Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ДЕТАЛЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С ПОМОЩЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ПАСТ

Пиралова О.Ф.

Задача повышения эффективности работы железнодорожного транспорта не может быть ре­шена без совершенствования технологии ремонт­ного производства. Восстановление работоспособ­ности деталей с помощью сварочно-наплавочных операций требует меньших затрат по сравнению с изготовлением новых.

Одной из актуальных задач ремонта деталей подвижного состава в настоящее время является их устранение предельного износа. Большой объ­ем ремонтных работ, необходимых для поддержа­ния железнодорожных транспортных средств в исправном состоянии, требуетповышения экономичности ремонтных операций и увеличения сро­ка службы деталей. Решение такой задачи возмож­но при использовании новых технологических методов и средств.

Современный подход к проектированию про­цессов технологии ремонта требует рассмотрения не только каждой отдельно взятой операции, но и всех этапов процесса восстановления во взаимо­связи. Только при таком подходе к проектирова­нию возможно гарантировать оптимальность вы­бранных режимов технологических операций вос­становления деталей. Решение такой задачи за­труднено тем, что физические и химические явле­ния, происходящие в восстанавливаемых деталях на определенных этапах наплавочных операций, достаточно сложны, а математические выражения, которые описывают происходящие явления, чаще всего трудно поддаются анализу. Это усложняет составление комплексной математической моде­ли технологического процесса ремонта с учетом взаимовлияния операций и технологической на­следственности в процедурах оптимизации ука­занных операций.

В условиях деповского ремонта при восста­новлении изношенных деталей подвижного соста­ва наиболее часто применяются сварочно-наплавочные работы. Это обусловлено сравни­тельной простотой и универсальностью исполь­зуемого оборудования, широкими возможностями достижения требуемых эксплуатационных свойств восстанавливаемых элементов. При восстановле­нии изношенных частей детали масса, наносимого металла составляет 3 - 5% от общей массы дета­ли, а стоимость всего ремонта детали, как прави­ло, 10 - 30% стоимости новой детали.

Наплавляемый слой металла рабочей поверх­ности по износостойкости и твердости должен быть не ниже основного металла восстанавливае­мой детали и соответствовать требованиям техни­ческих условий эксплуатации. Это особенно каса­ется деталей, которые работают в условиях раз­личных видов трения. Для достижения требуемого качества в условиях современного ремонтного производства могут использоваться различные материалы, применение которых обусловлено ис­пользуемыми технологиями, которые в свою оче­редь зависят от возможностей имеющегося спе­циализированного оборудования, а также от фор­мы и размеров восстанавливаемых деталей.

Существующие методики определения режи­мов восстановления наиболее ответственных дета­лей подвижного состава, подвергающихся высо­ким удельным нагрузкам, требуют значительных затрат времени, индивидуального подхода к про­ектированию технологического процесса восста­новления.

Данная технология восстановления изношен­ных деталей транспортных единиц, может обеспе­чить для ремонтных предприятий экономию ис­пользуемых материалов, энергетических и трудо­вых ресурсов.

Чаще всего в практике восстановления мето­дом наплавки используются легирующие флюсы. Для достижения требуемых эксплуатационных и механических свойств в качестве легирующих добавок чаще всего выбирается хром и углерод, так как это наиболее широко используемые и наи­более дешевые элементы. В некоторых случаях используется бор, малое количество которого су­щественно влияет на свойства стали. Известны легирующие флюсы, состав которых основывается на низкокремнистом составе с добавками графи­та, феррованадия, феррониобия, феррохрома, си­ликатного натрия [1,2,3]. Для повышения износо­стойкости наплавленного металла при высоких контактных давлениях в такой флюс, в некоторых случаях добавляют ферробор. Введение во флюс этого химического соединения позволяет повы­сить износостойкость и твердость наплавленного металла. Известны легированные флюсы, состав которых основывается на высококремнистом на­плавочном флюсе с добавкой графита, сфенцирконового концентрата и борида хрома [4, 5]. В своем составе сфенциркон имеет окислы ниобия, танта­ла, циркония, которые составляют от 20 - 30% примесей, состоящих из окисей титана и алюми­ния, остальное - окись кремния.

Цирконий, ниобий, тантал, титан и хром явля­ются карбидообразующими элементами и, частич­но растворяясь в аустените, упрочняют его. При­чем бор, титан и цирконий способствуют измель­чению металлической основы. Такие соединения являются тугоплавкими и в момент кристаллиза­ции расплавленного металла работают как инокуляторы при первичной и вторичной кристаллизациях, что обуславливает мелкозернистое строение наплавленного металла, а также дезориентирует его структуру. Легирующие элементы - углерод, бор, ниобий, тантал, цирконий и титан в наплав­ленном слое образуют различные химические со­единения, равномерно распределенные по всему объему. Увеличение процентного содержания уг­лерода приводит к получению дефектов микро­структуры, которая способствует образованию микротрещин. При уменьшении процентного со­держания углерода отсутствует возможность по­лучения высокого значения твердости. Поэтому использование подобных легирующих флюсов при наплавке не всегда рационально. Кроме того, при наплавке в этом случае используется не весь флюс, и поэтому легирующие элементы невоз­можно использовать полностью.

Несмотря на все положительные характери­стики флюсов для восстановления поверхностей и легирования наплавленных слоев иногда целесообразнее использовать легирующие пасы. Ча­ще всего в их состав входят ферровольфрам, фер­рохром, феррованадий, графит серебристый и глицерин [4,5]. Глицерин применяется в качестве связующей добавки, и вводится после перемеши­вания всех ингредиентов. Полученная смесь должна просушиваться в течение длительного времени при повышенной температуре.

Для ремонтного производства наиболее оп­тимальным является вариант совмещения свойств легирующих флюсов и паст. Автором была разработана легирующая паста, которая должна состоять из смеси, включающую в себя рудный концентрат, графит серебристый, борид хрома и глицерин для связки ингредиентов. При изготовлении легирующей пасты для наплавки все перечисленные компоненты засыпаются в смеситель и перемешиваются, после чего добав­ляется глицерин с таким расчетом, чтобы полу­ченная смесь стала пастой соответствующей кон­систенции. Полученную массу наносят на восста­навливаемую поверхность и сушат. Наплавку целесообразнее производить с использованием стандартного флюса АН-348. Кристаллизация расплавленного металла в этом случае идет из большого числа центров - мельчайших частиц тугоплавких соединений, что способствует обра­зованию мелких дезориентированных кристал­лов. Образование этих соединений приводит к получению металла с более оптимальной струк­турой. Это подтверждают результаты экспери­ментов, проведенных на образцах, выполненных из стали 45 с использованием, предлагаемого состава легирующей пасты. Режимы наплавки во всех опытах были одинаковы. Это позволило со­хранить постоянную долю основного металла в наплавленном слое. Свойства наплавленного слоя оценивались по твердости и износостойко­сти. Определение твердости проводилось метода­ми Бринелля и Роквелла.

При восстановлении деталей подвижного состава, работающих в условиях полужидкой граничной смазки, следует учитывать, что их поверхностный слой должен оцениваться величи­ной износостойкости. Износостойкость зависит не только от твердости, но и от состава металла, его количества, формы поверхности и распреде­ления фаз в структуре. Структура наплавленного металла определяется его химическим составом и условиями охлаждения, поэтому перераспределе­ние фаз в структуре наплавленного металла при одних и тех же значениях твердости может ока­зать влияние на износостойкость. Износ детали является основным показателем ее работоспособ­ности и долговечности при эксплуатации. Высо­кая износостойкость достигается в случае полу­чения гетерогенной структуры наплавленного металла - мелких карбидных включений в более мягкой основе [6]. Степень изнашивания детали зависит от многих факторов: качества материала, механической и термической обработки, сборки и регулировки, качества смазки и условий экс­плуатации. Поэтому появилась необходимость в создании легирующей пасты, химический состав которой позволил бы получать заданные твер­дость и износостойкость восстановленной поверхности. В результате исследований и прове­денного эксперимента были получены модели позволяющие определить не только выбор состава химической смеси, которая позволяет достигнуть необходимых твердости и износо­стойкости, но и позволяющие предопределить значения твердости и износостойкости для сме­сей определенного состава. В результате микро­анализа наплавленных поверхностей эксперимен­тальных образцов не было обнаружено макро- и микротрещин, пор, крупных шлаковых включе­ний и зон несплавлений. Однако был выявлен незначительный перегрев в зоне термического влияния. Зона сплавления сорбитообразная, в средней части - сорбитомартенситная структура с карбидными включениями, у поверхности -пластинчатый мартенсит с участками зернистого сорбита.

В результате патентного поиска выявлены существующие пасты, легированные карбидообразующими элементами в виде ферросплавов, окислов и более сложных соединений и разрабо­тан новый химический состав легирующей пасты [7], а также получены модели, характеризующие влияние легирующих добавок пасты на твердость и износостойкость наплавленного металла. Про­веденные опыты подтвердили зависимость влия­ния от легирующих элементов на твердость и износостойкость.

При решении вопроса подбора химического состава пасты следует отметить, что легирован­ная паста является смесью легирующих добавок, обеспечивающих получение заданных свойств наплавленного слоя. При этом заданные свойства могут быть достигнуты при различном сочетании и количестве легирующих добавок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.  Авторское свидетельство 346069 СССР, МКИ В 23 К35/362. Флюс для наплавки. / Ю.Г. Ка­зак, А. Н. Воронков

2.  Авторское свидетельство 125346 СССР МКИ В 23 К35/ 362. Керамический флюс. / К.В. Бопрянский

3.  Авторское свидетельство 234691 СССР МКИ В 23 К35/ 362. Керамический флюс. / И.Н. Рябко

4.  Авторское свидетельство 345128 СССР МКИ В 23 К35/ 362. Флюс для наплавки. / Н.Г. Васильев, А. А. Рауба, А. А. Ражковский

5.  Авторское свидетельство 356720 СССР МКИ В 23 К35/ 362. Керамический флюс для наплавки. / А.А. Рауба, А. А. Ражковский, Н.Г. Васильев

6.  Журавлев Л.Г. Исследование износоустойчи­вых сталей при абразивном изнашивании в зависи­мости от состава, структуры и твердости. / Автореф. Дис., Свердловск, 1959. 22 с.

7.  Патент на изобретение 2209715 Зарегистри­рован в Гос. реестре изобретений РФ 10. 08. 2001 / О. Ф. Панасенко, А. А. Ражковский


Библиографическая ссылка

Пиралова О.Ф. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ДЕТАЛЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА С ПОМОЩЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛЕГИРУЮЩИХ ПАСТ // Современные наукоемкие технологии. – 2009. – № 9. – С. 134-137;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26602 (дата обращения: 28.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674