RU111049U1

RU111049U1 - DEVICE FOR RESTORING WRISTENED COMB OF WHEELS OF RAIL VEHICLES

Info

Publication number: RU111049U1
Application number: RU2011116837/02U
Authority: RU
Inventors: Борис Иванович Трошкин; Андрей Борисович Чухлебов; Виктор Алексеевич Кирейков; Юрий Донатович Новомейский
Original assignee: Борис Иванович Трошкин
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2011-12-10

Abstract

1. Устройство для восстановления изношенных гребней колес рельсовых транспортных средств, содержащее станину с приводом вращения колесной пары, сварочную головку, вертушку с наплавочной проволокой, узел электрошлаковой наплавки, состоящий из разъемного кристаллизатора в виде двух частей, прижимного элемента, включающего регулируемое основание, две подвижные подпружиненные каретки осевого и радиального прижимов, установленных на основаниях с продольной и поперечной передачами типа винт-гайка, приводимых в движение от маховиков, а прижимной элемент закреплен на горизонтальной оси, размещенной с возможностью взаимодействия с регулируемым основанием, для обеспечения самоустановки кристаллизатора на изделии, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит бункер для размещения комплексного флюса, содержащего механическую смесь сварочного флюса с наносодержащими оксидами d - металлов в комплексе или по отдельности, флюсопровод для подачи комплексного флюса в зону электрошлаковой наплавки и узел контроля уровня металлошлаковой ванны, индуктор для предварительного и постоянного нагрева обода колеса с гребнем, выполненный в виде скобы, термический узел, образующий теплоизолирующую рубашку в виде двух теплоизолирующих полукорпусов с возможностью их плотного взаимного соединения, выполненных по контуру обода колеса, включая гребень, и размещенными внутри них индуктором из двух половин и терморегулятором обода колеса, включая гребень. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве терморегулятора обода колеса используют стационарный пирометр Optris СТ. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в 1. A device for restoring worn wheel flanges of rail vehicles, comprising a bed with a wheel pair drive, a welding head, a spinner with a surfacing wire, an electroslag surfacing unit, consisting of a detachable mold in the form of two parts, a clamping element including an adjustable base, two movable spring-loaded carriages of axial and radial clamps mounted on bases with longitudinal and transverse screw-nut gears driven by flywheels, and when this element is mounted on a horizontal axis, placed with the possibility of interaction with an adjustable base, to ensure self-installation of the mold on the product, characterized in that it further comprises a hopper for placing a complex flux containing a mechanical mixture of a welding flux with nanosized d-metal oxides in a complex or separately, a flux line for supplying a complex flux to the zone of electroslag surfacing and a unit for controlling the level of the metal slag bath, an inductor for preliminary and continuous heating of the wheel rim with a ridge, made in the form of a bracket, a thermal unit forming a heat-insulating shirt in the form of two heat-insulating half-shells with the possibility of their tight mutual connection, made along the contour of the wheel rim, including the ridge, and placed inside them by an inductor of two halves and a rim temperature controller wheels, including flange. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that a stationary Optris ST pyrometer is used as a temperature regulator of the wheel rim. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that in

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, преимущественно к тяговому и грузовому составу магистрального и промышленного транспорта, а также может быть использована для восстановления других изношенных деталей в виде тел вращения.The utility model relates to railway transport, mainly to the traction and freight train of main and industrial vehicles, and can also be used to restore other worn parts in the form of bodies of revolution.

Известно устройство для восстановления гребней вагонных колес, содержащее смонтированные на станине две силовые стойки с опорами для установки колесной пары, привод вращения колесной пары, автомат дуговой сварки, бункер для флюса и нагревательный источник, при этом опоры для установки колесной пары выполнены по форме, обеспечивающие фиксацию колесной пары с ее буксами, привод вращения колесной пары расположен с противоположной относительно нагревательного источника стороны станины, при этом на выходном валу привода установлен с возможностью взаимодействия с поверхностью катания необрабатываемого колеса введенный в устройство шкив с фрикционным покрытием, а нагревательный источник выполнен бесконтактным в виде индуктора, снабженного средством принудительного охлаждения и смонтирован с возможностью регулировочного возвратно-поступательного перемещения вдоль станины и фиксации в заданном положении для установки его с технологическим зазором относительно обода обрабатываемого колеса колесной пары [Патент РФ 2093333, В23Р 6/00, 1996 г.].A device for restoring the crests of wagon wheels is provided, comprising two power racks mounted on a bed with supports for mounting a pair of wheels, a drive for rotating the pair of wheels, an arc welding machine, a flux hopper and a heating source, while the supports for installing the wheelset are shaped to provide fixing the wheel pair with its axle boxes, the wheel pair rotation drive is located on the side of the bed opposite to the heating source, and the drive shaft is installed with the possibility of In order to interact with the rolling surface of a non-machined wheel, a friction-coated pulley is inserted into the device, and the heating source is made non-contact in the form of an inductor equipped with forced cooling means and is mounted with the possibility of adjusting reciprocating movement along the bed and fixing in a predetermined position for installation with a technological gap relative to the rim of the machined wheel wheelset [RF Patent 2093333, B23P 6/00, 1996].

Известное устройство, как и предлагаемая полезная модель включает станину с приводом вращения восстанавливаемой колесной пары и нагревательный источник в виде индуктора, однако использование аналога для восстановления изношенных гребней колес не обеспечивает высокого качества металла наплавки и, следовательно повышенной ходимости восстановленной колесной пары.The known device, like the proposed utility model, includes a bed with a rotational drive of a restored pair of wheels and a heating source in the form of an inductor, however, the use of an analogue for restoring worn wheel flanges does not provide high quality surfacing metal and, therefore, increased mileage of the restored wheelset.

Известен способ восстановления изношенных гребней колес рельсовых транспортных средств, а также устройство, включающее вращение приводом восстанавливаемой пары вокруг горизонтальной оси и предварительный подогрев колеса, причем верхнюю часть изношенного гребня колеса удаляют, производят наплавку элетрошлаковым способом электродной проволокой с повышенным содержанием углерода и легирующих элементов, при этом одновременно с наплавкой производят отпуск наплавленного металла, а в качестве электродной проволоки используют проволоку Нп-30ХГСА [Патент РФ 2095211, В23К 9/04, В23Р 6/00, 1995 г.].A known method of restoring worn wheel flanges of rail vehicles, as well as a device comprising rotating a pair of wheels to be restored around a horizontal axis by a drive and preheating the wheel, the upper part of the worn wheel flange being removed, is electrofused with an electrode wire with a high content of carbon and alloying elements, this simultaneously with the surfacing produce tempering of the weld metal, and use wire as an electrode wire Np-30KhGSA [RF patent 2095211, B23K 9/04, B23P 6/00, 1995].

Общими у аналога и предлагаемой полезной модели являются привод вращения восстанавливаемой детали, предварительный подогрев колеса, удаление изношенного гребня, наплавка электрошлаковым способом, отпуск наплавленного металла. К недостаткам рассматриваемого аналога относится неудачно подобранные материалы для восстанавливаемого гребня колеса колесной пары и режимы термической обработки, не обеспечивающие оптимальных физико-механических и эксплуатационных характеристик восстановленной колесной пары.Common to the analogue and the proposed utility model are the drive of rotation of the restored part, pre-heating of the wheel, removal of the worn ridge, electroslag surfacing, tempering of the weld metal. The disadvantages of the considered analogue include poorly selected materials for the restored wheel flange of the wheelset and heat treatment modes that do not provide the optimal physical, mechanical and operational characteristics of the restored wheelset.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков и техническим результатам является известное устройство для восстановления изношенных гребней колес рельсовых транспортных средств, содержащее станину с приводом вращения колесной пары, сварочную головку, вертушку с наплавочной проволокой, а дополнительно оно содержит узел для электрошлаковой наплавки, состоящий из разъемного кристаллизатора в виде двух частей, прижимного элемента, включающего регулируемое основание, две подвижных подпружиненных каретки осевого и радиального прижимов, установленных на основаниях с продольной и поперечной передачами винт-гайка, приводимых в движение от маховиков, а прижимной элемент закреплен на горизонтальной оси, размещенный с возможностью взаимодействия с регулируемым основанием, для обеспечения самоустановки кристаллизатора на изделии [Свидетельство на полезную модель РФ 5941, В23К 35/30, 1996 г.].Closest to the proposed utility model in terms of the set of essential features and technical results is a known device for restoring worn wheel flanges of rail vehicles, comprising a bed with a wheel pair rotation drive, a welding head, a spinner with a surfacing wire, and additionally it contains an assembly for electroslag surfacing, consisting of a detachable mold in the form of two parts, a clamping element including an adjustable base, two movable spring-loaded axial and radial clamps carriages mounted on bases with longitudinal and transverse screw-nut gears driven by flywheels, and the clamping element is mounted on a horizontal axis, placed with the possibility of interaction with an adjustable base, to ensure self-installation of the mold on the product [Certificate on Utility Model of the Russian Federation 5941, V23K 35/30, 1996].

Общими у аналога-прототипа и предлагаемой полезной модели являются станина с приводом вращения колесной пары, сварочная головка, вертушка с наплавочной проволокой, узел для электрошлаковой наплавки, состоящий из разъемного кристаллизатора в виде двух частей, прижимного элемента, включающего регулируемое основание, две подвижных подпружиненных каретки осевого и радиального прижимов, установленных на основаниях с продольной и поперечной передачами типа винт-гайка, узел предварительного подогрева колеса, включая гребень, узел наплавки электрошлаковым способом и их взаимодействию предлагаемая полезная модель и полезная модель-аналог совпадают, а использование известной полезной модели в условиях промышленного производства подтвердило высокие эксплуатационные характеристики, но выявлены и некоторые недостатки ее применения, особенно нестабильность структуры и микроструктуры материала восстановленного гребня; отсюда - недостаточная надежность в отношении ходимости восстановленных колесных пар, темпов износа беговой дорожки на различных участках обода и гребня.The prototype analogue and the proposed utility model have in common a bed with a wheel drive, a welding head, a spinner with a surfacing wire, an assembly for electroslag surfacing, consisting of a detachable mold in the form of two parts, a clamping element including an adjustable base, two movable spring-loaded carriages axial and radial clamps mounted on bases with longitudinal and transverse screw-nut gears, wheel preheat assembly, including flange, surfacing assembly the electroslag method and their interaction, the proposed utility model and the utility analogue model coincide, and the use of the known utility model in industrial production has confirmed high performance, but some disadvantages of its application have been identified, especially the instability of the structure and microstructure of the material of the restored ridge; hence the lack of reliability with respect to the mileage of reconditioned wheelsets, the wear rate of the treadmill in various sections of the rim and ridge.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности восстановленных гребней колесных пар и эксплуатационных свойств восстановленных колесных пар.The technical result of the proposed utility model is to increase the reliability of the restored ridges of the wheelsets and the operational properties of the restored wheelsets.

Технический результат достигается путем использования дополнительного узла контроля за состоянием уровня металлошлаковой ванны, механизма регулирования термических условий процесса получения восстанавливаемых гребней, особенно на стадии их охлаждения и современные наносодержащие материалы в составе комплексного наплавочного флюса.The technical result is achieved by using an additional control unit for the level of the metal-slag bath, a mechanism for regulating the thermal conditions of the process of obtaining restored ridges, especially at the stage of their cooling, and modern nanosized materials as part of a complex surfacing flux.

Существенное повышение ходимости колесной пары за счет улучшения наплавленного слоя в результате шлакового переплава обеспечивается созданием измельченной структуры материала гребня и контролируемой термической обработкой восстановленной детали.A significant increase in wheel pair mileage due to the improvement of the deposited layer as a result of slag remelting is ensured by the creation of a crushed ridge material structure and controlled heat treatment of the restored part.

Предлагаемая полезная модель содержит станину с приводом вращения колесной пары, сварочную головку, вертушку с наплавочной проволокой, узел электрошлаковой наплавки, состоящий из разъемного кристаллизатора в виде двух частей, прижимного элемента, включающего регулируемое основание, две подвижных подпружиненных каретки осевого и радиального прижимов, установленных на основаниях с продольной и поперечной передачами типа винт-гайка, приводимых в движение от маховиков, а прижимной элемент закреплен на горизонтальной оси, размещенной с возможностью взаимодействия с регулируемым основанием, для обеспечения самоустановки кристаллизатора на изделии, бункер для размещения комплексного флюса, флюсопровод для подачи комплексного флюса в зону электрошлаковой наплавки и узел контроля уровня металлошлаковой ванны, при этом комплексный флюс включает механическую смесь стандартного сварочного флюса, например АН-8, с наносодержащими оксидами d - металлов в любом сочетании или по отдельности; индуктор для предварительного подогрева и затем постоянного нагрева обода колеса, включая гребень, выполненный в виде скобы, охватывающий восстанавливаемую деталь; термический узел образующий теплоизолирующую рубашку в виде двух теплоизолирующих полукорпусов с возможностью их плотного взаимного соединения, выполненных по контуру обода колеса, включая гребень, и размещенных внутри них индукторами и терморегуляторами обода колеса, включая гребень. При этом в качестве терморегулятора рабочего пространства узла терморегулирования используют стационарный пирометр Optris CT; в качестве узла контроля уровня металлошлаковой ванны используют лазерный датчик с дискретным выходом Baumer ONDK14 и преобразователь напряжения ПН-ГР-Х контроллера, а в качестве d - металлов используют ванадий, титан, гафний, ниобий, тантал, цирконий в виде оксидов и/или их смеси в различных соотношениях.The proposed utility model comprises a bed with a wheel pair drive, a welding head, a spinner with a surfacing wire, an electroslag surfacing unit consisting of a detachable mold in the form of two parts, a clamping element including an adjustable base, two movable spring-loaded axial and radial clamp carriages mounted on bases with longitudinal and transverse screw-nut gears driven by flywheels, and the clamping element is fixed on a horizontal axis, placed with the ability to interact with an adjustable base, to ensure self-installation of the mold on the product, a hopper for placing a complex flux, a flux line for supplying a complex flux to the zone of electroslag surfacing and a unit for controlling the level of a metal-slag bath, while the complex flux includes a mechanical mixture of a standard welding flux, for example AN-8 with nanosized oxides of d - metals in any combination or separately; an inductor for preheating and then continuously heating the rim of the wheel, including a ridge made in the form of a bracket covering the restored part; a thermal unit forming a heat-insulating jacket in the form of two heat-insulating half-bodies with the possibility of their tight mutual connection, made along the contour of the wheel rim, including the flange, and placed inside them by inductors and temperature regulators of the wheel rim, including the flange. At the same time, a stationary Optris CT pyrometer is used as a temperature regulator of the working space of the temperature control unit; a laser sensor with a discrete output Baumer ONDK14 and a voltage converter PN-GR-X of the controller are used as a node for monitoring the level of a metal-slag bath, and vanadium, titanium, hafnium, niobium, tantalum, zirconium in the form of oxides and / or them are used as d-metals mixtures in various ratios.

Для пояснения предлагаемого устройства приведены следующие условные чертежи: Фиг.1 - общий вид устройства; Фиг.2 - наплавочный блок; Фиг.3 - узел контроля уровня металлошлаковой ванны; Фиг.4 - узел терморегулирования.To explain the proposed device the following conditional drawings are given: Figure 1 - general view of the device; Figure 2 - surfacing block; Figure 3 - site control level metallurgical bath; Figure 4 - node temperature control.

На фиг.1 изображено устройство в сборе. Устройство содержит станину 1 с приводом вращения колесной пары 2 и сварочной головкой 3 с узлом коррекции электрода 4 и вертушкой для наплавочной проволоки 5. В устройство входит кристаллизатор 6 связанный через горизонтальную ось 7 с регулируемым основанием 8, прикрепленным к подвижной каретке 9 осевого прижатия через четыре шпильки 10. Прижимное устройство, обеспечивающее постоянный контакт рабочих поверхностей кристаллизатора с ободом колеса состоит из подвижных кареток 9 осевого и радиального прижимов кристаллизатора к ободу колеса, пружинных устройств 11, направляющих 12, промежуточных оснований 13, продольной и поперечной передач типа винт-гайка 14, приводимых в движение от маховиков 15. Прижимное устройство собрано на отдельном основании 16 при помощи стоек из уголков 17, к которым так же монтируется индуктор 21. Колесная пара 18 предварительно размещена на опорах. Бункер для размещения комплексного флюса 19 закреплен на горизонтальной балке 20, а узел терморегулирования смонтирован на тележке 22 с возможностью перемещения его в рабочее положение по направляющим 31.Figure 1 shows the device assembly. The device comprises a frame 1 with a rotary wheel pair drive 2 and a welding head 3 with an electrode correction unit 4 and a spinner for the surfacing wire 5. The mold includes a mold 6 connected through a horizontal axis 7 with an adjustable base 8 attached to the axial pressure carriage 9 through four studs 10. A clamping device that provides constant contact of the working surfaces of the mold with the wheel rim consists of movable carriages 9 of axial and radial clamps of the mold to the wheel rim, p supper devices 11, guides 12, intermediate bases 13, longitudinal and transverse screw-nut gears 14, driven by flywheels 15. The pressing device is assembled on a separate base 16 using racks from corners 17, to which the inductor 21 is also mounted. Wheel pair 18 is previously placed on the supports. The hopper for accommodating the complex flux 19 is mounted on a horizontal beam 20, and the temperature control unit is mounted on a trolley 22 with the possibility of moving it to the working position along the guides 31.

На фиг.2 схематически показан наплавочный блок. Наплавочный блок включает бункер для размещения комплексного флюса 19 с флюсопроводом 23, вертушку для наплавочной проволоки 5, сварочную головку 3, узел коррекции электрода 4, кристаллизатор для наплавляемого металла 6, индуктор 21, затравочную пластину 26.Figure 2 schematically shows a surfacing block. The surfacing block includes a hopper for accommodating the complex flux 19 with the flux conductor 23, a spinner for the surfacing wire 5, a welding head 3, an electrode correction unit 4, a mold for the deposited metal 6, an inductor 21, and a seed plate 26.

На фиг.3 показан узел контроля уровня металлошлаковой ванны, который включает лазерный датчик с дискретным выходом Baumer OEDK14 25, определяющий наличие и уровень металла в металлошлаковой ванне 24 и подающее сигнал на вращение или остановку обрабатываемой колесной пары 18.Figure 3 shows the node level control of the metal-slag bath, which includes a laser sensor with discrete output Baumer OEDK14 25, which determines the presence and level of metal in the metal-slag bath 24 and gives a signal to rotate or stop the machined wheelset 18.

На фиг.4 представлен узел терморегулирования. Узел терморегулирования включает теплоизолирующую рубашку из большого 27 и малого 28 полукорпусов с возможностью их взаимного перемещения путем поворота вокруг оси относительно большого полукорпуса, теплоизоляторы 29 и индуктор 30 из двух половин, размещенный на внутренней стороне каждого полукорпуса; корпуса закреплены на тележке 22, с возможностью перемещения по направляющим 31 в исходное (фиг.1) и рабочее (фиг.4) положения; в большой полукорпус вмонтирован датчик пирометра Optris СТ32.Figure 4 presents the node temperature control. The temperature control unit includes a heat-insulating jacket of large 27 and small 28 half-bodies with the possibility of their mutual movement by rotation about an axis of a relatively large half-body, heat insulators 29 and an inductor 30 of two halves located on the inner side of each half-body; the case is mounted on a trolley 22, with the possibility of moving along the rails 31 to the original (figure 1) and working (figure 4) position; Optris CT32 pyrometer sensor is mounted in a large half-housing.

Предлагаемое устройство работает следующим образом: подготовленную к восстановлению колесную пару 18 устанавливают на опоры и вводят в зацепление с приводом 2, водоохлаждаемый кристаллизатор 6 подводят к восстанавливаемому гребню колеса вращением маховиков 15 за счет передач типа винт-гайка 14 и поджимают по торцевой поверхности в осевом направлении и по цилиндрической поверхности беговой дорожки колеса в радиальном направлении. Во время подвода и предварительного поджатия к колесу пружинные устройства 11 зафиксированы стопорными болтами. Затягиванием и отпусканием гаек на шпильках 10 регулируют положение кристаллизатора 6 на колесе до такого, в котором рабочие поверхности совпадают по всей площади контакта.The proposed device operates as follows: the wheelset 18 prepared for restoration is mounted on the supports and engaged with the drive 2, the water-cooled mold 6 is brought to the wheel ridge being restored by rotation of the flywheels 15 due to screw-nut gears 14 and axially pressed along the end surface and on the cylindrical surface of the treadmill of the wheel in the radial direction. During the supply and preliminary preload to the wheel, the spring devices 11 are fixed with locking bolts. By tightening and loosening the nuts on the studs 10, the position of the mold 6 on the wheel is adjusted to such that the working surfaces coincide over the entire contact area.

При этом основная часть разъемного кристаллизатора обеспечивает уплотнение ванн расплавленных металла и шлака по цилиндрической беговой дорожке колеса, а вторая часть кристаллизатора прижимается по торцевой поверхности колеса и предотвращает вытекание расплавленных металла и шлака по торцу колеса. Общая высота кристаллизатора зависит от высоты восстанавливаемой реборды и составляет 180-200 мм, с учетом необходимости выполнить по окончании наплавки замок за счет повышения уровней ванн при выключенном вращении детали.In this case, the main part of the detachable mold provides a seal of the baths of molten metal and slag along the cylindrical treadmill of the wheel, and the second part of the mold is pressed along the end surface of the wheel and prevents the molten metal and slag from flowing out along the end of the wheel. The overall height of the mold depends on the height of the restored flanges and is 180-200 mm, taking into account the need to lock at the end of surfacing by increasing the levels of the baths with the part turned off.

Предварительная регулировка положения кристаллизатора на колесе, выполнена в виде крепления кристаллизатора к основанию 8 через четыре шпильки с гайками 10 и пары промежуточных оснований 13.The preliminary adjustment of the position of the mold on the wheel is made in the form of mounting the mold to the base 8 through four studs with nuts 10 and a pair of intermediate bases 13.

При необходимости подкорректировать полноту прижима кристаллизатора 6 к поверхностям колеса, регулировку выполняют при помощи промежуточных оснований 13. По окончанию регулировки основания стопорят болтами. Дополнительным элементом, обеспечивающим самоустановку кристаллизатора на колесе в процессе наплавки, является крепление его через горизонтальную ось 7. После этого кристаллизатор отводят на небольшое расстояние от колеса, включают его вращение и производят подогрев под наплавку с помощью индуктора 21, охватывающего обод колеса, включая гребень. Вращение выключают, прижимают кристаллизатор к колесу в двух взаимно перпендикулярных направлениях, поворотом маховиков 15 двумя передачами типа винт-гайка 14 с достаточно мощными прижимными устройствами 11, достигают необходимого усилия прижатия кристаллизатора предотвращающим вытекание расплавленных металла и шлака. При этом стопорные болты ослабляют и отводят от подвижных кареток 9. Производят прихватку затравочной пластины 26 (фиг.2), вводят ее на нужную глубину в кристаллизатор и на ней начинают процесс наплавки. По мере стабилизации электрошлакового процесса, положение электродной проволоки в полости кристаллизатора корректируют при помощи узла коррекции 4 (фиг.1). Включают вращение детали и производят наплавку гребня с подготовкой замка на ходу, не прерывая процесса. Состояние металлошлаковой ванны контролируют в процессе наплавки с помощью узла контроля уровня металлошлаковой ванны (фиг.3). Замок выполняется при выключенном вращении детали путем заполнения кристаллизатора по высоте до верхней кромки.If necessary, adjust the completeness of the mold 6 clamping to the wheel surfaces, the adjustment is carried out using intermediate bases 13. At the end of the adjustment, the bases are locked with bolts. An additional element that ensures self-assembly of the mold on the wheel during surfacing is its fastening through the horizontal axis 7. After that, the mold is removed a short distance from the wheel, it is turned on and heated for welding using an inductor 21 covering the wheel rim, including the flange. The rotation is turned off, the mold is pressed against the wheel in two mutually perpendicular directions, by turning the flywheel 15 in two gears of the screw-nut type 14 with sufficiently powerful clamping devices 11, the necessary force is pressed to compress the mold preventing leakage of molten metal and slag. At the same time, the locking bolts are loosened and removed from the movable carriages 9. They grab the seed plate 26 (FIG. 2), introduce it to the desired depth in the mold, and the surfacing process begins on it. As the electroslag process stabilizes, the position of the electrode wire in the cavity of the mold is adjusted using the correction unit 4 (Fig. 1). Turn on the rotation of the part and produce the ridge surfacing with the preparation of the lock on the go, without interrupting the process. The condition of the metal-slag bath is monitored during the surfacing process using the level control unit of the metal-slag bath (Fig. 3). The lock is performed when the rotation of the part is turned off by filling the mold in height to the upper edge.

По окончанию наплавки, кристаллизатор 6 отводят от наплавленного гребня, включают вращение и выравнивают температуру обода с помощью индуктора 21 после этого колесо с наплавленным гребням помещают в теплоизолирующую рубашку.At the end of surfacing, the mold 6 is removed from the weld ridge, the rotation is turned on, and the temperature of the rim is aligned with the inductor 21, after which the wheel with the weld ridges is placed in a heat-insulating jacket.

Пример конкретного выполнения. С использованием заявляемого устройства в условиях КТЦ ТНЦ СО РАН г.Томск была восстановлена партия ведущих, наиболее быстоизнашиваемых колесных пар электровоза ВЛ-80 для последующих промышленных испытаний в одном из управлений железных дорог РЖД.An example of a specific implementation. Using the inventive device, the party of the leading, most rapidly wearing wheel pairs of the VL-80 electric locomotive for subsequent industrial tests in one of the departments of the Russian Railways railways was restored in the conditions of the CTC of the Tomsk Scientific Center SB RAS Tomsk.

Оборудование комплектовалось в виде двух установок с приводом вращения колесных пар.The equipment was completed in the form of two units with a wheel drive rotation drive.

Первая установка предназначается для подготовки колесной пары к восстановлению, т.е. в удалении замасленных, грязевых отложений с внутренней поверхности обода колеса, срезке 2/3 верхней части изношенных гребней со скоростью резки 12-15 м/час, их выравнивании с последующей очисткой поверхности реза от остатков грата и загрязнений механической металлической щеткой.The first installation is intended to prepare the wheelset for recovery, i.e. in removing oily, mud deposits from the inner surface of the wheel rim, cutting 2/3 of the upper part of the worn ridges with a cutting speed of 12-15 m / h, leveling them, followed by cleaning the cut surface from grit residue and dirt with a mechanical wire brush.

Колесная пара с установки подготовки переносится кран-балкой на вторую установку для восстановления, на которой расположены наплавочный автомат с индуктором подогрева и термический узел.The wheelset from the preparation installation is transferred by a crane beam to the second installation for recovery, on which are located a surfacing machine with a heating inductor and a thermal unit.

Процесс восстановления осуществляется следующим образом: кристаллизатор подводится к гребню бандажа колесной пары при помощи передачи типа винт-гайка вращением маховиков и прижимается с помощью пружин. Перед началом процесса восстановления подводится наплавочная проволока и засыпается слой флюса во флюсоприемник. При восстановлении применялся флюс АН-8 и наплавочная проволока Нп-30ХГСА диаметром 4 мм. Предварительно указанный флюс смешивается с наносодержащими оксидами V₂O₅, Nb₂O₅, Ta₂O₅, ТiO₂, ZrO₂, НfO₂ размером 30-60 нм в произвольном соотношении между собой, но в сумме 10% вес от количества флюса, который размещается в бункере для комплексного флюса. При нажатии кнопки «пуск» загорается дуга и начинается процесс плавления шлака и накопления его необходимого количества. Процесс переходит в электрошлаковый режим и включается вращение колесной пары. Скорость наплавки составляет 2,83 м/час, ток наплавки - 450-480 А, напряжение при наплавке 35-45 В.The restoration process is carried out as follows: the mold is brought to the ridge of the wheel pair brace by means of a screw-nut type transmission by rotation of the flywheels and pressed by means of springs. Before the start of the recovery process, a surfacing wire is brought in and the flux layer is poured into the flux receiver. During restoration, an AN-8 flux and an Np-30KhGSA surfacing wire with a diameter of 4 mm were used. The previously specified flux is mixed with nanosized oxides V ₂ O ₅ , Nb ₂ O ₅ , Ta ₂ O ₅ , TiO ₂ , ZrO ₂ , HfO _{2 of} size 30-60 nm in an arbitrary ratio to each other, but in the amount of 10% by weight of the amount of flux , which is placed in the bunker for complex flux. When the “start” button is pressed, the arc lights up and the process of slag melting and accumulation of its required amount begins. The process goes into electroslag mode and the wheelset rotates. The surfacing speed is 2.83 m / h, the surfacing current is 450-480 A, and the surfacing voltage is 35-45 V.

Шлаковый режим наплавки и исключение дугового процесса заключается в использовании температуры расплава шлака для последующего расплавления наплавочной проволоки и затем совмещения металлошлаковой ванны на ободе колеса в зоне восстанавливаемого гребня.The slag mode of surfacing and the exclusion of the arc process consists in using the temperature of the slag melt for subsequent melting of the surfacing wire and then combining the metal-slag bath on the wheel rim in the area of the restored ridge.

Для обеспечения температурного режима наплавки и отпуска металла на обод колеса устанавливается индуктор в виде скобы, который предварительно перед наплавкой нагревает обод колеса до температуры 200-250°С, а затем обод с восстановленным гребнем до температуры 450-580°С непрерывно до окончания процесса восстановления всего гребня.To ensure the temperature regime of metal deposition and tempering, an inductor in the form of a bracket is mounted on the wheel rim, which preheats the wheel rim to a temperature of 200-250 ° C before surfacing, and then the rim with the restored ridge to a temperature of 450-580 ° C continuously until the restoration process is completed whole crest.

После завершения процесса шлаковой наплавки всего изношенного гребня колеса и формирования замка, на колесо устанавливается термический узел, который сначала перемещается из исходного положения в рабочее по направляющим, затем полукорпуса плотно совмещаются друг с другом путем поворота вокруг оси, при этом индуктор термического узла совмещается с ободом и восстанавливаемым гребнем, и охлаждают в теплоизолирующей рубашке до температур 60-100°С, поддерживая с помощью индуктора скорость охлаждения 100°С/час, при этом температура восстановленного изделия контролируется встроенным в один из полукорпусов датчиком пирометра.After completing the process of slag surfacing of the entire worn wheel flange and forming the lock, a thermal unit is installed on the wheel, which first moves from the initial position to the working position along the guides, then the half-bodies are tightly aligned with each other by rotation around the axis, while the thermal unit inductor is aligned with the rim and a reconstructed ridge, and cooled in a heat-insulating jacket to temperatures of 60-100 ° C, maintaining a cooling rate of 100 ° C / h using an inductor, while the temperature was restored The product is monitored by a pyrometer sensor integrated in one of the half-shells.

Указанные режимы электрошлаковой наплавки и последующей тетмической обработки получены экспериментальным путем.The indicated modes of electroslag surfacing and subsequent heat treatment were obtained experimentally.

Полученные с использованием предлагаемого устройства восстановленные колесные пары были подвергнуты ультразвуковой дефектоскопии: признана 100% пригодность к эксплуатации, дефектов не обнаружено. При металлографическом исследовании наплавленного металла и околошовной зоны дефектов также не обнаружено. Замеры твердости на темплетах, вырезанных из наплавленного колеса показали равномерность структуры по сечению, а твердость составила HRC 30-32 ед.Obtained using the proposed device restored wheelsets were subjected to ultrasonic inspection: recognized as 100% serviceability, no defects were found. During a metallographic examination of the deposited metal and the heat-affected zone, no defects were also detected. Hardness measurements on the templates cut from the weld wheel showed a uniform cross-sectional structure, and the hardness was HRC 30-32 units.

Восстановленные колесные пары отправлены на эксплуатационные испытания.The restored wheel sets are sent for operational tests.

Claims

1. A device for restoring worn wheel flanges of rail vehicles, comprising a bed with a wheel pair drive, a welding head, a spinner with a surfacing wire, an electroslag surfacing unit, consisting of a detachable mold in two parts, a clamping element including an adjustable base, two movable spring-loaded carriages of axial and radial clamps mounted on bases with longitudinal and transverse screw-nut gears driven by flywheels, and when this element is mounted on a horizontal axis, placed with the possibility of interaction with an adjustable base, to ensure self-installation of the mold on the product, characterized in that it further comprises a hopper for placing a complex flux containing a mechanical mixture of a welding flux with nanosized d-metal oxides in a complex or separately, a flux line for supplying a complex flux to the zone of electroslag surfacing and a unit for controlling the level of the metal slag bath, an inductor for preliminary and continuous heating of the wheel rim with a ridge, made in the form of a bracket, a thermal unit forming a heat-insulating shirt in the form of two heat-insulating half-shells with the possibility of their tight mutual connection, made along the contour of the wheel rim, including the ridge, and placed inside them by an inductor of two halves and a rim temperature controller wheels, including flange.

2. The device according to claim 1, characterized in that a stationary Optris ST pyrometer is used as a temperature regulator of the wheel rim.

3. The device according to claim 1, characterized in that the laser sensor with discrete output Baumer OHDK14 and the voltage converter PN-GR-X of the controller are used as a node for monitoring the level of the metal slag bath.