Удосконалення технології виготовлення коліс суцільнокатаних рухомого складу хромофосфатуванням

Abstract

UA: Дисертація призначена вирішенню актуального науково-технічного завдання − підвищенню зносостійкості коліс суцільнокатаних шляхом удосконалення технології їх виготовлення. Для дослідження впливу покриття на склад робочих поверхонь коліс у роботі використовуються методи теорії імовірності та математичної статистики, регресійний аналіз, металографічні методи. Була розроблена комплексна технологія підвищення зносостійкості коліс суцільнокатаних, яка включає до себе технологію нанесення покриттів з подальшою термообробкою. Встановлені якісні та кількісні технологічні параметри формування зносостійкого покриття на основі хромофосфатів. Досліджена природа та специфіка нової комплексної обробки робочої поверхні коліс, яка впливає на їх експлуатаційні властивості. Теоретично та експериментально доведено, що висока якість та властивості нового покриття забезпечують підвищення зносостійкості коліс з підвищенням їх експлуатаційних характеристик. Виконані дослідження та проведені розрахунки оптимальних режимів формування нового хромофосфатного покриття t0= 50±20С ; С= 9±1%; t= 35±5 хв. Досліджено залежності зносостійкості поверхневого шару від температури, часу витримки та концентрації насичувального середовища. Встановлено зв'язок між складом та структурою покриття та його зносостійкістю і довговічністю. RU: Диссертация посвящена решению актуальной научно-практической задачи – повышению износостойкости цельнокатаных колес подвижного состава за счет усовершенствования технологии их изготовления. Показано, что одной из научно-прикладных задач, связанных с проблемой контакта колес с рельсами, как в Украине, так и за рубежом является задача снижения интенсивности износа колес цельнокатаных подвижного состава, так как это влияет на безопасность движения. На основе исследований причин выхода из строя колес цельнокатаных, а также анализа существующей технологий их изготовления и методов поверхностного упрочнения установлено, что в настоящее время существующий способ изготовления колес цельнокатаных не обеспечивает износостойкость и долговечность в процессе их эксплуатации. Анализ отечественных и зарубежных робот показал, что в общем виде технологический процесс изготовления колес цельнокатаных характеризуется длительным циклом таких последовательных технологических операций, как, штамповка, механическая обработка, термическая обработка, закалка и средний отпуск. Разработана модель повышения износостойкости колес цельнокатаных подвижного состава, которая отображает процесс влияния технологических параметров (температура, концентрация и время) на величину износа и обеспечивает определение рациональных параметров технологического процесса, которые обеспечивают повышение долговечности подвижного состава. Была разработана комплексная технология повышения износостойкости колес цельнокатаных, которая включает в себя технологию нанесения покрытий с дальнейшей термообработкой. Суть новой технологии заключается в том, что в качестве насыщающей среды применяется водный раствор фосфорнокислых солей, хрома и фосфора – хромофосфаты. Характерной особенностью является, что при разбавлении их водой не теряется работоспособность связующей стойкости, кроме того, повышается их жидкотечучесть, что обеспечивает заполнение неровностей и микротрещин, которые есть на поверхности колес. Сформированный поверхностный слой обеспечивает износостойкость и долговечность сопряженных пар трения (колесо-рельс). Материал поверхностного слоя, имея слоистую структуру, защищает основной металл от разрушения. Установлена зависимость величины износа от технологических параметров хромофосфатирования (время выдержи, степени концентрации насыщающей среды и температуры насыщения). Выполнены исследования и проведены расчеты оптимальных режимов формирования нового хромофосфатного покрытия: t0= 50±20С ; С= 9±1%; t= 35±5 мин. Проведены комплексные исследования по усовершенствованию технологического процесса изготовления колес цельнокатаных подвижного состава хромофосфатированием, которые проявили преимущества хромофостфатов в сравнении с существующими технологиями поверхностного упрочнения, а именно обеспечивает повышение износостойкости колес цельнокатаных в 1,5 раза. Оценка экономической эффективности рекомендаций по усовершенствованию технологии изготовления колес цельнокатаных подвижного состава показала, что внедрение технологий их поверхностной обработки обеспечит экономический эффект в размере 140 тысяч 506 грн для депо с годовой пограммой ремонта 2,5 тисячи вагонов в год. EN: The dissertation is devoted increase the firmness to the wear of wheels by improvement the technology of their manufacturing. The methods of probability theory and mathematical statistics, the regressive analysis, metallografity methods are used for research influencing of wheels work face coverage in the exploitation. The complex technology of increase the firmness to the wear of wheels which engages to itself technology of coverings drawing with further heat treatment has been developed. Qualitative and quantitative technological parameters of formation the firmness to the wear coverings on a basis of hromofosfat have been established. The investigated nature and specificity of new complex processing of a work face of wheels on their operational properties. Theoretically also it is experimentally proved, on an example of a friction pair "wheel-rail" that high quality and properties of a new covering provide increase of work capacity of wheels with increase of their operational characteristics. The executed probes also are carried out calculations of optimum modes of formation new hromofosfat covering t0= 50±20С ; С= 9±1%; t= 35±5 minutes. Dependences the firmness to the wear of the superficial layer from temperature, time of endurance and concentration satiating environment are investigated among. Connection between composition and structure of a covering and it firmness to the wear and longevity is established.