Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100

Описана технология электродуговой наплавки, основанная на использовании закладного электрода с каналами для подачи проволоки. Технология обеспечивает заданную толщину наплавленного слоя, качество формирования соответствует качеству поверхности литого металла и не нуждается в механической обработке....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Автоматическая сварка
Дата:2010
Автори: Кузьменко, Г.В., Кузьменко, В.Г., Галинич, В.И., Липисий, В.И., Нестыкайло, В.В.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2010
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101759
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100 / Г.В. Кузьменко, В.Г. Кузьменко, В.И. Галинич, В.И. Липисий, В.В. Нестыкайло // Автоматическая сварка. — 2010. — № 8 (688). — С. 14-18. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859479226532495360
author Кузьменко, Г.В.
Кузьменко, В.Г.
Галинич, В.И.
Липисий, В.И.
Нестыкайло, В.В.
author_facet Кузьменко, Г.В.
Кузьменко, В.Г.
Галинич, В.И.
Липисий, В.И.
Нестыкайло, В.В.
citation_txt Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100 / Г.В. Кузьменко, В.Г. Кузьменко, В.И. Галинич, В.И. Липисий, В.В. Нестыкайло // Автоматическая сварка. — 2010. — № 8 (688). — С. 14-18. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Автоматическая сварка
description Описана технология электродуговой наплавки, основанная на использовании закладного электрода с каналами для подачи проволоки. Технология обеспечивает заданную толщину наплавленного слоя, качество формирования соответствует качеству поверхности литого металла и не нуждается в механической обработке. Разработаны сварочные материалы (плоский электрод и порошковая проволока), а также специальное оборудование. Technology of electric arc hardfacing based on application of an embedded electrode with wire feed channels, is described. Technology ensures the specified thickness of the deposited layer, formation quality corresponds to cast metal surface quality, and it does not require machining. Welding consumables (flat electrode and flux-cored wire), as well as special equipment were developed
first_indexed 2025-11-24T11:58:23Z
format Article
fulltext УДК 621.791.92.03 НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ БУКСОВОГО ПРОЕМА БОКОВОЙ РАМЫ ТЕЛЕЖКИ ГРУЗОВОГО ВАГОНА МОДЕЛИ 18-100 Г. В. КУЗЬМЕНКО, инж., В. Г. КУЗЬМЕНКО, д-р техн. наук, В. И. ГАЛИНИЧ, канд. техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины), В. И. ЛИПИСИЙ, В. В. НЕСТЫКАЙЛО, инженеры (ПКТБ ЦВ «Укрзалізниці») Описана технология электродуговой наплавки, основанная на использовании закладного электрода с каналами для подачи проволоки. Технология обеспечивает заданную толщину наплавленного слоя, качество формирования со- ответствует качеству поверхности литого металла и не нуждается в механической обработке. Разработаны сварочные материалы (плоский электрод и порошковая проволока), а также специальное оборудование. К л ю ч е в ы е с л о в а : электродуговая наплавка, закладной электрод, железнодорожные вагоны, оборудование для нап- лавки, материалы для наплавки, восстановление деталей, боковая рама тележки Развитие современной техники характеризуется постоянным форсированием режимов эксплуа- тации машин и оборудования. В таких условиях большинство изделий машиностроения целесооб- разно изготовлять с износоустойчивым, антикор- розионным или жароустойчивым покрытием ра- бочих поверхностей. Повышение качества ме- талла наиболее изнашиваемых поверхностей де- талей и узлов возможно разными способами. На- иболее простой, доступный и дешевый из них — наплавка, которая обеспечивает экономию метал- ла, улучшает показатели работы оборудования и машин, сокращает их ремонтные простои, спо- собствует повышению производительности об- щественной работы. На железнодорожном транспорте имеется значительное количество деталей, которые в про- цессе эксплуатации интенсивно изнашиваются. К ним можно отнести пару колесо–рельс, поверх- ности устройств для сцепления вагонов, детали и узлы тележек и др. Одной из таких деталей является боковая рама тележки грузового вагона модели 18-100, наиболее распространенного на территории стран СНГ и Балтии (рис. 1), повер- хности буксового проема которой в процессе эк- сплуатации подвергаются интенсивной ударно- абразивной нагрузке. Боковая рама представляет собой крупногабаритную (размер 2413 654 620 мм, масса около 420 кг) литую конструкцию, из- готовленную из низколегированной стали 20ГЛ или 20ГФЛ. Она является основным элементом тележки грузового вагона, который передает наг- рузку на ось через буксы. Направляющие поверхности буксового проема боковой рамы (по четыре поверхности размером 45 120...150 мм на каждый проем, или восемь поверхностей общей площадью около 500 см2 на раму), согласно действующим нормам при износе не более 8 мм на сторону, подлежат восстанов- лению с обеспечением необходимой ширины бук- сового проема. Эти поверхности по существую- щей технологии наплавляются с помощью меха- низированной или ручной дуговой наплавки, ко- торые не обеспечивают необходимого качества ремонта и производительности работы. В резуль- тате большое количество боковых рам вскоре сно- ва нуждается в ремонте. В связи с этим актуальной является разработка такой технологии ремонта направляющих поверхностей боковой рамы, ко- торая бы обеспечила их качественное восстанов- ление и высокую износоустойчивость при высо- кой производительности наплавки. Известно, что производительность наплавки можно повысить путем увеличения сварочного то- ка. При автоматической наплавке одной прово- локой значение сварочного тока ограничивается сечением электрода и надежностью его контакта с токоподводом. Применение двух и более про- волок снижает это ограничение, так как сечение электрода и площадь контакта с токоподводом увеличиваются, что разрешает увеличить и сва- рочный ток. Таким образом, автоматическая мно- гоэлектродная наплавка оказывается эффективнее одноэлектродной. Увеличение количества элект- родов приводит также к качественным измене- ниям процесса их плавления, который переходит из беспрерывного в импульсный. При этом умень- шается суммарное тепловложение и снижаются деформации, значительно (до 10…15 %) ограни- чивается глубина проплавления основного метал- ла, на 25 % снижаются затраты электроэнергии © Г. В. Кузьменко, В. Г. Кузьменко, В. И. Галинич, В. И. Липисий, В. В. Нестыкайло, 2010 14 8/2010 на килограмм наплавленного металла, улучшается качество наплавленного слоя, а также его экс- плуатационные характеристики [1]. В то же время многоэлектродная наплавка на форсированных режимах имеет существенный недостаток — удовлетворительное формирование наплавленно- го металла возможно лишь в нижнем положении. Для разработки технологии восстановления направляющих поверхностей боковой рамы ис- пользовали принципиально новый электродуго- вой процесс сварки и наплавки, разработанный в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины на про- тяжении последних нескольких лет [2, 3]. Он зак- лючается в использовании плоского электрода большого сечения с изолирующим покрытием, ко- торый предварительно вводится в промежуток между свариваемыми деталями (технология зак- ладного электрода). Стальной сердечник элект- рода имеет продольные каналы, по которым в про- цессе его плавления подаются сплошные или по- рошковые проволоки, количество которых зави- сит от ширины электрода. При наплавке одну из деталей заменяют медным формирующим уст- ройством. Таким образом, используется принцип принудительного формирования наплавленного металла, который разрешает применять этот про- цесс в положениях, отличных от нижнего, без су- щественного ограничения режима наплавки. Схе- ма наплавки закладным электродом приведена на рис. 2, ее преимуществом по сравнению с сущес- твующими является возможность выполнения процесса электрической дугой, горящей парал- лельно наплавляемой поверхности. При этом можно избежать прямого действия дуги непос- редственно на поверхность основного металла и этим значительно уменьшить степень проплавле- ния последнего. Кроме того, электродуговая нап- лавка закладным электродом позволяет получить довольно большие поверхности наплавки за один проход. Схема расположения плоского электрода параллельно поверхности наплавки и использо- вание принципа принудительного формирования разрешает в определенных границах довольно точно задавать толщину наплавленного слоя (от 5 до 20 мм), используя соответствующие размеры закладного электрода и формирующего устройс- тва, а также регулируя зазор между последним и поверхностью основного металла. При разработке технологии ремонта направ- ляющих поверхностей боковой рамы приняли сле- дующую последовательность операций: при необходимости — ручная или механизи- рованная наплавка направляющих поверхностей для обеспечения их размера по ширине (номинал 160–2 +1 мм); механическая обработка изношенных направ- ляющих поверхностей с обеспечением ширины буксового проема 346 мм; автоматическая наплавка направляющих по- верхностей с обеспечением номинального размера ширины буксового проема 335 мм. Рис. 1. Боковая рама двухосной тележки грузового вагона модели 18–100 Рис. 2. Схема процесса электродуговой наплавки закладным электродом: 1 — сварочная проволока; 2 — закладной элек- трод; 3 — наплавляемая деталь; 4 — наплавленный слой металла; 5 — подкладка; 6 — водоохлаждаемый кристалли- затор 8/2010 15 При этой технологии отсутствует необходи- мость в механической обработке после наплавки, что повышает твердость наплавленного металла и может существенно увеличить межремонтный период и ограничить ремонтные затраты. Для отработки техники и технологии наплавки специалистами ПКТБ ЦВ «Укрзалізниці» и ИЭС им. Е. О. Патона была разработана эксперимен- тальная установка (рис. 3), в состав которой вхо- дят: стапель для позиционирования и фиксации бо- ковой рамы во время наплавки в положении «про- емом кверху»; блок кокилей 3, обеспечивающий качествен- ное формирование направляющих поверхностей (кокили оснащены специальными приспособлени- ями для крепления закладных электродов и под- вода к ним сварочного тока. Они смонтированы на каждом блоке напротив соответствующей по- верхности, которая наплавляется и электрически изолированы от кокиля); сварочный аппарат 2, предназначенный для по- дачи сварочных проволок в зону наплавки по про- дольным каналам в закладном электроде, состоит из механизма подачи сварочных проволок, кото- рый обеспечивает подачу трех проволок диамет- ром 1,6 мм со скоростью в пределах 30…200 м/ч, блока питания и управления, крепления кассет для сварочных проволок, гибких каналов для по- дачи проволок, кабелей питания и управления; источник сварочного тока 6 — тиристорный выпрямитель ВДУ-1202; автономный блок охлаждения кокилей 5. Сварочный аппарат смонтирован на поворот- ной колонне 1, что обеспечивает наплавку всех направляющих поверхностей боковой рамы по- очередно. Установка, получившая индекс КТ-107 (рис. 4), была изготовлена и испытана на экспе- риментальном производстве ПКТБ ЦВ. Кроме то- го, там был также разработан и изготовлен спе- циализированный станок для фрезерования нап- равляющих и опорных поверхностей боковой ра- мы перед наплавкой. Исходя из того, что толщина слоя наплавки в зависимости от степени износа направляющих поверхностей может изменяться в довольно ши- роком диапазоне (5…10 мм) по эксперименталь- ным данным была рассчитана доля участия основ- ного, электродного металла и металла проволоки в наплавленном металле при разной толщине слоя наплавки и оптимальном режиме ее осуществления (600 А, 25 В). Как видно из рис. 5, в то время, как доля основного металла при изменении толщины слоя наплавки остается практически неизменной и составляет приблизительно 0,21…0,23, аналогич- ные показатели для электрода и проволоки из- меняются в довольно широких пределах 0,2…0,39 и 0,38…0,57 соответственно. Поэтому для того, чтобы изменение толщины слоя наплавки не при- водило к значительным колебаниям его химичес- Рис. 3. Схема экспериментальной установки для наплавки направляющих поверхностей буксового проема боковой ра- мы тележки грузового вагона (обозначения см. в тексте) Рис. 4. Опытно-промышленная установка для наплавки нап- равляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18–100 Рис. 5. Доля участия проволоки (1), электрода (2) и основного металла (3) в наплавленном металле в зависимости от толщи- ны слоя наплавки 16 8/2010 кого состава и твердости, металл электрода и про- волоки должны быть близкими по составу. Таким образом, легирование наплавленного металла для повышения его твердости необходимо осущест- влять одновременно и в равном количестве через закладной электрод и сварочную проволоку. Для наплавки направляющих поверхностей бо- ковой рамы разработали специальный плоский закладной электрод АНПМ-40 с металлическим сердечником сечением 3 40 мм и длиной 250 мм с изолирующим покрытием толщиной 1 мм на каждую сторону (рис. 6). Таким образом, общая толщина электрода составляет 5 мм, что разре- шает обеспечить толщину наплавки во всем не- обходимом диапазоне от 5 до 8 мм. Сердечник электрода изготовляется из холоднокатаной низ- коуглеродистой стали марки 08 кп, а необходимое легирование наплавленного металла осуществля- ется через его покрытие, коэффициент массы ко- торого составляет около 35 %. Для компенсации дефицита наплавленного металла и обеспечения его дополнительного легирования разработана также порошковая проволока марки ПП АНПМ-4 диаметром 1,6 мм. На установке КТ-107 с использованием элек- тродов АНПМ-40 и проволоки ПП АНПМ-4 были наплавлены образцы боковых рам. При режиме Iсв = 650 А, U = 26 В время наплавки каждой поверхности составляет около 1,5 мин, что с учетом подготовительного времени позволяет достичь про- изводительности до 8 боковых рам в смену. Исследование наплавленного металла показа- ло отсутствие в нем пор, трещин и шлаковых включений. Химический состав основного метал- ла боковых рам, закладного электрода, проволоки, металла экспериментальных наплавок и их твер- дость приведены в таблице. Как видно из таблицы, твердость наплавленного металла находится на уровне аналогичного показателя основного метал- ла боковой рамы. С целью повышения износо- устойчивости боковых рам были наплавлены так- же образцы сварочными материалами, которые обеспечивают повышенную твердость наплавлен- ного металла. Для этого в состав покрытия зак- ладного электрода и в шихту порошковой про- волоки были дополнительно введены ферроспла- вы (феррохром, ферромолибден, феррованадий и др.), что позволило получить твердость наплав- ленного металла на уровне HB 250…300. Качество поверхности наплавленного металла соответствовало качеству литого металла и не тре- бовало дальнейшей механической обработки. Фрагмент боковой рамы с двумя наплавленными поверхностями приведен на рис. 7. Выводы 1. В ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины раз- работана принципиально новая технология элек- тродуговой наплавки изношенных поверхностей, основанная на использовании плоского покрытого электроизолирующим слоем электрода с каналами для подачи проволоки, которая предварительно Рис. 6. Закладной электрод АНПМ-40 для наплавки направ- ляющих поверхностей боковой рамы Химический состав материалов и их твердость Объект исследования Содержание элемента, мас. % Твердость HBС Si Mn V S P Закладной электрод АНПМ-40 0,12 0,23 0,78 — 0,018 0,023 — Проволока ПП АНПМ-4 0,11 0,31 1,43 — 0,014 0,016 — Металл боковой рамы (сталь 20ГЛ) 0,21 0,27 1,37 — 0,032 0,028 125…131 Металл боковой рамы № 2 (сталь 20ГФЛ) 0,23 0,33 1,39 0,011 0,035 0,032 154…165 Наплавленный металл № 1 0,14 0,26 1,26 — 0,021 0,023 135…143 Наплавленный металл № 2 0,13 0,25 1,32 — 0,019 0,020 139…147 Рис. 7. Фрагмент боковой рамы с двумя наплавленными нап- равляющими поверхностями 8/2010 17 вводится в определенного размера зазор между наплавляемой поверхностью и специальным мед- ным, водоохлаждаемым формирующим устройс- твом (кокилем). 2. Совместно с ПКТБ ЦВ «Укрзалізниці» раз- работана и изготовлена опытно-промышленная установка КТ-107 для наплавки направляющих поверхностей боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100, которая включает специ- альное сварочное оборудование и стапель для по- зиционирования рам при наплавке. Кроме того, в ИЭС им. Е. О. Патона разработаны специали- зированные сварочные материалы, в частности, плоский электрод АНПМ-40 и порошковая про- волока ПП АНПМ-4. 3. На установке, размещенной на территории ПКТБ ЦВ «Укрзалізниці», проведено опытно-про- мышленное восстановление изношенных боковых рам с использованием новой технологии наплавки закладным электродом. Время, необходимое для наплавки одной рамы (8 поверхностей размером 45 50 мм), таково, что обеспечивается возмож- ность восстановления до восьми рам за смену. 4. Новая технология наплавки обеспечивает предварительно заданную толщину слоя наплав- ленного металла при соответствии качества его поверхности качеству отлитого металла и не нуж- дается в дополнительной механической обработ- ке. Кроме того, путем дополнительного легиро- вания наплавленного металла через покрытие зак- ладного электрода и шихту порошковой прово- локи можно обеспечить его повышенную твер- дость (HB 250…300), что может существенно уве- личить износостойкость направляющих поверх- ностей боковой рамы. 5. Разработанные технология и оборудование для восстановления направляющих поверхностей буксового проема тележки грузового вагона мо- дели 18–100 могут быть рекомендованы для внед- рения на вагоноремонтных предприятиях «Укрза- лізниці». 1. Меликов В. В. Многоэлектродная наплавка. — М.: Ма- шиностроение, 1988. — 140 с. 2. Пат. 2219021 РФ, МКИ В32К 9.14, 35/36. Способ элект- родуговой сварки плавящимся электродом и электрод для его осуществления / В. Г. Кузьменко, Г. В. Кузьмен- ко. — Опубл. 20.12.2003. 3. Пат. 68361 Україна, МПК В23К 9/2. Спосіб електроду- гового зварювання плавким електродом та електрод для його здійснення / В. Г. Кузьменко, Г. В. Кузьменко. — Опубл. 16.08. 2004. Technology of electric arc hardfacing based on application of an embedded electrode with wire feed channels, is described. Technology ensures the specified thickness of the deposited layer, formation quality corresponds to cast metal surface quality, and it does not require machining. Welding consumables (flat electrode and flux-cored wire), as well as special equipment were developed Поступила в редакцию 18.04.2010 ВНИМАНИЮ СПЕЦИАЛИСТОВ! Научное промышленно-коммерческое объединение «ТАТА» проводит в г. Приморске Запорожской обл. с 9.09 по 11.09.2010 г. форум на тему «Современные аспекты выплавки стали в электрометаллургии. Тематика форума — черная и цветная металлургия. Литье Тема форума — современные аспекты выплавки стали в электрометаллургии Место проведения форума: пансионат «Березка» Тел./факс: (0612) 12-56-34, 12-56-35, 12-56-36, 12-56-37, 12-56-38, 12-56-39 18 8/2010
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101759
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0005-111X
language Russian
last_indexed 2025-11-24T11:58:23Z
publishDate 2010
publisher Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
record_format dspace
spelling Кузьменко, Г.В.
Кузьменко, В.Г.
Галинич, В.И.
Липисий, В.И.
Нестыкайло, В.В.
2016-06-06T19:43:56Z
2016-06-06T19:43:56Z
2010
Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100 / Г.В. Кузьменко, В.Г. Кузьменко, В.И. Галинич, В.И. Липисий, В.В. Нестыкайло // Автоматическая сварка. — 2010. — № 8 (688). — С. 14-18. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
0005-111X
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101759
621.791.92.03
Описана технология электродуговой наплавки, основанная на использовании закладного электрода с каналами для подачи проволоки. Технология обеспечивает заданную толщину наплавленного слоя, качество формирования соответствует качеству поверхности литого металла и не нуждается в механической обработке. Разработаны сварочные материалы (плоский электрод и порошковая проволока), а также специальное оборудование.
Technology of electric arc hardfacing based on application of an embedded electrode with wire feed channels, is described. Technology ensures the specified thickness of the deposited layer, formation quality corresponds to cast metal surface quality, and it does not require machining. Welding consumables (flat electrode and flux-cored wire), as well as special equipment were developed
ru
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
Автоматическая сварка
Ресурс сварных конструкций
Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100
New technology for repair of bearing surfaces of axle-box openings in side frames of freight-car trucks modele 18-100
Article
published earlier
spellingShingle Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100
Кузьменко, Г.В.
Кузьменко, В.Г.
Галинич, В.И.
Липисий, В.И.
Нестыкайло, В.В.
Ресурс сварных конструкций
title Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100
title_alt New technology for repair of bearing surfaces of axle-box openings in side frames of freight-car trucks modele 18-100
title_full Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100
title_fullStr Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100
title_full_unstemmed Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100
title_short Новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100
title_sort новая технология восстановления направляющих поверхностей буксового проема боковой рамы тележки грузового вагона модели 18-100
topic Ресурс сварных конструкций
topic_facet Ресурс сварных конструкций
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101759
work_keys_str_mv AT kuzʹmenkogv novaâtehnologiâvosstanovleniânapravlâûŝihpoverhnosteibuksovogoproemabokovoiramyteležkigruzovogovagonamodeli18100
AT kuzʹmenkovg novaâtehnologiâvosstanovleniânapravlâûŝihpoverhnosteibuksovogoproemabokovoiramyteležkigruzovogovagonamodeli18100
AT galiničvi novaâtehnologiâvosstanovleniânapravlâûŝihpoverhnosteibuksovogoproemabokovoiramyteležkigruzovogovagonamodeli18100
AT lipisiivi novaâtehnologiâvosstanovleniânapravlâûŝihpoverhnosteibuksovogoproemabokovoiramyteležkigruzovogovagonamodeli18100
AT nestykailovv novaâtehnologiâvosstanovleniânapravlâûŝihpoverhnosteibuksovogoproemabokovoiramyteležkigruzovogovagonamodeli18100
AT kuzʹmenkogv newtechnologyforrepairofbearingsurfacesofaxleboxopeningsinsideframesoffreightcartrucksmodele18100
AT kuzʹmenkovg newtechnologyforrepairofbearingsurfacesofaxleboxopeningsinsideframesoffreightcartrucksmodele18100
AT galiničvi newtechnologyforrepairofbearingsurfacesofaxleboxopeningsinsideframesoffreightcartrucksmodele18100
AT lipisiivi newtechnologyforrepairofbearingsurfacesofaxleboxopeningsinsideframesoffreightcartrucksmodele18100
AT nestykailovv newtechnologyforrepairofbearingsurfacesofaxleboxopeningsinsideframesoffreightcartrucksmodele18100