ВЛИЯНИЕ ПЛАЗМЕННОГО УПРОЧНЕНИЯ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ БАНДАЖНОЙ СТАЛИ Кусаинова К.Т.

Казахский агротехнический университет им. С.Сейфуллина


Номер: 7-4
Год: 2015
Страницы: 44-47
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

плазменная обработка, бандажная сталь , plasma processing, bandage steel

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Улучшение качества колесных пар тягового подвижного состава (ТПС) плазменной обработкой. Продление срока службы колес ТПС и, как следствие, снижение эксплуатационных расходов. Безопасность движения поездов и повышение технико-экономических показателей ж/д транспорта.

Текст научной статьи

Взаимодействие колеса и рельса является основополагающим физическим процессом движения вагонов, локомотивов и поездов на железных дорогах. Именно этот процесс во многом определяет не только реализуемые значения таких важнейших технико-экономических показателей железнодорожного транспорта как нагрузка на ось и статическая нагрузка вагонов, вес и скорость движения поездов, но и основу основ работы железных дорог - безопасность движения поездов. Условия взаимодействия в системе «колесо - рельс» оказывают существенное влияние на сроки службы и организацию содержания основных устройств пути и подвижного состава, а значит, и на эксплуатационные затраты железных дорог. Столь всеобъемлющее влияние указанного процесса на работу железнодорожного транспорта в целом требует повышенного внимания к нему как ученых, так и производственников. Это особенно важно в условиях реформирования железнодорожного транспорта, когда качество его работы имеет первостепенное значение для достижения общего успеха. Одним из направлений управления взаимодействием колеса и рельса является исследование и поиск путей, снижения интенсивности изнашивания контактирующих поверхностей. Существует две области изнашивания колес и рельсов. Первая - поверхность катания рельса и обода колеса; вторая - боковая поверхность головки рельса и гребень колеса. В данной работе исследовали влияние плазменного упрочнения гребней бандажных колес на их структуру и износостойкость. Плазменная поверхностная обработка является достаточно эффективным и производительным методом упрочнения стальных деталей с целью повышения их износостойкости. При этом нагрев под закалку осуществляется высокоэнтальпийной плазменной струей, стелящейся вдоль нагреваемой поверхности при встречном относительном перемещении детали. Нагретая зона охлаждается сразу при выходе из плазмы, в основном, за счет отвода тепла в тело массивной стальной детали и конвективного теплоотвода с поверхности [1,27]. Важнейшим аспектом применение локальной плазменной закалки для железнодорожных колес является рассмотрение возможного влияния условий эксплуатации на микроструктуру и работоспособность упрочненного слоя, в частности, повышение сопротивляемости дефектам, возникающим на поверхности катания колеса в процессе торможения[2,25]. Процесс плазменного упрочнения заключался в нагреве поверхности гребня высокотемпературной дугой (плазмой) и охлаждения за счет естественного теплоотвода в глубь материала[3,38]. Режим плазменного упрочнения: Сила тока, А 275 Напряжение электрической дуги, В 120 Номинальное значение мощности дуги, кВт 35 Частота вращения колесной пары, об/мин. 5 (7,0 - 7,2 мин за полный оборот колеса) 0,143 Упрочнению подвергалась зона перехода от рабочей поверхности гребня к поверхности катания. После плазменного упрочнения был произведен микроструктурный анализ поверхностного слоя, определен химический состав всех зон по сечению, микротвердость по сечению образцов, измерена толщина закаленного слоя на растровом электронном микроскопе JEOL ISM - 5910 и оптическом микроскопе фирмы Leica. Микротвердость металла была определена по методу Виккерса на инвертированном микроскопе фирмы Leica при нагрузке 2,5Н. Величина микротвердости зависит от диагоналей полученного отпечатка и измерена в единицах по Виккерсу (НV). Проведены две серии экспериментов. Распределение микротвердости по глубине закаленной зоны, (образец №1, первая серия экспериментов) показывает, что микротвердость в приповерхностном слое (на расстоянии 124 мкм от поверхности) достигает рекордного значения и составляет 1688,2 НV. В глубь она уменьшается до значения 1000,8 НV на глубине 0,9 мм и далее до значений микротвердости 513 НV на глубине 1,2. Изменение микротвердости по глубине упрочненной зоны у образца №2 (вторая серия экспериментов) показывает, что микротвердость в приповерхностном слое (на расстоянии 0,3 мм) от поверхности также высока и составляет 1589,1 НV и резко снижается до значений 404,6 НV на глубине 1,2 мм. Таблица 1 Была изучена и микроструктура металла упрочненных зон. Металлографические исследования показали, что микроструктура по глубине зоны плазменного воздействия состоит из трех зон: 1). Зоны оплавления, состоящей из неравновесной мелкодисперсной структуры, близко к аморфной. Эта зона микроструктурно выявляется в виде белого, не травящегося слоя исключительно высокой твердости (1688,2 НV у образца №1, и 1589,1 НV у образца №2). Зона оплавления неравномерна по ширине обработанной поверхности: максимальная глубина центральной части составляет 921 мкм, к краю обработанной поверхности она уменьшается и составляет 148 мкм. 2). Непосредственно под белым не травящимся слоем расположена зона плазменного воздействия, граничащая с зоной неполной закалки (между критическими точками Ас3 - Ас1) с микротвердостью, соответствующей твердости мелкоигольчатого мартенсита и троосто-мартенсита, переходящая в сорбит закалки и сорбит отпуска ближе к основной (исходной) структуре. Толщина этой зоны также неравномерна и колеблется от 0,2 до 0,3 мм. 3). Зона исходной структуры и твердости, представляющая мелкодисперсный сорбит отпуска с твердостью 400-500 НV. Такая микроструктура и исключительно высокая твердость, полученная в результате плазменного упрочнения, наряду с другими мерами, в частности, лубрикацией, обеспечивает существенное снижение износа гребней колесных пар. Так, по данным ремонтного локомотивного депо «Защита» (ТОО «Султанбай») за 2004 год средний износ гребней упрочненных колесных пар на 10, 20 и 30 тыс. км по сравнению не упрочненными колесными парами снижается соответственно на 0,3; 0,78; и 0,55 мм. Следует отметить, что указанные структурные особенности после плазменной обработки объясняются сверхвысокими скоростями нагрева и охлаждения, недостижимыми при традиционных методах обработки. Это приводит к тому, что структурные и фазовые составляющие стали после плазменной обработки (аустенит, мартенсит, троостит, сорбит) характеризуются повышенной дисперсностью и искаженностью кристаллических решеток, а также ярко выраженной химической микронеоднородностью. Это подтверждается исследованиями по определению химического состава сплава с возбуждением спектра в искре на искровом спектрометре SPECTROLAB Jrссд.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.