Введение к работе
Актуальность работы. Темпы роста отечественной экономики диктуют значительное увеличение объемов грузооборота и повышение производительности железных дорог Основными направлениями интенсификации перевозок служат повышение скоростей движения и веса поездов, что связано с резким ростом силового воздействия на путь В подобных условиях устойчивое и безопасное функционирование дорог во многом зависит от качества рельсовых скреплений
На железных дорогах страны осваивается новый узел рельсового скрепления, используемый на стрелочных переводах, кривых малых радиусов, участках пути с высокими осевыми нагрузками Принципиальным отличием нового узла является замена в нем промежуточной жесткой клеммы на пружинную прутковую клемму ОП105 С использованием данного вида клемм рельсовый путь приобретает пространственную упругость, обеспечивается усиление самого промежуточного скрепления, оно становится способным выдержать длительные динамические нагрузки При этом резко снижаются трудоемкость и затраты на текущее содержание пути, что особенно актуально для России с ее большой протяженностью железных дорог в различных климатических условиях Пружинные клеммы являются изделиями сложной пространственной формы с жестко регламентированными показателями качества по геометрическим размерам, механическим и специальным свойствам.
Передовым предприятием, на котором было организовано производство пружинных клемм ОП105, стало ОАО «Магнитогорский калибровочный завод» (сегодня ОАО «ММК-МЕТИЗ») Освоение новой технологии потребовало значительных усилий, принимая во внимание уникальность применяемого специализированного оборудования, разнородный состав и нетрадиционное содержание производственных операций, включающих процессы из смежных отраслей науки и техники, высокие требования, предъявляемые к точности исполнения режимов обработки Это позволило заводу в течение длительного времени удерживать значительную часть рынка данной продукции Однако требования к качеству клемм непрерывно ужесточаются, что нашло отражение в новых редакциях нормативно-технической документации, в которой введены новые требования по геометрическим размерам и специальным свойствам, а также 100% контроль качества выпускаемой продукции Это предполагает исключение их внезапного хрупкого разрушения при сборке скреплений, а также в процессе эксплуатации под действием испытываемых нагрузок
Опыт производства пружинных клемм показал, что действующая технология не обеспечивает повышенных требований потребителей к качеству данного вида продукции В связи с этим актуальным является комплекс исследований, направленный на обеспечение заданных показателей качества пружинных клемм, уменьшение количества несоответствий требованиям нормативно-технической документации
Цель работы Обеспечение заданного уровня качества железнодорожных пружинных клемм ОП105 совершенствованием технологических режимов обработки
Научная новизна
Разработана методика управления качеством железнодорожных пружинных клемм, отличающаяся учетом наследственных связей при взаимодействии технологических методов различной физической природы между процессами подготовительных операций, формообразования, окончательной термообработки и контроля при формировании потребительских свойств готовой продукцию
Разработана математическая модель трансформации показателей качества стали 40С2 при термическом и деформационном воздействии, позволяющая направленно формировать рациональные режимы ее обработки для достижения заданного уровня качества, с учетом специфики холодной пластической деформации при формообразовании геометрических размеров пружинных клемм
Получены статистические модели оценки динамики формирования прочностных и пластических свойств стали 40С2 при термическом упрочнении, на основе которых определены результативные режимы окончательной обработки, обеспечивающие достижение заданного уровня качества пружинных клемм по механическим свойствам
Установлена количественная взаимосвязь величины остаточной деформации петли пружинной клеммы ОП105 при контрольном нагружении регламентированным усилием с заданным нормативно-технической документацией уровнем твердости изделия после термического упрочнения
Практическая ценность.
Разработаны ресурсосберегающие промышленные режимы подготовки металла к формообразованию, обеспечивающие требуемый уровень механических свойств при сокращении длительности процесса и увеличении производительности
Разработаны режимы окончательной термической обработки пружинных клемм, обеспечивающие формирование заданного уровня качества готовой продукции
Экономический эффект от внедрения разработок в условиях ОАО «ММК-МЕТИЗ» составил 992,7 руб на 1 тонну товарной продукции
Полученные в диссертационной работе теоретические и практические результаты используются в учебном процессе ГОУ ВПО «МГТУ» при подготовке инженеров по специальностям 200503 - «Стандартизация и сертификация» (металлургия) и 150106 - «Обработка металлов давлением»
Реализация работы в промышленности Результаты диссертационной работы внедрены на ОАО "ММК-МЕТИЗ" в виде изменений в технологическую инструкцию ТИ 176-Т-241-2002 «Производство проката для изготовления пружинных клемм» и технологическую карту ТК 176-МТКР-390-2006 «Клемма пружинная прутковая для крепления рельсов по ОП105 ТУ» Результаты работы использованы при успешном прохождении сертификационных испытаний клемм ОП105 производства ОАО «ММК-МЕТИЗ» во Всероссийском научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ, г Москва)
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на V и VII конгрессах прокатчиков (Череповец, 2003г , Москва, 2007г), V школе - семинаре «Фазовые и структурные превращения в сталях» (Кусимово, Башкортостан, 2006г), Международной научно-технической конференции «Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов» (Санкт-Петербург, 2007г), Международной научной школе-конференции «Фундаментальное и прикладное материаловедение» (Барнаул, 2007г), научно-технических конференциях ГОУ ВПО «МГТУ» в 2004-2007 гг , технических советах ОАО «ММК-МЕТИЗ» в 2004-2008 гг
Публикации. По теме диссертации опубликована 1 монография, 10 научных статей, в т ч 3 в рецензируемых изданиях из перечня ВАК РФ
Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, изложена на 151 странице машинописного текста, иллюстрирована 43 рисунками, содержит 23 таблицы, четыре приложения, библиографический список из 96 наименований
