Введение к работе
Актуальность темы
Критерием работоспособности тяжелонагруженных деталей различных машин является износостойкость Ряд наиболее ответственных из них, работающих в условиях силового взаимодействия, включает колеса железнодорожного транспорта, крестовины стрелочных переводов, замки автосцепок вагонов, тормозные колодки подвижного состава железнодорожного транспорта и др
Этот список необходимо дополнить деталями дорожных машин, используемых при строительстве и ремонте железнодорожных путей, автомобильных магистралей, работающих в условиях силового взаимодействия со щебнем и другими абразивными материалами подбойки, пальцы, звенья цепей и др
Эксплуатация перечисленных деталей показывает их низкую износостойкость и недостаточігую долговечность, что порождает необходимость проведения частых ремонтно-восстановительных работ с большими материальными издержками
Так, стоимость одной подбойки выправочно-подбивочной машины составляет от 10000 до 35000 рублей В одной машине их устанавливается 16 штук, а стойкость подбойки обеспечивается в пределах 35 70 км отремонтированного пути
Также необходимо отметить, что поломки деталей железнодорожного пути приводят к аварийной ситуации и задержке в работе транспорта (примерно 30% аварийных ситуаций на железнодорожном транспорте происходят по причине отказов стрелочных переводов) При переходе работы железнодорожного транспорта на более высокие скорости перевозок (до 250 км/ч и выше) условия эксплуатации рассматриваемых деталей ужесточатся и проблема обеспечения безопасности на железной дороге приобретет большую остроту Известные методы повышения износостойкости подобных деталей малоэффективны, дорогостоящи и их применение требует использования специального стационарного оборудования На практике зачастую необходимо выполнить операции упрочнения в полевых условиях Поэтому очевидна актуальность проблемы повышения износостойкости деталей железнодорожного транспорта и путей, а также разработки технологии упрочнения этих деталей с возможностью ее реализации в полевых условиях
Работа выполнялась в соответствии с программами Академии технологических наук Российской Федерации «Развитие новых вьісокігх промышленных технологий на 2000 2010 годы» и научным
направлением Российского государственного открытого технического университета путей сообщения и Воронежского государственного технического университета «Наукоемкие технологии в машиностроении, авиастроении и ракетно-космической технике», ГБ 2001 39
Целью работы является разработка мобильной технологии повышения качества поверхности высоконагруженных деталей дорожностроительных и транспортных машин методом зонного науглероживания для повышения износостойкости
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:
Анализ и классификация деталей транспортных и других машин, работающих в условиях интенсивного износа, и определение рационального направления разработки технологии повышения износостойкости и качества их поверхностного слоя,
Разработка технологической схемы и структуры оборудования, обеспечивающих реализацию метода сеточно-зонного науглероживания деталей при контактно-дуговом упрочнении их поверхностного слоя,
Изучение механизма формирования зон с повышенной износостойкостью слоев деталей и состояния эксплуатационных поверхностей,
Разработка технологического процесса контактно-дугового упрочнения, установление закономерностей и обоснование рациональных режимов его реализации,
5 Разработка рекомендаций практического использования
технологии зонного науглероживания тяжелонагруженных деталей путем
контактно-дугового упрочнения поверхностного слоя, обеспечивающего
повышение износостойкости и качества поверхностного слоя деталей,
включая полевые условия применения
В работе использовались следующие методы исследования трибология, методы теории упругости и пластичности, теория термической обработки, теплопроводности и теплопередачи, механика деформированного твердого тела В экспериментальных исследованиях применялись современные методики, приборы и аппаратура
Положения,выносимые на защиту:
Технологическая схема и средства, обеспечивающие реализацию метода сеточно-зонного науглероживания деталей при контактно-дуговом упрочнении их поверхностного слоя
Закономерность и механизм формирования зон повышенной износостойкости слоев тяжелонагруженных деталей дорожностроительных и транспортных машин и состояния эксплуатационных поверхностей
Рекомендации применения разработанного технологического процесса контактно-дугового упрочнения и обоснование рациональных режимов его реализации
Научная новизна работы.
Разработан метод повышения качества и износостойкости поверхностного слоя деталей путем сеточно-зонного науглероживания
Выявлен механизм формирования зон повышенной износостойкости поверхностного слоя деталей при локальном науглероживании
Разработана и обоснована методика исследования остаточных напряжений вокруг зон науглероживания
Установлены рациональные режимы технологического процесса зонного науглероживания поверхностного слоя деталей, а также параметры зон, обеспечивающие повышение его износостойкости и качества
Практическая значимость включает создание новой технологии упрочнения поверхностного слоя деталей контактно-дуговым методом (КДМ), состав оборудования для ее реализации, позволяющего проводить процесс, не снимая деталей с машин, а рельсовые крестовины в условиях железнодорожного пути, в течении небольшого времени, методику выбора материалов для КДМ, позволяющего снизить износ на 30 50%
Достоверность результатов подтверждается большим количеством
экспериментальных, опытных исследований, подтвердивших
правомерность предлагаемого метода, использованием современных приборов и методов обработки результатов
Апробация работы.
Основные материалы работы прошли обсуждение и одобрение на конференциях и семинарах межвузовской региональной конференции «Теория и практика машиностроительного производства» (Воронеж, 2004, 2005, 2006), семинарах кафедры «Теоретическая и прикладная механика» Российского государственного открытого технического университета путей сообщения (Москва, 2003, 2004, 2005, 2006, Воронеж, 2003, 2004, 2005, 2006), V-ой Всероссийской с международным участием научно-технической конференции «Быстрозакаленные материалы и покрытия» (Москва, 2006)
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 1 - в издании, рекомендованном ВАК РФ В работах, опубликованных в соавторстве и лично, приведенных в конце автореферата, соискателю принадлежит в [1] - анализ микроструктур и выявление закономерностей влияния режимов технологического процесса на
структуру, [2] - проведение аналитической работы по отработке режимов контактно-дугового метода повышения износостойкости, [3] - проведение и контроль экспериментальных исследований, обработка и анализ реїультатов исследований подбоек выправо-подбивочной машины, [4] - анализ диаграммы микротвердости пятен упрочнения стали СтЗ и установление зависимости глубины пятна упрочнения от времени насыщения углеродом, [5] - анализ явления «заваривания» трещин в пятне упрочнения и обоснование режимов технологического процесса, [6] - анализ диаграммы микротвердости пятен упрочнения стали 55С2Г и установление зависимости диаметра пятна упрочнения от силы тока и времени насыщения углеродом, [7] - замер и анализ результатов исследований микротвердости, [8] - анализ параметров науглероженных пятен и выявление условий возникновения в них трещин, [9] -анализ микроструктур и закономерностей распределения микротвердости при различных режимах технологического процесса
Структура її объем работы.
Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, изложенных на 135 страницах, включает 6 таблиц, 48 рисунков, список литературы из 111 наименований
