ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НАПЛАВЛЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

 

Тазиков Э.Б., Жуков Д.А., Соболев А.А. (ПГУПС, С-Петербург, РФ)

 

The article is dedicated to the use of chemical and thermal treatment in repair production in order to raise durability of details.

 

Высокая эффективность ремонта подвижного состава и путевых машин не достижима без совершенствования ремонтных технологий и поднятия их уровня до уровня технологий машиностроения.

Применяемые в настоящее время способы восстановления изношенных деталей металлопокрытиями, как правило, значительно снижают их долговечность, особенно при повторно-переменных нагрузках. Для увеличения работоспособности и долговечности восстановленных деталей используют различные методы их последующего упрочнения, одним из которых является химико-термическая обработка (ХТО), повсеместно применяемая в промышленности и, весьма ограниченно, для ремонтных целей.

Исследовалась эффективность упрочнения цементацией с последующей закалкой деталей, наплавленных в углекислом газе. Образцы изготавливали из стали 20Х (ГОСТ 4543-71), наплавляли с помощью сварочных полуавтоматов в углекислом газе проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70) диаметром 1,0 мм, протачивали, шлифовали и направляли на цементацию.

Цементацию проводили при температуре 930-950⁰С в твердом карбюризаторе состава 20% свежего древесноугольного (ГОСТ 8050-64) и 80% отработанного в течение 8 ч. После охлаждения образцы подвергали закалке с 820⁰С в масло, низкому отпуску в течение 1 ч при 180⁰С и чистовому шлифованию.

Окончательно подготовленные образцы имели толщину наплавленного слоя 0,5-0,6 мм на сторону, глубину цементации - 1,2-1,4 мм, концентрацию углерода на поверхности - 1,0-1,2%, твердость поверхности - HV 700-730.

Испытания проводились: на износ при трении скольжения по схеме наплавленный ролик – колодка из чугуна Сч18 (ГОСТ 1412-85) в условиях гидроабразивного изнашивания; на контактную прочность при трении качения и непрерывной подаче в зону контакта масла индустриального 20, предел контактной прочности определялся как величина напряжений, отмечающая границу зоны прогрессирующих выкрашиваний площадью не менее 0,5 мм² и зоны отсутствия таковых; на усталостную прочность при консольной нагрузке в условиях изгиба с вращением.

Во всех случаях, параллельно с наплавленными, испытывались аналогичные образцы, изготовленные из цементованной и закаленной на ту же твердость стали 20Х (без наплавки). Полученные результаты представлены в табл. 1.

 

Таблица 1 -Результаты сравнительных испытаний

 

Образцы	Износ за 1ּ105 оборотов ролика, мг		База испытаний N=5ּ106 циклов нагружения
	ролика	колодки	Предел контактной прочности σN, МПа	Предел выносливости σ-1, МПа
Сталь 20Х + наплавка в СО2 Св-08Г2С + ХТО	9,7	8,8	2040	353
Сталь 20Х + ХТО	9,2	10,4	1960	372

 

Приведенные данные показывают, что наплавленный металл, упрочненный химико-термической обработкой, имеет износостойкость, контактную и усталостную прочность, близкие по величине к таковым для цементованной и закаленной стали 20Х равной твердости. Это подтверждается эксплуатационными испытаниями крестовин карданов автотракторной техники, восстановленных и упрочненных указанным способом, работоспособность которых оказалась на уровне новых.

Рассмотренную технологию упрочнения целесообразно использовать при восстановлении деталей с твердостью рабочих поверхностей HRC 55-62. Как правило, такие детали в процессе эксплуатации подвергаются воздействию значительных по величине контактных нагрузок, способствующих износу и выкрашиванию их поверхностей.