Повышение износостойкости литых деталей грузовых вагонов дуговой наплавкой слоя стали со структурой игольчатого феррита

• Автор: Абраменко, Денис Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.01, 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Состояние вопроса, цель и задачи исследования

1.1. Анализ условий работы литых деталей железнодорожного подвижного состава

1.1.1. Условия работы, интенсивность и характер износа деталей узла пятник подпятник

1.1.2. Условия работы, интенсивность и характер износа деталей

автосцепки

1.2 Требования, предъявляемые к узлам трения литых деталей

1.3. Предпосылки применения дуговых методов наплавки комплекснолегированными сварочными материалами для увеличения межремонтных пробегов литых деталей грузовых вагонов.

1.3.1. Способы повышения износостойкости рабочих поверхностей

узла пятникподпятник.

1.3.2. Способы увеличения эксплуатационной долговечности деталей автосцепки
1.3.3. Перспективные технологии дуговой наплавки на железнодорожном транспорте
1.3.4. Структурнотрибологические свойства комплекснолегирован
ного наплавленного металла
Выводы по главе 1.
Глава II. Методики и техника исследований.
2.1. Определение химического состава
2.2. Определение механических свойств металла.
2.3. Рентгеноструктурный анализ.
2.4. Оптическая и электронная металлография.
2.5. Методика оценки триботехнических свойств.
2.6. Методика проведения эксплуатационных испытаний.
2.7. Статистическая обработка экспериментальных данных
Глава III. Исследование металлофизических закономерностей формирования структуры игольчатого феррита и выбор системы легирования наплавленного металла.
3.1. Идентификация структурного состава износостойкого комплекснолегированного металла.
3.2. Условия формирования игольчатого феррита при непрерывном охлаждении низколегированного наплавленного металла.
3.3. Влияние легирующих элементов на образование игольчатого феррита.
3.4. Выбор системы легирования порошковой проволоки для износостойкой наплавки литых деталей подвижного состава.
3.5. Оценка технологической прочности наплавленного металла.
Выводы по главе III.
ГЛАВА IV Оценка триботехнических свойств наплавленного металла со структурой игольчатого феррита.
4.1. Стендовые испытания
4.1.1. Оценка влияния структурного состава
комплексиолегированного наплавленного металла на его износостойкость.
4.1.2. Оценка сопротивляемости схватыванию
комплекснолегированного наплавленного металла в условиях сухого трения скольжения.
4.2. Эксплуатационные испытания.
4.3. Исследование поверхностных слоев деталей.
Выводы по главе IV
Глава V Промышленное внедрение результатов работы.
5.1. Разработка наплавочной порошковой проволоки для износостойкой наплавки деталей подвижного состава.
5.2. Износостойкая наплавка литых деталей грузовых вагонов новой порошковой проволокой марки ГТПАН0МН.
5.3. Техникоэкономическая эффективность применения порошковой
проволоки марки ПИАН МН
Выводы по главе V.
Общие выводы
Список использованной литературы


В эксплуатации возможны случаи повреждения, чрезмерного износа деталей, которые могут вызвать нарушение нормального действия автосцепного устройства, а при определенных неблагоприятных условиях привести к саморасцепу автосцепок или излому отдельных ее деталей. Саморасцеп в пути следования иногда приводит к набеганию отцепившейся части состава на его оставшуюся часть, а излом к падению деталей на путь, вследствие чего возможен сход подвижного состава с рельсов. Ыадрессорная балка тележки и автосцепка автосцепного устройства являются основными деталями этих узлов вагона, воспринимающих сложную гамму статических, динамических и фрикционных нагрузок. Надрессорная балка, боковая рама и значительная часть пятников изготавливаются литьем из сталей марок ГЛ, ГФЛ по ГОСТ 7 в соответствии с ОСТ . ОСТ . Надрессорная балка и боковая рама после отливки подвергаются нормализации. Детали автосцепки корпус и замок изготавливаются литьем в соответствии с СТО РЖД 3 корпус автосцепки из стали марки ГЛ, замок из стали ГЛ или ФЛ по ГОСТ 3 и подвергаются закалке в воде с последующим высоким отпуском. Химический состав, механические свойства и типичная микроструктура после окончательной термообработки стали литых деталей приведены в табл. Таблица 1. ОСТ . Таблица 1. ОСТ . Марка стали Детали т, МПа МПа 5, , кси, Джсм2 кси. ГЛ, ФЛ Тележки . Твердость металла корпуса автосцепки после окончательной термической обработки 1ГВ, твердость замка от 3 до 5 НВ. Твердость металла надрессорной балки и боковой рамы не регламентируется. Рис. Узел пятникподпятник вагона включает пятник, располагающийся на пересечении хребтовой и шкворневой балок кузова вагона, и подпятник надрессорной балки тележки. Этот узел испытывает значительные статические нагрузки, на которые при движении вагона накладываются низкочастотные переменные колебания и удары. На подпятник передаются значительные усилия, связанные с торможением и соударением вагонов, что обусловливает износ внутренней поверхности наружного бурта и опорной поверхности подпятника надрессорной балки и упорной и опорной поверхностей пятника. Процесс изнашивания подпятиикового узла состоит из механической схватывание, абразивной и коррозионноокислительной форм, протекающих одновременно. В процессе работы в узел трения попадают влага, масла, абразивные частицы. При сборке вагона, как нового, так и выходящего из ремонта, в пятниковый узел закладывается пластичная смазка типа ЦПИИ4М, однако после короткого срока эксплуатации она выдавливается вдоль шкворня и на бурты, высыхает и засоряется частицами внешней среды. При вилянии тележек на прямой и при входе в кривые участки пути максимальные значения скоростей скольжения элементов пятника и подпятника не превышают ммс. В зоне контактирования пятника и наружного бурта подпятника контактные напряжения достигают 9 МПа. Поэтому неизбежны пластические деформации краев пятника и цилиндрической поверхности подпятника. Удельная динамическая нагрузка от давления пятника на подпятник на опорной поверхности достигает до ЮОМПа
Износ наружного бурта надрессорной балки и упорной поверхности пятника по диаметру происходит неравномерно с образованием эллипса с большей осыо вдоль оси вагона рис. Эксплуатационные и ходовые
Место износа
Рис. Экспериментальном кольце ВНИИЖТ, проведенные Г. В. Костиным 5, показали, что интенсивность износа наружного бурта при нагрузке на ось т составляет 1,2 мм на 0 тыс. Интенсивность износа опорных поверхностей подпятника и пятника составляет 0,5 и 0, мм соответственно на 0 тыс. Статистически обработанные значения износов рабочих поверхностей подпятника надрессорных балок грузовых вагонов, поступивших в деповской ремонт в разные годы приведены в табл. При наличии ударных нагрузок чрезмерный износ поверхностей наружного бурта подпятника приводит к возникновению трещин в бурте и на опорной поверхности, либо к отколам бурга. Одновременный чрезмерный износ опорных поверхностей пятника и подпятника приводит к осадке пятника своим основанием на торцевую поверхность наружного бурта подпятника, что может привести к заклиниванию узла. Анализ результатов статистической обработки величин износов поверхностей подпятника при поступлении вагонов в деповской ремонт 6 с по г. Таблица 1. Элемент Измер.