Наплавка деталей железнодорожного транспорта
Автосцепка С, А-3, изготовленная из сталей 20Л или 20ГЛ, работает в тяжелых условиях ударов и абразивного изнашивания. Если износ превышает допустимый, то происходит саморасцеп вагонов в пути, ЧіО приносит большие убытки железнодорожному транспорту. Во избежание этого авюсцепку и ее детали приходится систематически восстанавливать. Для этих целей можно использовать многоэлектродную наплавку.
Основными участками, подлежащими наплавке, являются зубья, замок, корпус и хвостовик. Наибольшие трудности для наплавки представляют большой и малый зубья, а также хвостовик из-за ограниченных размеров и сложной конфигурации. Наплавку ведут четырьмя электродными проволоками Св-Г2С диаметром 3 мм. Ширина наплавляемого валика 35— 40 мм. Наплавку широких валиков выполняют за два прохида, узких за один проход путем отключения части проволок с помощью специального устройства на подающих валках. Для обеспечения доступа в стесненные места наплавочная головка выполнена так, что мундштук, подающий проволоку, расположен горизонтально. Для наплавки используют флюсы АН-60 и АН-348; вылет электродов 30—40 мм; скорость наплавки 12,6 м/ч; подача электродов 90 м/ч; напряжение 32—34 В и сила тока наплавки 1 кА.
Установка для наплавки представляет собой металлоконструкцию, по которой может перемещаться манипулятор с закрепленной автосцепкой. Манипулятор позволяет устанавливгть автосцепку в любое пространственное положение. Наплавочная головка размещена рядом с манипулятором на подвижной тележке и имеет возможность перемещения вдоль тележки с рабочей и маршевой скоростями. Рабочая скорость изменяется
с помощью сменных шестерен. Переход с рабочей скорости на маршевую осуществляется простым реверс рованием электродвигателя либо с помощью коробки передач. Изменение скорости реверсированием электродвигателя просто и надежно, упрощает конструкцию и позволяет автоматизировать процесс путем постановки электрических переключателей. 1
При наплавке деталей автосцепки рассматривается ьопрос о применении сплав ив с твердостью до Н В 50 Это может усложнить обработку наплавленной поверхности для придания ей необходимой формы. Последнее обстоятельство снизит производительность труда и повысит стоимость наплавленных деталей. Для устранения этого недостатка предложено обрабатывать поверх - ность, подлежащую наллавке, до нанесения износостойкого слоя, что позволит унифицировать размеры поверхности до наплавки и в процессе наплавки создать слой, не требующий последующей обработки. В этом случае твердость и износостойкость слоя могут быть практически любыми. Такая технология в настоящее время проходит проверку в производственных условиях.
Дл>і регулирования толщины слоя в зависимости от величины износа применяют скорость подачи электродных проволок: при толщине слоя 3 мм — 54 м/ч; 4 м<м— 72 м/ч; 5 мм —90 м/ч; 6 мм — 108 м/ч и 7 мм — 130 м/ч с сохранением неизменной скорости наплавки. При этом сила тока меняемся от 800 до 1700 А. ■
Специфической особенностью процесса является необходимость хорошего формирования краев наплавляемых поверхностей. Для этого во время наплавки электроды движутся не по краю, а на некотором расстоянии (8—10 мм) от него. Благодаря большой ванне жидкого металла и хорошему прогреву края формируются нор мально. При наплавке замка автосцепки приходится применять технологическую подкладку, поскольку наплавляемая поверлность имеет сложную криволинейную форму, или включать электроды в определенной последовательности. Технологической подкладкой может служить металлическая крошка, к которой наплавленный металл не приваривается, а образовавшийся натек легко отламывается. Это обеспечивает качественное формирование криволинейной кромки.
Основной изнашивающейся деталью системы демпфирования в тележках грузовых вагонов является клин.
Во время движения вагона в тележке должно обеспечиваться вертикальное и горизонтальнее перемещение клиньев в соответствующих пределах.
Контактирующие поверхности клина, изготовленного из стали 25Л, и фрикционной планки, штампованной из листового проката стали 45, НВ 280—360, работают при возвратно-поступательном движении в условиях сухого трения. Максимальная скорость перемещения деталей не превышает v = 0,25-^0,3 м/с при изменении давлений в широких пределах. Сухое трение при указанных параметрах создает предпосылки возникновения износа катастрофического вида: схватывания трущихся поверхностей.
Фрикционные клинья изнашиваются по вертикальной плоскости, работающей в паре с фрикционной планкой, и по наклонной плоскости, работающей в паре с надрессорной балкой. Износ вертикальной плоскости достигает 10—12 мм, а наклонной 3—4 мм. При ремонте на вертикальную плоскость приходится наплавлять до 240 см3 металла, а на наклонную до 78 см3.
Ровные и широкие рабочие плоскости клина очень удобны для широкослойной автоматической наплавки. Размеры наплавляемых поверхностей: вертикальной
135X175, наклонной 110X80. На первом этапе для вертикальной поверхности была принята горизонтальная электрошлаковая наплавка, а для наклонной — дуговая в связи с характером износа и возможностью последующей .обработки наплавленной поверхности.
При электрошлаковой наплавке поверхность металла формируется настолько хорошо, что не требуется последующей механической обработки клина. Более того, в случае неравномерного износа вертикальной поверхности в процессе наплавки ванна жидкого металла занимает горизонтальное положение и тем самым выравнивает поверхность. Процесс удержания ванны на поверхности особых трудностей не вызывает благодаря довольно правильной конфигурации ее боковых кромок.
Наклонная поверхность клина по конфигурации наружных кромок несколько сложнее вертикальной, что делает более трудным удержание на ней ванны жидкого металла. Однако ее изношенная поверхность представляет собой своеобразное углубление, которое относительно просто заполняется при дуговом процессе,
Рис. 38. Последовательность технологических операций при наплавке клиььев гасителей колебаний грузовых вагонов:
л — размещение клина в кондукторе; б — засыпка поверхности флюсом; о — клин подготовлен к наплавке; г —начало процесса; д — процесс наплавки; с — наплавленный клин
а наплавленная поверхность нуждается лишь в небольшой зачистке.
Перед наплавкой вертикальную и наклонную поверхности, а также место токоподвода зачищали. Клин в кондукторе устанавливали так, чтобы наплавляемая поверхность располагалась горизонтально, и фиксиро
вали пневмоприжимом, чем обеспечивали одновременно ненадежный контакт. Режимы наг лавки:
1 электрошлаковой: переменный ток 1100 А, напряжение холостого хода 38 В, рабочее напряжение 34 В, диаметр проволоки 3 мм, марка Св~08А, скорость подачи 32,4 м/ч, число проволок 9, скорость наплавки 1,85 Ц/ч, вылет электродов 80 мм;
дубовой: переменный ток силой 2000 А, напряжение холостого хода 38 В, рабочее напряжение 34 В, диаметр и - марка проволоки те же, скорости подачи 54 м/ч, число проводок 13, скорость наплавки 8 м/ч, вылет электродов 46 мм.
Рис. 39. Установка для наплавки клиньев гасителей колебаний грузовых вагонов |
С целью наведения шлаковой ванны электроды перемещали вдоль поверхности клина с задержкой иг 15 с после начала их плавления. В конце Ноплавки, когда прекращалось перемещение наплавочной головки, электроды продолжали подаваться в ванну для заплав - ления кратера. После остановки процесса электроды поднимали и приостанавливали все операции на 1— 2 мин для того, чтобы ванна жидкого шлака и металла закристаллизовалась.
Данная технология позволила хорошо фор - м ировать поверх ность, обеспечивая надежное проплавление (рис, 38).
Установка (рис 39) для наплавки клиньев состоит из следующих узлов: рамы, кассетного устройства, каретки с механизмами продольного перемещения, вертикального подъема и подачи электродов, пульта управления, кондукторов для наплавки вертикальной и наклонной поверхностей клина.
Верхняя часть рамы выполнена из швеллеров, установленных на четырех стойках полками внутрь. По нижним их
полкам перемещаются одноребордные катки каретки на - ш. авочного аппарата. Верхние полки служат направляющими тележками кассетного устройства. Размещени опор каретки на двух уравновешенных направляющі/х обеспечило удобную компоновку исполнительных механизмов установки, таких, как редуктор рабочего хрда каретки, механизм вертикального перемещения наплавочной головки и редуктор привода подающих волков наплавочного аппарата.
Использование варианта размещения кассетного устройства на тележке, свободно снимаемой і установки кран-балкой после разматывания проволоки, позволило увеличить диаметры дисков кассет до 600 мм, ширину дисков до 60 мм и массу наматываемой на каждую кассету проволоки с 20 до 60 кг. Фиксацию и надежный контакт клиньев в кондукторах обеспечивают пневмоцилинАры.
Каретка движется вдоло установки с рабочей и маршевой скоростью. Маршевая скорость перемещения головки 250 м/ч. Все кондукторы охлаждаемые, что значительно улучшает технологические возможности процесса. Установка снабжена устройством замкнутого водоснабжения.
Многоэлектродной наплавкой можно восстанавливать крестовины стрелочного перевода, представляющие собой сложную по форме отливку с переменным сечением отдельных ее элементов как по ширине, так и по высоте. Технология ремонта крестовин должна предусматривать наплавку слоев различной толщины и ширины. Обычные способы автоматической наплавки и применяемое оборудование оказались неприемлемыми для этих целей, так как с их помощью можно получать слой постоянной ширины и толщины. Способ многоэлектродной наплавки с раздельной подачей проволок позволил решить указанную проблему.
Перед наплавкой крестовину очищают от грязи, осматривают для выявления трещин, особенно в хвостовой части. Шлифованием удаляют наклепанный слой, а в отдельных случаях неглубокие трещины. Затем крестовину повторно осматривают и подают на наплавочный стенд, укладывая на подвижные тележки, где ее фиксируют и закрепляют. Закрепленную на тележках крестовину устанавливают в строго определенное положение относительно наплавочной головки; последнюю настраивают относительно наплавляемых поьерх - ностей по рамке, выполняющей роль копира для мундштука при его перемещении вдоль кромки наплавляє- мой поверхности. Вс время настройки крестовина фиксируется и подвергается изгибу со стрелой прогиба 80 мм.
Режимы наплавки крестовин: сила тока обратной полярности на одну проволоку 280 А; напряжение наплавки 32—34 В; число проволок 1—8; диаметр проволок 3,8 мм; скорость подачи 75 м/ч; скорость наплавки 8—20 м/ч. Питание установки осуществлялось от выпрямителя на базе трехфазного трансформатора. Мощность выпрямителя IЬО кВ-А, номинальная сила тока 3 кА. После окончания наплавки крестовины флюс удаляли с помощью эжекторного флюсоотсасывающего аппарата, прекращали изгиб крестоьины, очищали шлак.
При износе крестовины 20—25 мм наплавку осуществляли за два и даже три іірохода. Промышленные испытания крестовин, наплавленных таким способом, показали удовлетворительные результаты. В зоне сплавления обнаружено незначительное выпадение карбидов по границам зерен. Трещин и расслоений нет (рис. 40).
Основу установки для наплавки крестовин составляет стенд для предварительного изгиба крестовины, оборудованный с двух сторон площадками для удобства размещения оператора. Над стендом установлена жесткая рама с рельсами для перемещения тележки от аппарата АДС-1000. На эту тележку снизу подвешена многоэлектродная наплавочная головка, а сверху установлены кассеты с проволокой. Тележка АДС-1000 снабжена электродвигателем постоянного тока и может в широких пределах изменять скорость своего перемещения вдоль наплаьляемой поверхности.
Рама с рельсами для тележки с двумя независимыми редукторами с электродвигателями может перемещаться в поперечном направлении. Это позволяет перекашивать ее относительно оси стенда и тем самым давать возможность наплавочной головке двигаться вдоль поверхностей, расположенных иод углом к оси крестовины.
Поскольку для наплавки была принята порошковая проволока, в подающем механизме использованы не
Рис. 40. Железнодорожная крестовина стрелочного перевода:
а — изношенная подготовленная к наплавке; б — после наплаакк и за - чнстки
жесткие цилиндрические валки, а набор конических дисков с насечкой, жестко сидящих на общей оси. Диски собраны так, что каждая их пара образует коническую канавку, в которую вдавливается проволока.
Производительность процесса по сравнению с существующей ручной наплавкой увеличилась в 2—3 раза, Улучшилось качество металла наплавленного слоя и повысилась надежность крестовин.