PL210393B1 - Sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni części maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni części maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą, zwłaszcza wałów i osi, w szczególności stosowanych w kolejnictwie.

Podstawowym problemem który należy rozwiązać projektując maszyny i urządzenia jest zużycie elementów postępujące w wyniku nakładania się różnych czynników. Szczególnie narażone są powierzchnie elementów będących względem siebie w ruchu. Wzajemne oddziaływanie powierzchni, różnego rodzaju zanieczyszczeń, par i zmienne warunki termiczne powodują intensywne zużywanie się warstw powierzchniowych. Głównym czynnikiem w procesie zużycia trybologicznego jest kształt geometryczny powierzchni i jej sposób obróbki mechanicznej. Przy czym nawet najdokładniejsze polerowanie powierzchni tylko redukuje działanie niekorzystnych czynników. Także stosowanie różnego rodzaju smarów, olejów czy systemów zwiększających poślizg jest tylko półśrodkiem odsuwającym w czasie uszkodzenie elementu. Czynnikiem przyś pieszają cym zuż ycie powierzchni jest zjawisko frettingu, czyli zjawisko ścierania współpracujących powierzchni przez odrywane z nich drobne cząstki. To swoiste ścierniwo tworzą oderwane w wyniku działania sił tarcia cząstki powierzchni metali i tlenki tych ż e metali.

Zjawiska te są szczególnie widoczne w kolejnictwie. Są przeszkodą w konstrukcji zestawów osiowych o zmiennym rozstawie kół, co z kolei powoduje konieczność przeładowywania dużych ilości towarów na stacjach granicznych pomiędzy terytoriami o innym rozstawie torów.

Sposobem na ograniczenie tych szkodliwych zjawisk jest stosowanie warstw wykonanych z różnego rodzaju brązów czyli stopów opartych o mied ź . Są one uż ywane w łożyskach ślizgowych wielu urządzeń. Ich wadą jest jednak ograniczona szybkość wzajemnego przemieszczania się elementów. Innym sposobem jest uszlachetnianie powierzchniowe stali, która jest zasadniczym materiałem konstrukcyjnym większości maszyn i urządzeń, zwiększające odporność na zużywanie. Znane są od wieków metody hartowania powierzchniowego i obróbki cieplno-chemicznej, jak na przykład nawęglanie, azotowanie i tym podobne.

Podobne efekty otrzymuje się stosując tytanowanie lub chromowanie dyfuzyjne. Metody nakładania i składy substancji uszlachetniających są przedmiotem wielu publikacji. I tak, na przykład w japońskim opisie patentowym nr JP 59219469 przedstawiono sposób uszlachetniania powierzchni współpracujących przez nałożenie warstwy złożonej z dwutlenku cynku, tlenku chromu i węglanu wolframu.

W japoń skim opisie patentowym nr JP 9241818 opisano metodę pokrywania powierzchni turbiny gazowej warstwą węglanu chromu. Natomiast w amerykańskim opisie patentowym nr US 6387543 opisano sposób uszlachetniania powierzchni metalowych metodą dyfuzji stopem zawierającym aluminium, chrom, żelazo i miedź.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu obróbki powierzchniowej współpracujących elementów maszyn i urządzeń ograniczającego wpływ zjawisk frettingu trybokorozji na zużycie części maszyn poddanych wysokim i zmiennym w czasie obciążeniom.

Wszystkie te metody niestety nie sprawdzają się w warunkach obciążeń występujących w układach koło - oś wagonów kolejowych.

Istotą wynalazku jest sposób eliminacji zjawisk frettingu trybokorozji na powierzchni części maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą, zwłaszcza kolejowych zestawów osiowych, polegający na nałożeniu metodą galwaniczną warstwy chromu technicznego o grubości od 0,2 do 1,1 mm na uprzednio odtłuszczone powierzchnie czopów. Kolejnym istotnym elementem jest dokonanie pomiarów i badań pod kątem występowania rozwarstwień i stref nieprzylegania warstwy chromu do powierzchni stalowej. Żądany wymiar otrzymuje się w wyniku szlifowania i polerowania uszlachetnionej strefy osi.

Podany niżej przykład objaśnia sposób obróbki części osi według wynalazku.

Walcową część osi wału przygotowano do chromowania wykonując następujące operacje:

1. Zaniżono wymiar średnicy czopa o około 0,6 mm przez obróbkę skrawaniem.

2. Powierzchnię poddano szorstkowaniu przez obróbkę strumieniem elektrokorundem.

3. Odtłuszczono powierzchnię czterochloroetylenem.

4. Oczyszczono zszorstkowaną powierzchnię metodą ultradźwiękową.

Następną operacją jest znany proces galwanicznego nakładania chromu. Proces ten prowadzono do uzyskania naddatku około 0,1 mm na stronę. Ważną operacją jest sprawdzenie czopa mePL 210 393 B1 todą badań ultradźwiękowych, pod kątem występowania rozwarstwień i stref braku połączenia warstw metali.

W celu uzyskania nominalnego wymiaru czop poddano procesom szlifowania i polerowania znanymi metodami.

Zastosowanie metody wielokrotnie podnosi wytrzymałość powierzchni na uszkodzenie w wyniku występowania uszkodzeń pochodzenia trybologicznego i frettingu.

Claims (3)

1. Sposób eliminacji zjawisk frettingu i trybokorozji na powierzchni części maszyn bezpośrednio współpracujących ze sobą, zwłaszcza wałów i osi, w szczególności stosowanych w kolejnictwie, znamienny tym, że na uprzednio odtłuszczone powierzchnie czopów osi nakłada się znaną metodą galwaniczną warstwy chromu technicznego o grubości od 0,2 do 1,1 mm.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po galwanizacji dokonuje się pomiarów i badań pod kątem występowania rozwarstwień i stref nieprzylegania warstwy chromu do powierzchni stalowej.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że żądany wymiar otrzymuje się w wyniku szlifowania i polerowania uszlachetnionej strefy osi.