SU1157089A1 - Способ восстановлени деталей - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ преимущественно железно/ ./ дорожных колес, включающий наплавку изношенной части, удаление шлака с одновременной механической обработ- i кой наплавленной поверхности и охлаждение , отлич ающийс  тем, что, с целью повышени  долговечности колес, после наплавки осуществл ют охлаждение до достижени  наплавленным металлом 550-580 С производ т механическую обработку поверхности пр молинейного участка профил  гребн , а после достижени  наплавленной поверхностью 200-250 С производ т механическую обработку криволинейного участка профил  гребн . ,

Description

Изобретение относитс  к железно дорожному транспорту, преимуществе к т говому и грузовому составу магистрального и промьплленного транс порта. Известен способ термомеханическ обработки поверхностей, при котором поверхность подвергают операции выглаживани  путем пластического деформировани  специальны - инструментом и наклепу, при этом с целью интенсификации процесса выглаживани  и увеличени  упрочненного сло  инструменту придают сложное движение относительно обрабатываемой поверхности Q . Однако технологический процесс данного способа не содержит операции удалени  шлаковой корки, кроме того, схема движени  упрочн ющего инструмента практически неосуществима . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ восстановлени  изношенных цилиндрических деталей путем наплавки с одновременной обработкой наплавленной поверхности накатными роликами По известному способу процесс напла ки совмещаетс  с обработкой двум  н катными роликами наплавл емой поверхности. С целью улучшени  физико-механических свойств и снижени  шероховатости поверхности обкатка производитс  диаметрально противоположньми роликами, смещенньми на шаг наплавки и перемещающимис  вдоль продольной оси детали При этом усилие давлени  первого по ходу ролика больше второго . Известному способу присущи следующие недостатки: глубина наклепа стали от накатки не превьштает 0,81 ,2 мм, твердость возрастает не более чем на 25-30%,. что совершенно недостаточно, кроме того, согласно способу не производитс  термическа  обработка. Целью изобретени   вл етс  новышение долговечности -колес. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу восстановлени  деталей преимущественно железнодорожных колес.,включающему наплавку изношенной части, удаление шлака с одновременной механической обработкой наплавленной поверхности после наплавки осуществл ют охлаждение , затем при достижении наплавленным металлом 550-580°С производ т механическую обработку поверхности пр молинейного участка профил  гребн , а после дост.ижени  наплавленной поверхностью 200-250С производ т механическую обработку криволинейного участка профил  гребн . Сущность предлагаемого способа заключаетс  в наплавке порошковой марганцовистой проволокой двухэлектродным методом. Дл  формировани  наплавленного сло  электроды смещены в поперечном направлении. Режимы наплавки подобраны так, чтобы слой формировалс  за один оборот -колеса. Технологические операции закалки и механической обработки далее осуществл ют параллельно. Закалка аустег нитной стали начнетс  с 900-950 С и скорость охлаждени  должна обеспечивать формирование аустенитной структуры без вьщелени  избыточной фазы в виде карбидов в межкристаллитных промежутках. На первом этапе необходимую скорость охлаждени  обеспечивает интенсивный теплоотвод в массу колеса, а затем - охладитель, работающий на сжатом воздухе давлением 600 кПа с температурой , Первое сопло охладител  отстоит от наплавочной головки на рассто нии 100 мм. За врем  поворота колеса на это рассто ние шлак защищает ванну от кислорода воздуха и одновременно успевает пропустить газы из ванны. Теперь охла вдение основного и присадочного металла идет за счет конвенкции в ок ружающую среду, .роглощени  тепла массой колеса и обдува охлаждающим устройством. Все это обеспечивает необходимую скорость охлаждени . Интенсивное охлаждение обдувом объ сн етс  также необходимостью снижени  общего тепповложени , так как в зоне термического вли ни  необходимо формирование такой структуры, котора  преп тствовала бы по влению мартенситных и других образований, повьщ1ающих внутренние напр жени . Эти напр жени , складыва сь с механическими напр жени ми от гор чей посадки бандажа на центр колеса, могут превысить предел прочности бандажа, что совершенно недопустимо. Охлаждение длитс  далее непрерыв но, что обеспечивает получение стабильной аустенитной структуры. Далее следует очистка от шлака, имеюща с  своей целью обнажение наплавленного металла дл  повышени  теплоотдачи в окружающую среду, и удаление его частиц с твердостью 70-75 HRC перед выглаживанием и накл пом. Этой мерой предупреждают насыщение рабочей поверхности в пластич ком состо нии абразивными частицами и, как следствие, интенсивный износ боковой грани головки .рельса. Очистку производ т специальной коро кой, одетой на боек пневмодинамического инструмента. Бойку с коронкой сообщают возвратно-поступательное движение по нормали к наплавлен му слою. В сочетании с вращательным движением колеса боек описьтает сину соиду, что полностью обеспечивает, фронт очистки. Эту технологическую операцию производ т при температуре металла 550-58О С. Оцтимальной можн считать температуру 560°С. При этом шероховатостьповерхности снижаетс  с Сглаживанию и частичному наклепу подвергают пр молиleny г нейную часть профил  гребн ,какнаибо лее подверженную износу. Частично сглаженную и наклепанную поверхность продолжают интенсивно охлаждать и при 200-250 С подвергают окончательному сглаживанию и наклепу пневм динамическим инструментом при помощи бойка, рабоча  поверхность которого имеет форму, соответствующую очертанию поверхности гребн . Температура , при которой завершаетс  обработка (оптимальное значение ZSO обосновьтаетс  следующими соображени ми. При указанной температуре аустенит обладает большим запасом устойчи вости, поэтому опасности вьтадени  карбидов по границам зерен нет. Даль нейшее охлаждение существенного вли ни  на структуру не оказывает. Повышение твердости при наклепе рассматриваетс  как следствие блокировани  отдельных зерен аустенита в результате сдвигов по плоскост м скольжени . Дл  повьшгени  эффективности процесса наклепа между бойком и гребнем создаетс  зазор 0,25 Д (Д - диаметр бойка), что определ ет ударное усилие около 245 Н. Одновременно с нак лепом происходит дальнейшее сг.т1аживание поверхности до шероховатости ,чтр удовлетвор ет требовани м эксплуатации и исключает дальнейшую механическую обработку обточкой. При таком динамическом воздействии обеспечиваетс  глубина наклепанного сло  около 2,0 мм. В эксплуатации наклепанный слой непрерывно самовосстанавливаетс  под воздействием усилий см ти  пор дка 36002400 МПа, возникающих при вписывании колесной пары в кривой участок пути . Предлагаемому способу присуши еле дующие существенные признаки: двухэлектродна  наплавка гребн , закалка наплавленного сло , раздельное сглаживание шероховатости с одновременным упрочнением наклепом и формирование рабочей поверхности гребн . Восстановление наплавкой производитс  за один проход, выполн ют закалку с последующим отпуском, наклеп совмещают с вьп лаживанием поверхности, одновременно восстановленной поверхности придаетс  необходима  геометрическа  форма. Закалка дает возможность про вить аустенитной стали свойства самоупрочнени  в эксплуатации, динамический наклеп снижает интенсивность износа в начальный период, а придание формы исключает механическую обработку . На фиг. 1 изображен боек с ударой поверхностью, соответствук цей онечной форме обрабатьгеаемого элеента на фиг. 2 - графики глубины прочнени  маргаовистой стали в ависимости от способа пластичесой деформацииi на фиг. 3 - графии , показывающие давление в контактер р молинейна  часть гребн  - бокова  рань головки рельса; на фиг. А -олесо в процессе наплавки и обраотки (в нижней части представлена рива  совмещенного движени  бойка вращанщегос  колеса в процессе очитки от шлака и наклепа); на фиг. 5 скиз профил  наплавл емого гребн  указанием характерных участков его оверхности., Пример. Технологическа  хема восстановлени : освидетельствоание колесной пары и установка ее на 51 стенд - кантователь, наплавка изношенной части гребн  аустенитной сталью, закалка наплавленного сло , очистка его от шлака, механическа  : обработка первой ступени, продолжение термической обработки, механическа  обработка второй ступени, повторение цикпа дл  второго колеса . Освидетельствование выполн ют в соответствии с требовани ми инструктивных указаний с целью вы влени  пр годности колесной пары дл  восстановлени  по существующей технологии Наплавку производ т.на спедиально стенде-кантователе порошковой проволокой с содержанием 13,0% Мп и 0,6% с соблюдением следующих режимов: период вращени  колеса 15 мин/об.,ток дуги 280 А , напр жение на дуге 24 В флюс АН 20 С. Соблюдение режимов обеспечивает восстановление за один оборот колеса. Наплавку ведут специальной головкой 1 многоэлектродным методом (фиг. 4, поз. 1). На рассто нии 100 мм от поз. 1 (через 1,5-2,0 мкм после наплавки) начинают интенсивное охлаждение зоны наплавленного металла охлаждающим устройством 2. Охлаждение ведут с целью повьппени  интенсивности теплоотвода , тем самым способству  закал ке наплавленного металла и облегча  удаление шлака. Операцию охлаждери  ведут непрерывно на длине 600 мм (по бандажу). На поз.11 производ т удаление шлака и сглаживание неровностей наплавленного металла на пр молинейном участке профил  гребн .(е-с ,фиг. 5). Эту операцию производ т при 550-580 Оптимальной по произв.одственным услови м  вл етс  температура . Такой интервал температур обосновыва етс  следующими соображени ми: в это момент возможна качественна  очистка наплавленного металла от шлака при указанной температуре металл: еще сохран ет гшастические свойства, необходимые дл  сглаживани  неровностей поверхности наклепом до шерохоRZ ао ватости . При более высокой температуре еще полностью не закончилс  процесс кристаллизашп, а удаление шлака полностью практически невозможно. При температуре ниже 550 С пластические свойства металла ухудшаютс , что затрудн ет обработку наплавленной поверхности (ft-c , фиг. 5). Одновременное сглаживание всей наплавленной поверхности не представл етс  возможным по услови м размещени  коронки на бойке. Параллельно происходит частичный наклеп поверхности. Боек с плоской ударной частью движени  перпендикул рно наплавленному слою и разрушает шлак в месте ослабленного сечени . В результате сложени  вращательного движени  колеса и возвратнопоступательного инструмента последний оставл ет на наплавленной поверхности след, форма которого может быть описана уравнением 11 Sin ( I X - путь, пройденный колесом,мм i - врем  движени  инструмента за один цикл. Наклеп на этой позиции не производ т , так как при высокой температуре он не сохран ет в полной мере своих свойств. Кроме того, значительные ударные усили , пор дка 245 Н, могут привести к нежелательному  влению выпадени  . карбидов по границам зерен. Сглаживание же способствует вьщелению карбидов по телу зерен, что упрочн ет металл. На til позиции ударами бойка с криволинейной рабочей поверхностью (фиг. 1).соответствующей профилю гребн  (фиг. 5), производ т выглаживание с наклепом участка вершины . гребн  в- с и частично выкружки c-d. Эту технологическую операцию выполн ют в интервале 200-250°С. Оптимальное ее значение 230С. Этот интервал температур обосновываетс  следующими .соображени ми. Интенсивное охлаждение, продолжающеес  до 111 позиции, необходимо дл  выполнени  процесса закалки с тем, чтобы углерод полностью сохранилс  в твердом растворе, а аустенитна  структура стабилизировалась полностью. На 111 позиции происходит окончательное выглаживание поверхности до шероховатости , наклеп и окончательное формирование рабочего профил , который можно описать экспонентой f где Ъ 0,81 и с 12,68. Далее следует самоотпуск обработанного участка профил . В такой технологической последовательности происход т наплавка и термомеханическа  обработка всей поверхности гребн . После завершени  колесом полного оборота колесную пару снимают и пов тор ют процесс восстановлени  дл  противоположного колеса. В результате применени  такого способа полностью восстанавливают профиль и размеры гребн , а наклонный слой преобретает твердость 40 HRC на глубине до 2,0 мм (фиг.2) Сравнение эксплуатационных свойс предлагаемого способа с известным дает возможность провести качественную оценку технико-экономическог преимущества. Применение раздельной дву ссту|пенчатой пластической деформации наплавленного металла обеспечивает удовлетворительйую шероховатость без механической обработки, снижает интенсивность износа в период обработки, формирует рабочую поверх ность гребн  (крива  tsi - eJ , фиг. 7 и обеспечивает наименьший его износ значительно повьшает производительность технологического.процесса, создает экономию высоколегированног наплавочного металла и дефицитного титано-вольфрамового режущего инстру- j мента, железнодорожному колесу придаютс  новые свойства,что повышает его долговечность и обеспечивает заданный ресурс. Кроме того, предлагаемьй способ повьппает долговечность колесных пар, улучшает услови  эксплуатации подвижного состава, повьшает производительность труда ремонтных и локомотивных бригад, упрощает технологический процесс, создает предпосылки дл  улучшени  условий труда на производственных участках, снижает дефицит металлореж тцего инструмента, способствует созданию нормальных условий труда, обеспечивает ритмичность производства . , Наплавл емый металл при испытани х в лабораторных услови х и в эксплуатации способен хорошо самоупрочн тьс  и имеет высокую износостойкость . Автоматическа  наплавка на наклонном стенде-кантователе обеспечивает хорошее формирование наплавленного сло  и низкую его шероховатость . Пневматические инструменты созданы на базе пневматических молотков и развивают необходимые ударные усили . Эффективность предлагаемого способа подтверждаетс  результатами испытаний: интенсивность износа восстановленного гребн  в установившемс  периоде работы составл ет 0,25 мм/ч, дл  новых бандажей этот показатель равен 1,5 мм/мес.

2,f f,ff 7,f ЩО J2,f Рассто /(ие от noffeflxvocffff/, мм Фиг. Z

Л 3800

I 2800

I

с

I

2000 ts

Пр молинейна  vacmb

Ш Ж Ж Ж Л Продолжительность работы, мес

Фиг.З

Фиг.

Claims (1)

1. . СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

   ДЕТАЛЕЙ ^преимущественно железнодорожных колес, включающий наплавку изношенной части, удаление шлака с одновременной механической обработ- I кой наплавленной поверхности и охлаждение, отлич ающийся тем, что, с целью повышения долговечности колес, после наплавки осуществляют охлаждение до достижения наплавленным металлом 550-580 С · .

   производят механическую обработку поверхности прямолинейного участка профиля гребня, а после достижения наплавленной поверхностью 200-250*С производят механическую обработку криволинейного участка профиля гребня.