автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.04, диссертация на тему:Научное обоснование, технологические разработки и широкое внедрение индукционно-металлургических способов восстановления и упрочнения деталей узлов трения транспортной техники

Заключение.

Согласно актов проведенных исследований ИЦ «Сплав» МПС и НПО ВНИИТВЧ (Фреал и К0) приступили к модернизации трансформаторов и изготовлению новых по указанному принципу для выносных контуров, которые применяются в технологических п/п Тип петли индуктора Еа? кВ 1а гор.? А 1с? А ик, кВ f, кГц Время наплавки, 1, с Образец № Затраты эл.энерши, кВт.ч

1 Длина 60 мм 7 4 1 7,2 454 108 4 0,84

Длина 190 мм 8 4,6 1,3 7,5 440 389 3 3,98

Коаксиа ш болыл ого диа» летра D = 54 мм; d = 40 мм п/п Тип петли индуктора F кВ 1а гор.з А 1с, А ик, кВ f, кГц Время наплавки, t, с Образец № Затраты эл.энерши, кВт.ч

1 Длина 60 мм 8 4,2 1,35 7 456 J 89 1 0,83

2 Длина 190 мм 7,5 4,3 1,3 7,5 432 310 2 2,78

Затраты эл.энерши при наплавке образца № 3 не являются типичными, так как в процессе наплавки нагрев выключался и включался вновь, то есть были дополнительные затраты энергии.

Сриеиеш® эффоосгашкшетй с=аагр®о1! етштнькои твврхжет мвдусстарусощимм ир®!в<о>д®1М1ю раздачтои формы] п/п Тип сечения Рис. Параметры ВЧгенератора Параметры процессов нагрева

Е, кВ 1а хол А 4 гор., А h, А ик, кВ f> кГц Время нагрева, t, с Т 1 max > °с Зазор, мм

1 2 Прямоугольное 6 4,5 4,5 4,2 1 444 4,5 386 3

Круглое к . - #' 6 4 1 5 446 4,5 434 3

3 Каплевидное 6 5 4,2 1 5,2 446 4,5 478 3

Устанавливается режим Е = const.

Устанавливается const время нагрева (установка реле времени) t = const.

Измеряется max температура в зоне максимальной яркости на обратной стороне образца.

Зазор прямой провод - деталь h = 3 мм.

Деталь - стальная пластина толщиной Ьд = 3 мм, размеры: 160x90 мм.

- 348~

7.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИМС

7=3.11. йишю ©©иримкиникныщ <sini©©®i®(s е@е©тактедаисш гашашшшьте деталей.

ПЛАН (ГОСТ 26101=84), для наплавочных работ применяются также электроды общего назначения (ГОСТ 10052=75) [75].

Источниками питания служат, как правило, сварочные трансформаторы, преобразователи, сварочные выпрямители [75]. Типы источников питания зависят от их назначения. Определяются они также

- 549 и по мощности: как правило, при токе 300А и мощности 60 кВт; при токе 1 ООО А и мощности 200 кВт.

Удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла от 4 до 8 кВт.ч (при ТВЧ потребляемая мощность равна около 50 кВт).

Они удобны и надежны в эксплуатации, не требуют больших площадей для их установки (4.5 м) на единицу оборудования. Потребление электроэнергии на холостом ходу от 5 до 10 кВт.ч. Размещать их можно на поточной линии ремонта деталей в цехе, где идет ремонт.

Устройства, применяемые для кантования деталей (автосцепок, балок, тяговых хомутов и др.), состоят, в основном, из разнотипных вращателей, с помощью которых детали устанавливают так, чтобы была возможность удобного осмотра их изношенных и дефектных мест, для обмера и выполнения наплавочных работ (полуавтоматами или вручную).

Механическая обработка этих поверхностей проводится на станках с дополнительными приспособлениями и захватами для их удержания при обработке.

Нужно учитывать, что наплавленный материал при высоких механических качествах трудно обрабатывается. И, как правило, наплавки производят материалами, не соответствующими требованиям руководящих технологических материалов (РТМ) [корпус автосцепки (тяговые поверхности) и замок для пассажирских вагонов и локомотивов должны иметь твердость НВ=400.450 единиц по Бринеллю], то есть наплавляют материалами, имеющими твердость 150.200 НВ, что резко снижает износостойкость восстановленных поверхностей автосцепных устройств.

Анализ способов восстановления деталей подвижного состава позволяет сделать вывод, что к положительным факторам з 5 о

7Л.2. Ивдущмоиио-метадаургачеегам ©ото©©® меетаитедаида м УИР®Ч11К1®ИШ р®§®Ч1МХ И®11®р^1И)®©¥®Й1 дегашй

Для выполнения технологии нагрева токами высокой частоты применяют специализированные генераторы со стационарным или выносным контуром, который может перемещаться над деталью.

Подвижное устройство - технологическая колонна - обеспечивает перемещение выносного контура как вокруг оси колонны устройства по заданному К. - радиусу, так и вдоль оси хобота X на расстояние необходимого перемещения по плоскости наплавляемой зоны. Гибкий радиокабель и шланги высокого давления обеспечивают электропитание

Рис. 171. Способ индукционно-металлургического способа (ИМС) наплавки:

1 = основной металл; 2 - поверхностный слой, разогреваемый в начальный момент времени; 3 = износостойкая наплавка; 4 - сформировавшаяся наплавочная ванна; 5 - водоохлаждаемый индуктор; 6 - магнитно-силовые линии ВЧ-тока; 7 = наплавочная порошковая смесь; 8 - зазор между индуктором и наплавочной смесью; 9 - зона нагрева основного металла.

Для опоры надреееорной балки и пятника (подпятника) эти детали надо вращать строго по горизонту вокруг оси Ж.

Для деталей цилиндрической формы вал-втулка надо вращать деталь строго по горизонту вокруг собственной оси X.

Индукторы рассчитываются и изготавливаются индивидуально под каждый профиль и размер детали. поверхности этих деталей.

Манипулятор вручную может перемещаться поочередно в двух взаимно перпендикулярных направлениях на полу, приподнимая или опуская дополнительные опорные ролики.

Верхняя каретка 2 с установленными на ней механизмами может перемещаться возвратно-поступательно, вращением вручную маховика 9. Ход - 450 мм.

Возвратно-поступательное перемещение нижней каретки обеспечивается вращением вручную маховика 10. Ход - 400 мм.

Подъемники 3 и 4 обеспечивают вертикальное перемещение вращателя от электродвигателя на ход 900 мм. Вращение ротора электродвигателя реверсируется нажатием кнопки на пульте управления.

Угол наклона вращателя в вертикальной плоскости на 15° в обе стороны от горизонта достигается вращением маховика 11.

Планшайба вращателя приводится во вращательное движение от маховика 12.

Подъемники с вращателем смонтированы на поворотной плите с вертикальной осью вращения. От самопроизвольного поворота плиты она фиксируется тормозом при вращении маховика 13.

Для индукционной наплавки используется высокочастотный генератор ВЧГ 9=60/0,44.

7„3А Т@отш@гач!<1©шш шзямидшге дята ноеетатеитеиш ш рйрочиеиша детш®м тшпетжи И8~И§© ^адреешришш ®аш§1 ш 6©ювия1 ршшш}

Комплекс состоит из следующих основных частей:

1 - колонна;

2 = поворотно-подъемная стрела-консоль;

3 - выносной контур установки ТВЧ; надрессорной балки 6 или боковой рамы 7 тележки.

Общий вид комплекса показан на рис. 175 (приложение 11). Технологический комплекс состоит из сменных приспособлений 1 з 2 для упрочнения различных поверхностей тарели, стержня.

357

Общий вид комплекса показан на рис. 176 (приложение 11). Технологический комплекс для восстановления и упрочнения деталей шарнирно-поворотных опор состоит из вращателя 1, установленного на манипуляторе 2.

Упрочняемые изделия 3 устанавливаются в соответствующие приспособления 4 (устройство для заневоливания диска).

Тетдатогмеетмй гомигшеге ддаа шеетишвдтиш м р^эдшш ниррешеж товирхшетем т<шл) пращ® иш (шршм, етаошккьо, ©вторы))

Общий вид комплекса показан на рис.177 (приложение 11).

Соосно с изделием на стойке установлен щелевой дозатор 4 шихты. Дозатор имеет возможность горизонтального перемещения для ввода его во внутреннюю полость изделия и возможность разворота дозатора щелью вниз для высыпания мерной порции шихты.

- 358

Высыпание шихты и нагрев изделия в индукторе происходит при непрерывном вращении изделия, которое зажимается в патроне 5

При включении нагрева индуктора происходит непрерывный процесс насыпки шихты на изделие и ее расплавление, „

- Ъ39~

7ЛМ. Тетмяшгмтеегаш юмишшге дшм тосеташшшмш ш уир®^^©^^ различии^ деталей (тошный зшмут, шаташ, тела ©раодриш])

Общий вид комплекса показан на рис. 179 ( приложение 11).

-3 6/фактических (табл.67). Известно также, что любой ремонт техники сводится к восстановлению изношенных деталей, что в стоимости ремонта, которое в стоимости общего ремонта вагона, локомотива и другой техники составляет 1/3 (табл.68).

В табл.66 показано, что применение упрочняющих технологий ИМС в ремонтных депо Северо-Кавказской железной дороги резко изменило ситуацию смены изношенных деталей и объемы ремонта их сократились более, чем в 30 раз. Согласно среднесетевых данных, экономический эффект составил до 1 млрд.руб. в год при ремонте 1 тысячи автосцепных устройств (см. справку стоимости).

Кроме перечисленных экономических эффектов здесь же показаны социальные, экологические и материальные эффекты.

Технологии ИМС признаны в рамках железнодорожной отрасли как ресурсосберегающие и комплексно-решающие вопросы надежности, долговечности и безопасности в эксплуатации железнодорожной техники. Как пример можно привести результаты внедрения технологии в Томском пассажирском депо Западно-Сибирской железной дороги. 15 января был запущен в эксплуатацию участок по упрочнению автосцепных устройств, 15 мая был запущен участок по упрочнению буферных устройств. К концу года этими участками было упрочнено 1200 единиц автосцепных устройств и свыше 500 единиц буферных устройств. В результате экономического расчета участки окупили стоимость капитальных затрат на запуск участков и принесли экономический эффект свыше 3 млн.руб. Это депо ремонтирует вагоны Кемеровского и Новокузнецкого депо.

Необходимо отметить, что при резком снижении объемов ремонтных работ по этим деталям надо расширять номенклатуру упрочнения других деталей (шпинтонных узлов, центрального люлечнош подвешивания, фрикционных аппаратов). Необходимо,

- з&г чтобы эти участки ремонтировали и упрочняли детали для локомотивных депо, а также для депо по ремонту путевой и дорожной техники.

Перспективой для ремонта и упрочнения ИМС деталей являются колесные пары (гребни колес), боковые грани рельсов для кривых участков пути, рельсовые стыки, сварные участки в РСП рельс длинных плетей (безстыковой путь), а также детали дорожных машин: футеровки, баровые цепи, шпалоподбойки, виброблоки и др. детали.