Введение к работе
Актуальность темы. Важнейшей задачей железнодорожного транспорта является повышение надёжности и долговечности путевых машин и подвижного состава. Решение этих вопросов зависит от создания и освоения прогрессивных ресурсосберегающих технологических методов повышения качества деталей, снижения их себестоимости, увеличения производительности и улучшения условий труда.
Опыт передовых ремонтных предприятий показывает, что большинство деталей, поступивших в ремонт, выбраковываются вследствие износа рабочих поверхностей, составляющего не более 1 % от исходной массы детали. Свыше 60 % деталей может быть с успехом восстановлено, так как они имеют значительно более высокий ресурс долговечности по прочности, чем по износостойкости. Одним из эффективных методов восстановления является наплавка. Значительным тормозом в применении износостойких наплавок является несовершенство полученных металлопокрытий и трудность механической обработки. Повышение качества и износостойкости металлопокрытий восстановленных деталей является важной задачей ремонтного производства железнодорожного транспорта.
В связи с этим, представляется актуальным разработка и совершенствование технологического процесса поверхностной пластической деформации (ППД) наплавленного металла цилиндрических деталей в условиях воздействия тепла сварочной дуги, направленного на управление формообразованием и качеством наплавленного металла. При минимальных затратах применение этого способа позволяет: использовать остаточный ресурс долговечности детали по прочности; улучшить качество и физико-механические свойства металлопокрытий; увеличить экономическую эффективность восстановления деталей путевых машин и подвижного состава.
Таким образом, актуальность темы обусловлена с одной стороны, практической значимостью и перспективностью широкого применения ППД роликами горячего наплавленного металла деталей, а, с другой стороны, недостаточным объёмом научной информации о возможностях влияния ППД роликами на металлопокрытия деталей, способах производства для рационального и эффективного использования на практике при ремонте путевых машин и подвижного состава.
Цель работы; управление формообразованием и качеством наплавленного металла поверхностным пластическим деформированием деталей путевых машин и подвижного состава на базе комплексных теоретических и экспериментальных исследований механизма процесса и его технологических показателей.
Автор защищает:
Метод ремонта изношенных цилиндрических деталей путевых машин и
подвижного состава.
> Теоретические и экспериментальные зависимости определения температурных полей в зонах ППД накаткой роликами наплавленного металла.
Математическую модель определения основных технологических параметров процесса ППД накатки роликами наплавленного металла.
Методику автоматизированного расчёта температуры наплавленного металла в зонах деформации и рациональных техноло^фцс^вщмзЯАипрм процесса накатки роликами наплавленного металла. I БИБЛИОТЕКА I
> Результаты теоретического исследования технологических параметров процесса ППД накатки роликами наплавленного металлопокрытия.
Методику и результаты экспериментальных исследований влияния ППД на
каткой роликами горячего наплавленного металла на физико-механические
свойства восстановленных деталей.
Общая методика исследований. В работе использован комплексный подход к проблеме повышения качества восстановленных деталей путевых машин и подвижного состава. Исследования величин износа выполнялись на базе теории математической статистики. Теоретические исследования проводились на базе фундаментальных разработок в области упрочняющей обработки и технологии сварочного производства. При решении и анализе математических моделей широко использовалась ЭВМ. Экспериментальные исследования проводились по стандартным и оригинальным методикам в лабораторных и производственных условиях. Достоверность полученных теоретических и экспериментальных исследований, а также эффективность практических рекомендаций подтверждены результатами опытно-промышленной проверки и внедрения в производство прогрессивного технологического процесса упрочнения наплавленного металла в процессе его нанесения.
Научная новизна.
Выявлены особенности взаимодействия направляющих роликов транспортёра
путеукладочного поезда с рельсовой плетью и раскрыты основные закономер
ности процесса износа рабочих поверхностей.
> Разработан высокоэффективный ресурсосберегающий метод восстановления изношенных цилиндрических деталей путевых машин и подвижного состава на основе использования комбинированных видов энергий.
Разработана методика расчёта геометрических параметров накатного ролика, обеспечивающих требуемые параметры качества формирования поверхностного слоя.
Уточнены теоретические и экспериментальные зависимости определения температурных полей в зонах ППД накаткой роликами наплавленного металла.
У Разработана математическая модель определения технологических параметров процесса ППД накатки роликами наплавленного металла.
Разработана методика управления качеством восстанавливаемых деталей.
Практическая ценность работы. Предложен рациональный метод и разработана установка для восстановления изношенных деталей, позволяющая совмещать в единой технологической схеме процессы наплавки и ППД роликами металлопокрытия с использованием тепла сварочной дуги. Разработана инженерная методика расчёта технологических параметров упрочнения наплавленного слоя металла накатными роликами. Разработана методика автоматизированного расчёта и выбора рациональных режимов упрочнения наплавленного металла накатными роликами в виде блок-схемы и программы расчёта для ЭВМ, позволяющая по заданным геометрическим параметрам роликов и технологическим факторам получать требуемые усилие накатки и глубину наклёпа. Даны практические рекомендации но выбору режимов накатки наплавленного металла роликами.
Реализация работы. Технология ремонта и результаты исследований внедрены на ремонтных предприятиях (Ростовский электровозоремонтный завод им. В.И. Ленина г. Ростов-на-Дону и по сети СКЖД). Ожидаемый годовой экономический эффект составил: для ремонтных предприятий СКЖД -1,2 млн. рублей на программу ремонта направляющих роликов транспортёра путеукладочного поезда (3000 шт.); для РЭРЗ (г. Ростов-на-Дону) - 2 млн. рублей на программу ремонта деталей ходовой части подвижного состава электровозов (5676 шт.).
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на: международной научно-практической конференции «Совершенствование технологии и организации обеспечения работоспособности машин с использованием восстановительно-упрочняющих процессов» (г. Саратов, СГТУ, 2002); международной научно-технической конференции «Высокие технологии в машиностроении» (г. Самара, СамГТУ, 2002); 62-й вузовской научно-теоретической конференции профессорско-преподавательского состава «Трапспорт-2003» (г. Ростов н/Д, РГУПС, 2003); международной конференции «Актуальные проблемы конструкторско-технологичес-кого обеспечения машиностроительного производства» (г. Волгоград, ВолгГТУ, 2003); всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г. Екатеринбург, УрГУПС, 2003); всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2004» (г. Ростов н/Д, РГУПС, 2004); 6-й международной практической конференции-выставки «Технологии ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов, оборудования и металлоконструкций» (г. Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2004).
Публикации. По материалам исследований, представленных в диссертации, опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из оглавления, введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, включающего 135 наименований, и приложений. Работа содержит 187 страниц машинописного текста, 16 таблиц, 83 рисунка, 5 приложений на 29 страницах.
