повышение долговечности крестовин
стрелочных переводов
Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л., Силантьев С.А.
(Муромский институт ВлГУ, г. Муром, РФ)
The given article deals with the technology and outcomes of method hardening of static-impulse processing (SPP) by means of superficial plastic deformation (SPD) of not long-lived elements of railway pointer transfer.
В настоящее время при эксплуатации стрелочных переводов на железных дорогах срок службы литой части крестовины в среднем в 3...6 раз меньше срока службы стрелочного перевода в целом. При этом износ сердечника крестовины составляет до 80% всех видов разрушения литых частей и определяет долговечность крестовины в целом. Установлено, что причиной износа является контактно-усталостное выкрашивание сердечника крестовины в зоне перекатывания. Износ клина сердечника и усовиков носит местный характер достигая глубины 5 ...6 мм и более. Ширина площадки износа и клина сердечника и усовика составляет около 40 мм. Для повышения срока службы крестовин на площадках износа клина сердечника и усовиков необходимо создавать упрочненный поверхностный слой с повышенной твердостью и остаточными напряжениями сжатия, глубина которого должна превышать допустимую величину износа. Наиболее эффективно создание такого слоя методами упрочнения поверхностным пластическим деформированием (ППД), так как материал литой части крестовины (марганцовистая сталь) хорошо наклепывается.
Статико-импульсная обработка (СИО) является новым способом упрочнения ППД, отличающимся способом подвода энергии в зону деформации. Пластическая деформация металла осуществляется управляемым импульсным воздействием, сообщаемым ударной системой боек-волновод статически нагруженному инструменту. Использование предударного статического поджатия инструмента к обрабатываемой поверхности позволяет увеличить ее площадь контакта с инструментом, способствуя уменьшению искажений передаваемого ударного импульса, тем самым, уменьшая потери энергии удара [1, 2].
Технология упрочнения СИО включает следующие этапы: предварительное статическое и последующее периодическое импульсное нагружение инструмента. Реализация процесса СИО осуществляется гидравлическим генератором механических импульсов (ГМИ). Техническая характеристика ГМИ (максимальная энергия и частота ударов - 400 Дж и 40 Гц) позволяет осуществлять обработку поверхностей с высокой производительностью за счет увеличения площади контакта инструмента и заготовки, или добиваться упрочнения ответственных поверхностей деталей машин на большую глубину [3]. Компактность ГМИ позволяет устанавливать его на серийное металлообрабатывающее оборудование.
Технологическими факторами СИО при упрочнении плоских поверхностей (усовики и клин сердечника) являются энергия и частота ударов, скорость перемещения заготовки относительно инструмента, величина статического поджима, форма и размеры инструмента (в качестве инструмента при этом целесообразно использовать стержневой ролик), число проходов [4].
Производственная апробация СИО ППД для тяжелонагруженных поверхностей сердечника крестовины стрелочного перевода проведена в условиях ОАО «Муромский стрелочный завод» на крестовинах Р65 типа 1/11.
После упрочнения СИО опытной партии сердечников крестовин железнодорожных стрелочных переводов микротвердость наиболее изнашиваемой части клина сердечника и усовиков повысилась в 3 раза (с 260 до 640 HV) и глубина упрочненного слоя достигала 8...9 мм и более.
По данным МПС крестовины Р65 типа 1/11, установленные на средненагруженную ветку (средний тоннаж проходящих поездов в год составляет 60 млн. т. брутто) выдерживают пропущенный тоннаж до 80 млн. т. брутто (гарантийный срок эксплуатации составляет 50 млн. т брутто). Упрочненная СИО опытная партия сердечников крестовин железнодорожных стрелочных переводов была уложена на железнодорожную ветку ст. Сасово Московской ж/д. Пропущенный тоннаж составил 80 млн. т. брутто.
При осмотре выявлено:
· износ клина сердечника в сечении «40» мм составил 3,0 мм (предел износа составляет 6 мм);
· износ усовиков против сечения клина «40» мм составил 0,0 мм (предел износа составляет 6 мм).
Полученные результаты измерения изношенной части клина сердечника и усовиков крестовины стрелочного перевода, упрочненных СИО свидетельствуют о том, что с учетом периода приработки, т.е. наиболее интенсивного износа сердечников крестовин в начале, ресурс их работы может составить не менее 160...170 млн. т. брутто, что примерно в 2 раза больше, чем установленные нормы работы крестовины.
1. Патент № 2098259. Способ статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием / А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев. Бюлл. № 34, 1997.
2. Упрочнение ответственных поверхностей статико-импульсной обработкой. О.М. Щебров, А.В. Киричек, А.Г. Лазуткин, Д.Л. Соловьев // Наука производству. – М.: 1998. - № 11 – С.20-23.
3. Киричек А.В., Лазуткин А.Г., Соловьев Д.Л. Статико-импульсная обработка и оснастка для ее реализации //СТИН. – М.: 1999. – № 6. – С. 20-24.
4. Соловьев Д.Л., Лазуткин С.Л., Силантьев С.А. Условия реализации СИО ППД для упрочнения плоских поверхностей деталей машин // Конструкторско-технологическая информатика – 2000: Труды конгресса. В 2-х т.т. Т.2/ IV международный конгресс. «Станкин». – М.: 2000. – С.149-150.