Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог
Рассмотрены факторы, влияющие на качество технологического процесса наплавки. Представлены результаты анализа причин, вызывающих появление дефектов и отклонений от требуемых механических свойств. Показано, что одним из важных факторов, влияющих на надежность технологического процесса наплавки, являю...
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Автоматическая сварка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101239 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог / В.В. Артемчук // Автоматическая сварка. — 2012. — № 7 (711). — С. 40-43. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101239 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1012392025-02-09T09:34:56Z Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог Evaluation of the quality of technological processes for surfacing of parts of railway rolling stock Артемчук, В.В. Производственный раздел Рассмотрены факторы, влияющие на качество технологического процесса наплавки. Представлены результаты анализа причин, вызывающих появление дефектов и отклонений от требуемых механических свойств. Показано, что одним из важных факторов, влияющих на надежность технологического процесса наплавки, являются его электрические режимы, параметры которых зависят не только от установленных наплавщиком-оператором, но и от качества питающей электрической энергии. Рассмотрено влияние параметров режима на надежность процесса многослойной наплавки. Factors influencing the quality and reliability of the technological process of surfacing are considered. Results of analysis of the causes leading to appearance of defects and deviations from the required mechanical properties are presented. It is shown that one of the important factors. Influencing reliability of the technological process of surfacing, is its electrical mode, parameters of which depend not only on those established by surfacing operator, but also on the quality of supplied power. Influence of mode parameters on reliability of the process of multilayer surfacing is considered. 2012 Article Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог / В.В. Артемчук // Автоматическая сварка. — 2012. — № 7 (711). — С. 40-43. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0005-111X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101239 629.4.027 ru Автоматическая сварка application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Артемчук, В.В. Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог Автоматическая сварка |
| description |
Рассмотрены факторы, влияющие на качество технологического процесса наплавки. Представлены результаты анализа причин, вызывающих появление дефектов и отклонений от требуемых механических свойств. Показано, что одним из важных факторов, влияющих на надежность технологического процесса наплавки, являются его электрические режимы, параметры которых зависят не только от установленных наплавщиком-оператором, но и от качества питающей электрической энергии. Рассмотрено влияние параметров режима на надежность процесса многослойной наплавки. |
| format |
Article |
| author |
Артемчук, В.В. |
| author_facet |
Артемчук, В.В. |
| author_sort |
Артемчук, В.В. |
| title |
Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог |
| title_short |
Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог |
| title_full |
Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог |
| title_fullStr |
Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог |
| title_full_unstemmed |
Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог |
| title_sort |
оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101239 |
| citation_txt |
Оценка качества технологических процессов наплавки деталей подвижного состава железных дорог / В.В. Артемчук // Автоматическая сварка. — 2012. — № 7 (711). — С. 40-43. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT artemčukvv ocenkakačestvatehnologičeskihprocessovnaplavkidetalejpodvižnogosostavaželeznyhdorog AT artemčukvv evaluationofthequalityoftechnologicalprocessesforsurfacingofpartsofrailwayrollingstock |
| first_indexed |
2025-11-25T06:21:35Z |
| last_indexed |
2025-11-25T06:21:35Z |
| _version_ |
1849742279208599552 |
| fulltext |
УДК 629.4.027
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ НАПЛАВКИ ДЕТАЛЕЙ
ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
В. В. АРТЕМЧУК, канд. техн. наук
(Днепропетр. нац. ун-т ж.-д. трансп. им. акад. В. Лазаряна)
Рассмотрены факторы, влияющие на качество технологического процесса наплавки. Представлены результаты анализа
причин, вызывающих появление дефектов и отклонений от требуемых механических свойств. Показано, что одним
из важных факторов, влияющих на надежность технологического процесса наплавки, являются его электрические
режимы, параметры которых зависят не только от установленных наплавщиком-оператором, но и от качества
питающей электрической энергии. Рассмотрено влияние параметров режима на надежность процесса многослойной
наплавки.
К л ю ч е в ы е с л о в а : дуговая наплавка, детали железно-
дорожного транспорта, качество наплавки, надежность
технологического процесса наплавки, восстановление
Повышение качества технологических процессов
изготовления различных деталей — актуальная
и важная проблема для всех сфер производства.
Отклонения от заданных параметров технологи-
ческого процесса за пределы допустимого при-
водят к браку детали. Эта проблема особенно ак-
туальна в ремонтном производстве, где в силу
его специфики не всегда удается обеспечить вы-
сокое качество восстановленных деталей.
Ремонтное производство включает ряд техно-
логий, одной из которых является непосредствен-
ный процесс восстановления деталей. В насто-
ящее время при восстановлении одной из наи-
более востребованных является технология нап-
лавки.
Исследованиям процессов наплавки посвящено
большое количество работ, во многих из которых
проанализированы причины возникновения дефек-
тов и даны рекомендации по их предотвращению
[1–7], однако оценке влияния различных составля-
ющих технологического процесса наплавки на ка-
чество наплавляемой детали в целом уделяется, на
наш взгляд, недостаточное внимание.
Целью настоящей работы является оценка вли-
яния отдельных этапов технологического процес-
са наплавки на качество наплавляемых деталей
подвижного состава железных дорог.
Оптимальный технологический процесс нап-
лавки должен обеспечивать заданные свойства и
качество наплавленных слоев, при этом дефекты
в них не должны выходить за пределы, допусти-
мые регламентирующей документацией. Главны-
ми факторами, влияющими на эти показатели про-
цесса наплавки (рис. 1), являются качество пред-
варительной подготовки наплавочных материалов
и наплавляемых поверхностей деталей; химичес-
кий состав основного и наплавленного металлов;
их свариваемость, физико-механические свойства
и структура, а также их изменения при наплавке;
режимы наплавки; предварительный подогрев и
термическая обработка после наплавки; финиш-
ная обработка наплавленных деталей.
Рассмотрим более подробно показатели, опре-
деляющие качество наплавленных деталей. Наи-
больший интерес представляют твердость, изно-
состойкость и усталостная прочность. Указанные
показатели выбраны из следующих соображений:
износостойкость и усталостная прочность глав-
ным образом определяют ресурс деталей, а твер-
дость связана с другими механическими свойс-
твами и при этом наиболее легко определяется в
промышленных условиях. При оптимальном вы-
боре наплавочных материалов эти показатели дол-
жны удовлетворять требованиям технической до-
кументации. В противном случае они сразу пере-
ходят в разряд недопустимых.
Согласно ГОСТ 30242–97 дефекты сварки раз-
деляют на следующие группы: трещины, поры
(полости), несплавления и непровары, твердые
включения, нарушение формы шва и др.
Получить идеальный без дефектов наплавлен-
ный слой сложно, однако необходимо минимизи-
ровать количество и размеры дефектов, а также
© В. В. Артемчук, 2012
Рис. 1. Структурная схема процесса наплавки (xi, yi —
соответственно входные и выходные факторы; zпi, zнi, zфi —
соответственно факторы предварительной подготовки, нап-
лавки и финишной обработки)
40 7/2012
выделить допустимые дефекты. Как показывает
практика, во многих случаях дефекты появляются
вследствие отклонений от установленных режи-
мов процесса наплавки. Для определения качества
процесса наплавки систематизируем причины,
вызывающие рассмотренные выше дефекты. Сог-
ласно [1–6] основными причинами, приводящими
к появлению дефектов при наплавке, являются
некачественная подготовка материалов и поверх-
ности восстановительной детали; неправильно по-
добранные сочетания материалов; нарушение тех-
нологии наплавки; неправильно выбранные режи-
мы наплавки.
Перечисленные причины появления дефектов
главным образом связаны с квалификацией и опы-
том разработчиков, технологов и наплавщиков.
Электрические режимы наплавки оказывают
решающее влияние на структуру и свойства нап-
лавленного слоя, а также появление дефектов. В
структурной схеме, представленной на рис. 2, в
блоке допустимых дефектов не указаны их раз-
меры, поскольку они для конкретной детали за-
висят от условий ее эксплуатации и указываются
в соответствующей технической документации.
Основные причины в обобщенном виде, приво-
дящие к недопустимым дефектам, формулиру-
ются так: «неудовлетворительная подготовка по-
верхности детали», включающая характеристику
качества очистки и механической обработки при
подготовке поверхности детали под наплавку, «не-
удовлетворительный предварительный подогрев пе-
ред наплавкой» — недостаточный или отсутствие
подогрева детали при необходимости данной опе-
рации, «отклонение от рациональных режимов нап-
лавки детали» — нарушение режимов по напряже-
нию, току и скорости наплавки, по надежности по-
дачи флюса или защитных газов, по соблюдению
шага наплавки, вылету электрода, а также его сме-
щению с зенита (последнее — при автоматической
наплавке цилиндрических деталей).
В соответствии с представленной структурной
схемой оценки качества технологического про-
цесса наплавки (рис. 2) и выбранной системой
соответствующих показателей проведен сбор дан-
ных по качеству наплавленных деталей на элек-
тровозоремонтном заводе, в локомотивных депо
с объемом текущего ремонта ТР3 и вагонных депо
в течение одного года. Анализу подвергали детали
автосцепного устройства, пятникового узла гру-
зовых вагонов, шкворневые узлы, цилиндричес-
кие детали типа «вал» тормозной рычажной пе-
редачи, рессорного подвешивания и др. В объеме
этих наблюдений была создана база данных для
последующего статистического анализа.
В математическом плане исследуемый объект
описываем набором показателей Ω = {x1, x2, …
..., xN}, информацию о которых представим в виде
матрицы экспериментальных значений X:
X =
⎡
⎢
⎣
⎢
⎢
⎢
⎢
x11 x12 … x1N
x21 x22 … x2N
… … … …
xM1 xM2 … xMN
⎤
⎥
⎦
⎥
⎥
⎥
⎥
,
где M — количество строк, соответствующее ко-
личеству наблюдений за определенный промежу-
ток времени; N — количество столбцов, соответ-
ствующих количеству показателей; xij — значение
j-го показателя в i-м наблюдении (в дальнейшем
считаем, что M > N).
Рассмотрим основные моменты первичного ана-
лиза данных, поскольку этот этап моделирования
существенно влияет на дальнейшую точность оцен-
ки качества технологического процесса.
В процессе обработки экспериментальных дан-
ных были определенные трудности, обусловлен-
ные разной размерностью выбранных показате-
лей, отсутствием некоторых данных, наличием
подозрительных значений наблюдаемых показа-
телей. Важным моментом анализа является про-
верка данных на наличие «всплесков» с их пос-
ледующей обработкой. Цензурирование данных
(устранение эффекта выбросов) производится с
помощью либо удаления этих точек из данных,
либо с помощью применения методов оценки па-
раметров, устойчивых к грубым отклонениям
(например, метод наименьших модулей).
В качестве процедур цензурирования исполь-
зуют следующие [8]:
Рис. 2. Структурная схема оценки качества и надежности технологического процесса наплавки
7/2012 41
визуализацию данных, когда с помощью гра-
фического представления информации устанав-
ливаются закономерности, совершенно неочевид-
ные среди множества значений;
анализ некоторых числовых характеристик ис-
следуемых показателей. Например, о наличии
выбросов может свидетельствовать сравнение та-
ких величин, как среднее выборочное и мода, если
эти характеристики существенно различаются для
выбранного признака (поскольку известно, что
среднее выборочное чувствительно к всплескам,
а модальное значение исследуемого признака ха-
рактеризуется свойством робастости);
правило «трех σ», если подтверждаются гипо-
тезы о нормальном распределении показателей xi:
P {εi < 3σi} = 0,9973,
где εi = xi – x
_
i; x
_
i — среднее выборочное xi.
Очевидно, что наиболее простой методикой
цензурирования данных является визуализация,
однако при большом количестве данных, как в
нашем случае, ее применить не представляется
возможным. Процедура цензурирования с приме-
нением нормального закона также малоэффектив-
на, поскольку требует неоправданных затрат вре-
мени, тем более, что рассматриваемые показатели
могут иметь другой закон распределения. Поэто-
му среди перечисленных методик исключения
всплесков наиболее приемлемой оказалась та, ко-
торая связана с анализом числовых данных и срав-
нением среднего выборочного значения с модой
по каждому показателю качества.
После выполнения приведенных выше проце-
дур получаем распределение причин появления
дефектов и отклонений механических свойств от
ожидаемых. В таблице приведено распределение
причин возникновения дефектов при полуавтома-
тической наплавке порошковой проволокой в сре-
де углекислого газа, а на рис. 3 — при основных
способах дуговой наплавки.
Как и следовало ожидать, статистический ана-
лиз подтвердил, что наиболее стабильное и вы-
сокое качество восстановленных деталей обеспе-
чивает автоматическая наплавка под флюсом. На-
ихудшие показатели по вероятности появления
дефектов различного рода имеет ручная дуговая
наплавка штучными электродами. Промежуточ-
ное положение занимает полуавтоматическая нап-
лавка в защитных газах и открытой дугой само-
защитными порошковыми проволоками.
Для всех способов наплавки наиболее сущес-
твенными показателями, влияющими на ее качес-
тво, являются предварительная подготовка нап-
лавляемых деталей и наплавочных материалов, а
также режимы наплавки.
Влияние этих факторов находится примерно
на одном уровне. Достаточно существенно на ка-
чество влияет и механическая обработка наплав-
ляемых деталей. Возможно это связано с тем, что
зачастую в депо механическая обработка наплав-
ленных поверхностей производится ручным шли-
фовальным инструментом.
Для всех способов дуговой наплавки, исполь-
зуемых в железнодорожном ремонтном производ-
стве, указанные причины возникновения дефектов
являются доминирующими, хотя и с несколько
разными долями влияния. Таким образом, для по-
вышения качества и надежности процесса нап-
лавки именно они подлежат первоочередному
рассмотрению и устранению.
Распределение причин возникновения дефектов и отклонений в механических свойствах при полуавтоматической
наплавке порошковой проволокой в среде углекислого газа
№ п/п Причины появления дефектов и отклонений в механических свойствах Доля, % Коэффициент
вариации, %
1 Неудовлетворительная подготовка наплавочных материалов и наплавляемой детали 32 23
2 Неудовлетворительный предварительный подогрев или его отсутствие 6 8
3 Отклонение от режимов охлаждения или термической обработки после наплавки 5 15
4 Отклонение от рациональных режимов наплавки 31 19
5 Некачественная очистка от шлака при многослойной наплавке 8 10
6 Отклонение от рациональных режимов финишной обработки наплавленной детали 18 18
Рис. 3. Распределение причин (1–6 по таблице) появления
дефектов и отклонений в механических свойствах в зави-
симости от способа наплавки: 1 — полуавтоматическая нап-
лавка в среде углекислого газа; 2 — автоматическая наплавка
под флюсом; 3 — полуавтоматическая наплавка порошковы-
ми проволоками; 4 — ручная дуговая наплавка
42 7/2012
Выводы
1. Статистический анализ показывает, что более
высокие показатели качества восстановленных де-
талей обеспечивает автоматическая наплавка, за-
тем полуавтоматическая в среде защитных газов
и открытой дугой самозащитными проволоками,
а более низкие — ручная наплавка штучными
электродами.
2. Ранжирование причин, приводящих к по-
явлению дефектов и ухудшению качества наплав-
ленных деталей, показывает, что наиболее су-
щественно на эти показатели влияют некачест-
венная подготовка к наплавке наплавляемых де-
талей и наплавочных материалов, а также отк-
лонения от режимов наплавки.
1. Фрумин И. И. Автоматическая электродуговая наплавка.
— Харьков: Металлургиздат, 1961. — 421 с.
2. Рябцев И. А. Наплавка деталей машин и механизмов. —
Киев: Екотехнологія, 2004. — 160 с.
3. Машиностроение. Технология сварки, пайки и резки.
Т. 3 / Под ред. Б. Е. Патона. — М.: Машиностроение,
2006. — 768 с.
4. Технология электрической сварки металлов и сплавов
плавлением / Под ред. Б. Е. Патона. — М.: Машиностро-
ение, 1974. — 768 с.
5. Деев Г. Ф., Пацкевич И. Р. Дефекты сварных швов. —
Киев: Наук. думка, 1984. — 208 с.
6. Влияние дефектов, возникающих в процессе наплавки,
на механические характеристики металла / В. М. Власов,
Л. М. Нечаев, Н. Б. Фомичева, Е. В. Фомичева // Соврем.
наукоемкие технологии. — 2004. — № 1. — С. 9–11.
7. Молодык Н. В., Зенкин А. С. Восстановление деталей ма-
шин: Справочник. — М.: Машиностроение, 1989. —
480 с.
8. Крамер Г. Математические методы статистики. — М.:
Мир, 1975. — 848 с.
Factors influencing the quality and reliability of the technological process of surfacing are considered. Results of analysis
of the causes leading to appearance of defects and deviations from the required mechanical properties are presented. It
is shown that one of the important factors. Influencing reliability of the technological process of surfacing, is its electrical
mode, parameters of which depend not only on those established by surfacing operator, but also on the quality of supplied
power. Influence of mode parameters on reliability of the process of multilayer surfacing is considered.
Поступила в редакцию 30.03.2012
IX МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ
КОНФЕРЕНЦИЯ «ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК»
24–29 сентября 2012 г. Украина, г. Запорожье–Алушта
Тематика конференции:
• двигатели аэрокосмических летательных аппаратов и энергетических установок;
• повышение долговечности деталей машин методами поверхностного дефор-
мационного упрочнения;
• нетрадиционные методы обработки труднообрабатываемых материалов;
• защитные покрытия для деталей энергетических установок;
• методы ремонта и восстановления деталей;
• методы диагностики, неразрушающего контроля и испытаний ответственных
деталей и двигателей летательных аппаратов;
• расчет и прогнозирование ресурса деталей и двигателей летательных аппа-
ратов;
• экспертиза разрушений элементов конструкций;
• методы исследования характеристик поверхностного слоя.
Контакты:тел.: (061) 769-82-69; тел. моб.: (067) 261-96-50
E-mail: nat76sah@rambler.ru
Skupe: nata76sah
7/2012 43
|