Совершенствование технологии и инструментального обеспечения формообразования и упрочнения бесстыкового рельсового пути

• Автор: Галай, Марина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Предмет и задачи исследования, состояние вопроса
1.1. Анализ существующих способов сварки железнодорожных рельсов
1.2. Особенности технологического процесса сварки рельсов алюминотермитным способом
1.3. Сравнительная оценка возможных методов повышения качества
алюминотермитных сварных соединений рельсов
Глава 2. Исследование т вердости и структуры алюминотермитных сварных соединений рельсов
2.1. Материал и методика исследований
2.2. Структура и твердость сварного шва и зон термического влияния
2.2.1. Головка рельса
2.2.2. Шейка рельса
2.2.3. Подошва рельса
Выводы по главе
Глава 3. Влияние поверхностной пластической деформации на свойства поверхности катания головки рельса сварных соединений
3.1. Методика проведения эксперимента по ударному пластическому деформированию
3.2. Влияние ударного пластического деформирования на микротвердость и глубину упрочнения сварных соединений с использованием инденторов различного профиля
3.2.1. Упрочнение индентором со сферическим торцом
3.2.2. Упрочнение индентором с плоским торцом
Выводы по главе
Глава 4. Исследование процесса формообразования подошвы рельса алюминотермитных сварных соединений

4.1. Обоснование совершенствования технологической операции удаления
литников
4.2. Исследование процесса кристаллизации алюминотермитного сварного соединения рельса
4.3. Оценка энергоемкости технологи ческой операции удаления литников
Выводы по главе
Глава 5. Технологическое обеспечение разрабатываемых операций
5.1. Обоснование конструкции оборудования
5.2. Расчет основных параметров привода оборудования
5.3. Конструкция унифицированного оборудования для реализации разрабатываемых технологических операций
5.4. Предлагаемый технологический процесс механической обработки алюминотермитных сварных соединений рельсов
5.5. Оценка контактно-усталостной прочности, твердости и структуры сварных соединений после обработки по предлагаемой технологии
5.5.1. Методика оценки контактно-усталостной прочности
5.5.2. Результаты испытаний
5.5.3. Влияние поверхностного пластического деформирования на твердость и микроструктуру головки рельса сварных соединений
5.5.4. Оценка макроструктуры подошвы рельса сварного соединения после
удаления литников с помощью оборудования
Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Список использованных источников
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Развитие железных дорог Российской Федерации выдвигает новые требования к верхнему строению пути, в том числе связанные с ликвидацией стыков в пределах стрелочных переводов и звеньевых участков. При создании бесстыкового пути применяют контактный и алюминотермитный способы сварки. В странах Западной Европы и США способ алюминотермит-ной сварки (АЛТС) завоевал большую популярность - им сваривают стыки не только в районе стрелочных переводов, но и на перегонах основного пути. В России АЛТС в большей степени проводится в труднодоступных местах стрелочных переводов, на мостах, в тоннелях и кривых малого радиуса, где выполнение контактной сварки невозможно.
Анализ применения сварных соединений рельсов, полученных алюмино-термитной сваркой на Западно-Сибирской железной дороге, показал, что В' процессе эксплуатации возникают такие дефекты, как смятие головки рельса и усталостное разрушение подошвы в зоне сварных швов. Это снижает надежность рельсовых соединений и, как следствие, безопасность движения поездов.
Следует отметить, что в литературе недостаточно сведений о причинах возникновения дефектов смятия головки рельса в зоне алюминотермит-ных сварных соединений. Поэтому для решения проблемы необходимо проведение дополнительных исследований, направленных на изучение свойств сварных соединений рельсов, выполненных алюминотермитной сваркой, и технологических методов повышения их эксплуатационной стойкости.
К одной из причин выхода рельсов их строя по дефектам усталостного разрушения подошвы рельса в зоне сварных швов можно отнести повреждения поверхности подошвы рельса, возникающие при выполнении операции удаления литников. Литники, расположенные на подошве рельса сварных швов, обрубаются ручным способом. После удаления литников на подошве рельса возможно образование вырывов и трещин, которые, являясь концентраторами напряжений, увеличивают вероятность появления устало-

бойка) можно достигнуть равнопрочности ступенчатого вала в галтелях и гладкой части и повысить несущую способность валов в 1,5 раза и более.
Как правило, ударом упрочняют крупные детали типа коленчатых валов, штоков, направляющих колонн для термопрессовых автоматов. С помощью этого метода можно упрочнять и профильные поверхности (резьбы, шлицы, зубья зубчатых колес), а также сложные поверхности, которые другими методами обрабатывать трудно или неэффективно.
Ударно - импульсная обработка. Сущность ударно-импульсной обработки (УИО) заключается в периодическом ударно-импульсном воздействии на обрабатываемую поверхность всей массы частиц рабочей среды, загружаемой в устройство (рис. 1.14).
Рис. 1.14. Ударно - импульсная обработка: 1 - рабочая среда, 2 - камера, 3 - площадка, 4 - гибкий элемент, 5 - механизм возвратно- поступательного
движения, 6 - деталь.
В качестве рабочей среды используются стальные или алюминиевые шарики. Рабочая среда 1 загружается в камеру 2 и размещается на жесткой площадке 3, соединенной шарнирно или посредством гибкого элемента 4 с механизмом возвратно-поступательного движения 5. Над жесткой площадкой располагается обрабатываемая деталь 6. При движении площадки вверх вместе с ней начинает пере-