводит к повышению твердости легируемого слоя. Однако, как показали ходовые испытания, повышенная до 25 % износостойкость сохраняется при весьма малом пробеге (16 тыс. км), т.е. до тех пор, пока не износился тонкий легированный слой.

Разработанный одним из авторов статьи способ армирования деталей частицами твердых сплавов основан на электроконтактной приварке частиц к поверхности металла регулируемыми импульсами тока. Способ был запатентован во многих развитых капиталистических странах (Япония, Италия, Франция и др.). Он обеспечивает прочное соединение твердосплавных частиц с основой (матрицей). Важными преимуществами при этом являются: исключение деструкции частиц твердых сплавов, обеспечение нужной толщины слоя в пределах 0,1 — 1,5 мм, экологическая чистота и благоприятные условия труда, а также практически полное использование дорогих присадочных материалов. Способ позволяет размещать частицы твердого сплава как в поверхностном (материал детали выполняет функции матрицы), так и в любом матричном слое.

Применительно к упрочнению колесных пар армирование твердыми сплавами обеспечивает толщину слоя, соизмеримую с величиной припуска стружки, снимаемой при обточке. Это позволяет восстанавливать колесные пары с подрезанием упрочненного слоя и повторного многократного армирования (упрочнения).

Шероховатость обработанной поверхности не высока, а применительно к колесным парам ее величина будет ниже, чем после переточки, что не потребует их дополнительной подготовки перед эксплуатацией. Износостойкость армированного слоя и самого твердого сплава безусловно отличаются. Это связано с тем, что первый содержит близкие по объему участки второго и соединяющей их стальной матрицы. Для изучения данного вопроса были проведены износные испытания пары трения армированной поверхности с различными подшипниковыми материалами (рис. 2).
Испытания проводились со смазкой, содержащей абразивную кварцевую пыль, при этом величина износа оценивалась в объемном выражении (ввиду различной плотности материалов). Для армирования использовали частицы твердого сплава марки Т15К6. Эталоном служила закаленная сталь. Из рис. 2 следует, что упрочненная поверхность меньше всего изнашивается в паре с твердым сплавом (прямая 5), а также в паре с баббитом. Весьма износостойкие пары трения образуют армированная поверхность с закаленной сталью и чугуном. Особо следует подчеркнуть, что интенсивность износа обработанной поверхности оказалась почти в 100 раз ниже, чем у закаленной стали.

Дальнейшие исследования проводили для оценки износостойкости подшипниковых материалов, работающих в парах трения с поверхностью, армированной твердыми сплавами Т15К6. Результаты представлены на рис. 3. Методика испытаний была аналогичной.
Полученные данные позволяют сделать следующие выводы. Хорошо работают с армированной поверхностью, образуя долговечные пары трения, чугун и цементированная сталь Ст20. Поверхность упрочнения твердым сплавом Т15К6 в паре трения с поверхностью, армированной им же, образует сопряжение, которое в принятых условиях испытаний практически не изнашивается (прямая 5, рис. 3) по сравнению с традиционно применяемыми в машиностроении материалами.

Сопряжения, образуемые двумя армированными деталями, являются почти идеальной парой трения, так как имеют минимальный его коэффициент и износ, что практически исключает схватывание и задиры.

Из всего сказанного видно, какими во многом уникальными свойствами обладают спеченные твердые сплавы. Практически при всех видах изнашивания они — идеальный материал, и с полным основанием можно говорить о них как о «сверхматериалах».

В условиях изнашивания колесных пар, упрочненных твердыми сплавами, роль твердых частиц не исчерпывается только их высокой износостойкостью. Можно обоснованно предположить, что они блокируют перемещение (пластическое течение) металла из зоны контакта, где создается наибольшее давление. В связи с этим, важнейшей характеристикой твердых сплавов (наряду с износостойкостью) становится их предельно высокий модуль упругости, который выше, чем у всех других известных в технике материалов.

Расположение упрочненной полосы (полос) на поверхности катания, ее ширина упрочнения, расстояние между полосами, а также размер и материал частиц твердого сплава и глубина армированного слоя требуют специального рассмотрения, математического моделирования, и в ряде случаев, дополнительных исследований с учетом характера износа колесной пары.

В то же время, по многим другим деталям способ обработки частицами твердых сплавов в достаточной степени исследован и может применяться после проведения кратковременных ходовых испытаний конкретных деталей и сопряжений. Такие, сравнительно краткосрочные, испытания позволят с высокой степенью достоверности прогнозировать ожидаемый ресурс упрочненной детали (сопряжения).

Важное значение приобретают прочностные характеристики соединения твердых частиц с матрицей в условиях изнашивания в присутствии абразива и при больших удельных нагрузках, стимулирующих пластическое течение металла, например, для деталей сцепки и пары пятник — подпятник. Материалы матрицы и твердой частицы должны работать как единое целое, а толщина слоя и размеры твердых частиц соответствовать условиям изнашивания, с учетом механической отработки.

Детали, армированные твердыми сплавами с использованием метода электроконтактной приварки, испытывали в рядовой эксплуатации при различных видах изнашивания и экстремальных условиях (нагрузка, абразив, агрессивные среды). Во всех случаях достигнуто увеличение срока службы оборудования в 4 — 17 раз.

Так, исследование осей качания тележек тяжелых тракторов показали, что за период испытания (3800 ч) армированные оси практически не имели износа, в то время как серийные за это же время были заменены дважды, имея общий износ 3,6 мм. Стальные втулки, работавшие с армированными осями, изнашивались в 3 раза меньше, чем работавшие с серийными осями. Испытания же деталей гусениц тяжелого трактора Т-100 в условиях рядовой эксплуатации показали, что износостойкость армированных твердыми сплавами пальцев повышается в 19 — 22 раза, а втулок в 4,5 — 8 раз.

Испытания упрочненных осей ленточного транспортера показали, что износостойкость армированных в 30 — 40 раз выше, чем серийных закаленных.

Дополнительным примером служит 15-летний опыт упрочнения этим способом соединительных (замковых) муфт, работающих в экстремальных условиях гидроабразивного изнашивания, в 4 — 6 раз, при одновременном увеличении скорости проходки.

Многолетние исследования ученых разных стран и накопленный опыт свидетельствуют, что широкое применение покрытий, включающих твердые сплавы, позволяет во много раз увеличить срок службы быстроизнашивающегося оборудования, создавать практически неизнашиваемые и несменяемые детали, срок службы которых сопоставим с полным ресурсом машин.
А.В. ПОЛЯЧЕНКО,
В.В. ЕВСЕЕНКО,
И.П. ГОДЯЕВ
г. Москва

Последний раз редактировалось Admin; 23.07.2022 в 08:19.
poster444 вне форума   Ответить с цитированием 0
Старый 30.08.2015, 08:47   #2 (ссылка)
Робот
 
Аватар для СЦБот


Регистрация: 05.05.2009
Сообщений: 2,403
Поблагодарил: 0 раз(а)
Поблагодарили 73 раз(а)
Фотоальбомы: 0
Загрузки: 0
Закачек: 0
Репутация: 0

Тема: Тема перенесена


Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin
СЦБот вне форума   Ответить с цитированием 0
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
[02-1999] Проблема «колесо — рельс»: Заметки инженера-практика poster444 xx2 0 27.05.2015 22:52
[03-1999] Плазменное упрочнение колесных пар (опыт Московской дороги) poster444 xx2 0 26.05.2015 22:14
[05-1999] Плазменное упрочнение и парадоксы статистики poster444 xx2 0 24.05.2015 21:47
=Инструкция= ТИ ВНИИЖТ-0501-99 - Упрочнение элементов автосцепного устройства газопорошковой наплавкой на пропане Admin Вагоны и вагонное хозяйство 0 11.03.2013 21:28
[11-2011] Рекомендации сетевой школы передового опыта «Повышение эффективности лубрикации зоны “КОЛЕСО-РЕЛЬС”» Admin xx1 0 06.08.2012 22:44

Ответ


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Trackbacks are Вкл.
Pingbacks are Вкл.
Refbacks are Выкл.



Часовой пояс GMT +3, время: 18:37.

СЦБ на железнодорожном транспорте Справочник 
сцбист.ру сцбист.рф

СЦБИСТ (ранее назывался: Форум СЦБистов - Railway Automation Forum) - крупнейший сайт работников локомотивного хозяйства, движенцев, эсцебистов, путейцев, контактников, вагонников, связистов, проводников, работников ЦФТО, ИВЦ железных дорог, дистанций погрузочно-разгрузочных работ и других железнодорожников.
Связь с администрацией сайта: admin@scbist.com
Advertisement System V2.4