Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Упрочнение колёсных пар твёрдыми 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 ОУНОС совместно с железными дорогами Швеции (SJ) и Германии (ОВАО). 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%.

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 Oil HOC 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 Oil HOC, 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. 2.2.1.1.).

 

Рис. 2.2.1.1. Износостойкость различных материалов в зависимости от их твёрдости

1 - металлокерамические вольфрамокобальтовые твёрдые сплавы, 2 - металлокерамические вольфрамотитанокобальтовые твёрдые сплавы, 3 - циментированная сталь, 4 - закалённая и отпущенная сталь

Испытания износостойкости предусматривали использование кремния, имеющего твердость 12009 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 вы вод, 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. 2.2.1.1, и в таблице 2.2.1.1, 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. 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.

 

Таблица 2.2.1.1

Эффективность применения деталей из твёрдых сплавов

Наименование детали Эффективность Источник
Гильзы цилиндров, гнезда клапанов увеличение срока службы в 10 — 60 раз R. Kieffer F., Benesovski
Толкатели клапанов снижение износа в 50 раз " international DV550" США
Детали топливных насосов дизельных двигателей срок службы 15 тыс. ч " SANDViK"
Шары размольных мельниц, центры, кулачки, люнеты, втулки кондукторов снижение износа в 40 раз R. Kieffer F. Benesovski
Тяжело нагруженные и прецизионные подшипники увеличение срока службы в 300 раз " LANKASTER"
Фильтры для протягивания проволоки из стали и цветных металлов увеличение стойкости и производительности в 30 — 300 раз R. Kieffer F, Benesovski
Направляющие шлифовальных станков увеличение износостойкости до 300 раз R. Kieffer F. Benesovski
Контрольные калибры увеличение стойкости в 60 — 150 раз ГПКТБМ (Ташкент)
Валки для прокатки стальной ленты увеличение стойкости в 100 раз и более ЦНИИТМАШ MKTC
Шнек угольной центрифуговальной машины увеличение срока службы в 20 раз ВНИИТС, Киселевский маш. завод
Сопла дробеструйных аппаратов увеличение срока службы в 30 — 60 раз И.М. Федорченко
Дорны для пластического деформирования отверстий стойкость в 20 — 30 раз выше, чем у дорнов из сталей ХВГ, Х12М РИСХМ

 

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 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).

Износостойкость армированного слоя и самого твердого сплава, безусловно, отличаются, вследствие того, что первый содержит близкие по объему участки второго и соединяющей их стальной матрицы (рис. 2.2.1.2). [7]

 

Рис. 2.2.1.2. Износ подшипниковых материалов о поверхность, армированную твёрдым сплавом

1 - сталь, 2 - чугун, 3 - бабит, 4 - алюминий, 5 - твёрдый сплав, 6 - сталь 4, 5 чугун

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.