1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29825
(51) B60B 37/12 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2014/0356.1
(22) 18.03.2014
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(72) Киселев Леонид Александрович; Киселев
Александр Леонидович; Конкин Вячеслав
Александрович
(73) Товарищество с ограниченной
ответственностью "Ремплазма"
(56) Козьмин В.П., Пурехов А.Н., Восстановление
шеек осей вагонных колесных пар электродуговой
металлизацией напылением//Вестник ВНИИЖТ,
2002
(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ШЕЕК
ОСЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР
(57) Изобретение относится к области
восстановления крупногабаритных изделий, в
частности осей колесных пар и может быть
использовано в горно-шахтном производстве, при
ремонте путевого железнодорожного оборудования
и в других областях промышленности.
Задачей настоящего изобретения является
повышение эксплуатационной надежности,
снижение себестоимости восстановительных работ,
расширение технологических возможностей.
Техническим результатом предложенного
способа является повышение адгизионной
прочности покрытия, как при эксплуатации, так и в
процессе финишной механической обработки путем
сухого шлифования.
Технический результат предложенного способа
достигается тем, что в процессе восстановления
поверхностей преимущественно
высоконагруженных изделий типа рабочих шеек
осей колесных пар, наращивание которых
производят методом напыления на предварительно
подготовительную поверхность нарезкой резьбы,
резьбу нарезают секционно и с противоположенным
направлением витков, при этом на входе и выходе
резьбы выполняют упорные пояски, причем высота
поясков над гребешками составляет не менее 0,1
высоты гребешков. Гребешки располагают от
переходной зоны одного диаметра изделия к
другому на расстоянии кратным как минимум 2
радиусам сопряжения между переходными зонами,
а при напылении рабочего слоя твердость покрытия
в зоне контакта с подложкой обеспечивают не выше
твердости подложки.
(19)KZ(13)A4(11)29825
2. 29825
2
Изобретение относится к области
восстановления крупногабаритных изделий в
частности осей колесных пар и может быть
использовано в горно-шахтном производстве, при
ремонте путевого железнодорожного оборудования
и в других областях промышленности.
Известен способ восстановления изношенных
поверхностей изделий, по которому перед
напылением изношенные поверхности
подготавливают под напыление путем нарезки
пилообразной резьбы с витками
противоположенного наклона (Кречмар Э.
Напыление металлов керамики и пластмасс. - М.:
«Машиностроение», 1966г. - с.144). Недостатком
известного способа является то, что наклон витков
не позволяет обеспечить заполнение впадин
напыляемыми частицами по всей поверхности,
особенно под наклоном витка, который
представляет форму «козырька». В связи с этим
снижается адгезия покрытия и, следовательно,
возможно его отслоение.
Известен способ восстановления металлизации
шеек осей под роликовые подшипники по которому
процесс металлизации поверхности шеек осей
осуществляют в 4 этапа: 1-проточка поверхности 2-
нанесение подслоя 3-нанесение основного слоя 4-
мех. обработка (шлифовка) (См. технологию
восстановления шеек осей ВНИИЖТ, раздел 11.2
с.195).
Недостатком известного способа является
дороговизна способа, из-за использования в
качестве подслоя молибденовой проволоки. При
использовании в качестве основного слоя проволоки
65Г требуется после напыления проведения
стабилизирующего термического отпуска и
требуется обеспечение шлифования с интенсивным
охлаждением (Во избежание растрескивания
покрытия и «засаливания» шлифовальных кругов).
Прототипом настоящего изобретения (Козьмин
В.П., Пурехов А.Н., Восстановление шеек осей
вагонных колесных пар электродуговой
металлизацией напылением // Вестник ВНИИЖТ,
2002, №1) является способ восстановления шеек
осей колесных пар, по которому подготовку
поверхности под напыление осуществляют (вместо
нанесения подслоя молибдена) путем рельефного
накатывания и последующим нарезанием мелкой
резьбы, а затем выполняют вторичную накатку.
Напыление осуществляют в соответствии с
инструкцией 1132-ВНИИИЖТ-0503/3-87 с
использованием проволоки 65Г, а последующее
шлифование осуществляют с интенсивным
охлаждением. Недостатком известного способа
является его высокая себестоимость,
многоцикличность операций и переходов, а также
востребовательность обработок специалистами
высокой квалификации.
Задачей настоящего изобретения является
повышение эксплуатационной надежности,
снижение восстановительных работ, расширение
возможностей.
Техническим результатом предложенного
способа является повышение адгизионной
прочности покрытия, как при эксплуатации, так и в
процессе финишной механической обработки путем
сухого шлифования.
Технический результат предложенного способа
достигается тем, что в процессе восстановления
преимущественно высоконагруженных изделий
типа рабочих шеек осей колесных пар, наращивание
которых производят методом напыления на
предварительно подготовительную поверхность
нарезкой резьбы, резьбу нарезают секционно и с
противоположенным направлением витков, при
этом на входе и выходе резьбы выполняют упорные
пояски, причем высота поясков над гребешками
составляет не менее 0,1 высоты гребешков. Кроме
того гребешки располагают от переходной зоны
одного диаметра изделия к другому на расстоянии
кратным как минимум 2 радиусам сопряжения
между переходными зонами, рабочего слоя
твердость покрытия в зоне контакта с подложкой
обеспечивают не выше твердости подложки.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена схема подготовки
поверхности под напыление; на фиг.2 представлен
вид механической обработки нарезки резьбы под
напыление; на фиг.3 представлена схема напыления;
на фиг.4 представлен общий вид напыления
покрытий; на фиг.5 представлен чертеж оси-РУ-1;
на фиг.6 представлена схема шлифовки напыленных
шеек осей.
Способ ремонта рабочих шеек осей колесных пар
осуществляется следующим образом.
Предварительно рабочую шейку 2 оси 1 колесной
пары подвергают механической обработке. Для
этого нарезают на поверхности резьбу 3. Нарезание
резьбы осуществляют секционно. Например, на
секции 4 и секции 5 направление витков в секциях
выполняют противоположено, например, в секции
4-левое направление, а в секции 5-правое. Это
обеспечивает исключение при циклических и
ударных нагрузках сдвиг напыленного покрытия
вдоль оси в ту или другую стороны. На входе 6 и на
выходе 7 резьбы выполняют упорные пояски 8 и 9.
Упорные пояски выполняют из более мягкого
материала чем материал подложки, т.е. мягче чем
материал шейки оси. Предпочтительно использовать
импульсно-дуговую или газовую наплавку
специальных припоев. Использование поясков из
мягких материалов позволяет обеспечить
имплантацию напыляемых частиц материала
покрытия, что исключает появление сколов его,
вызываемое краевым эффектом в процессе
эксплуатации изделия. Поясок 8 располагают от
переходной зоны диаметра Д1 к диаметру Д2 на
расстояние как минимум кратным 2 радиусам R, по
которому сопрягается переходная зона от диаметра
Д1 к диаметру Д2. Обеспечение данного требования
позволяет снизить остаточные напряжения,
вызываемые тепловым нагревом шеек осей в
процессе напыления, что позволяет исключить
стабилизирующий отпуск после напыления и
повысить надежность переходной зоны от одного
диаметра к другому от усталостных разрушении.
При напылении рабочего слоя 10 (см. фиг.3)
3. 29825
3
твердость покрытия в зоне контакта с подложкой
обеспечивают не выше твердости подложки, а
рабочие слои покрытия обеспечивают равными
требованиями к изделию. Данное требование
обеспечивают режимами напыления, а более мягкая
прослойка между подложкой и рабочей
поверхностью покрытия выполняет роль
демпферного элемента.
По предложенному способу были проведены
работы по восстановлению рабочих шеек (см. фиг.4)
на оси типа РУ-1. Предварительно шейку
подвергали механической обработке (см. фиг.1,
фиг.2) путем снятия изношенного нагартовочного
слоя, а затем нарезали «рваную» треугольную
резьбу с высотой гребешков не более 0,5 мм и
шагом 0,5-1,5. Данные параметры получены
экспериментально из условия обеспечения адгезии в
пределах 35-40 МПа. Нарезание резьбы
осуществляли секционно 4 и 5 (см. фиг.1). Угол α
наклона витков задавали в пределах 5-1 5°.
На входе со стороны диаметра Д1 и выходе со
стороны диаметра Д2 выполняли пояски 9 и 8
соответственно. Наносили пояски из стали 06X18Н9
методом импульсно дуговой наплавки и напайкой
припоем HARRIS-30. Высота S поясков (фиг.1)
достигала над гребешками резьбы до 0,1-1,0 мм.
Ширина 3-5 мм. Наличие поясков способствовало
надежности покрытия при напылении, благодаря
чему обеспечивалось отсутствие сколов. Поясок 8
располагали от переходной зоны Д2 к диаметру Д на
расстоянии 6-10 мм, т.е. 2-х кратным радиусу R.
Благодаря этому было исключено явление краевого
эффекта в переходной зоне из-за температурного
градиента, возникающего при напылении.
Наращивание изношенной поверхности
производили двумя методами. Осуществляли
микроимпульсную плазменную наплавку (см. фиг.5)
и электродуговое напыление (см. фиг.3). В качестве
проволоки для покрытия использовали проволоку
диаметром 1,6 мм марок 65Г и 40X13.Опыты
показали, что предпочтение представляет
электродуговое напыление. Оптимальные режимы
для проволоки 01,6 мм, марки 40X13, напряжение
на дуге 26-30 В, сила тока 180-200 А
металлографические исследования показали, что
первые слои при напылении должны иметь более
мягкую твердость в пределах HRC 40-50 ед. Для
этого использовали более мягкие режимы путем
повышения напряжения на 5-10% и снижения тока
на 5-10%. Напыление производили с обеспечением
припуска на шлифовку 0,75-1,0 мм на сторону.
После напыления осуществляли шлифовку шеек для
получения более высокой чистоты и повышения
производительности. Шлифовку осуществляли
пакетным методом согласно схемы представленной
на фиг.6, где пакет кругов 11,12,13 собирается с
установкой между ними теплоотводящих элементов
14. Поверхностная твердость составляла HRC 50-55,
замер осуществляли прибором ТЕМП-2. После
отработки качество покрытия проверяли путем
напрессовки и спрессов подшипников. Кратность
спрессовок и напрессовок составляла 6-7 раз, что
соответствует требованиям технологического
процесса разработки ВНИИЖТ.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ восстановления шеек осей колесных
пар, по которому наращивание изношенных
поверхностей производят методом напыления на
предварительно подготовленную поверхность
нарезкой резьбы, отличающийся тем, что шейки
оси нарезают на поверхности резьбу и
осуществляют секционно с противоположенным
направлением витков, при этом на входе и выходе
резьбы выполняют упорные пояски, причем высота
поясков выступает над гребешками резьбы не менее
0,1 высоты гребешков.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
пояски располагают от переходной зоны одного
диаметра изделия к другому на расстоянии как
минимум кратным 2 радиусам сопряжения между
переходными зонами.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при
напылении рабочего слоя твердость покрытия в зоне
контакта с подложкой обеспечивают не выше
твердости подложки.
