Розробка основ та комплексу методів підвищення зносостійкості та експлуатаційного ресурсу рейок, технологічного оснащення і елементів машин із середнє та високо вуглецевих сталей

Сфери застосування:

Машинобудування

Короткий опис інновації

Розроблені  технології та комплекси технологій з комбінованих методів обробки оснащення та елементів конструкцій: рейок (газоплазмовою обробкою, наплавленням та поверхневою пластичною обробкою) , ріжучих елементів вирубних штампів (електроіскровим легуванням та пластичною деформацією), карбувальних штампів (термомеханічною та йоно - плазмовою обробкою).

Новизна інновації

В зв’язку із збільшенням швидкостей руху залізничного транспорту, відносних переміщень поверхонь тертя деталей обладнання, збільшення питомих навантажень, наявність абразиву приводить до необхідності створення нових способів обробки ( зміцнення) робочих поверхонь, технологій відновлення геометричних розмірів зношених деталей, вибору комплексу технологій з метою підвищення ресурсу експлуатації оснащення, машин і механізмів та  рейок колії і колес залізничного транспорту.

Проблема ускладнюється великими розмірами конструктивних елементів, наприклад зношені поверхні рейок досягають десятки метрів, що ускладнює забезпечення якості та контролю, а при ручної обробці приводить до низької продуктивності праці і якості. Перевага запропонованої розробки перед іншими полягає в комплексному підході, наприклад, спочатку експлуатації рейок-гостряків  - підвищення зносостійкості нанесенням зносостійких покритій, у подальшому – відновлення наплавленням аустенітних композицій та поверхневим пластичним деформуванням обкочуванням, що дозволить підвищити їх ресурс експлуатації в декілька разів.       Накопичений досвід дозволяє створення, як стаціонарних комплексів зміцнення та відновлення поверхонь рейок, так і пересувних на базі транспортних засобів, які дозволять обробляти найбільш зношені ділянки колії без демонтажу. Комплексна обробка з відновлення поверхонь тертя включає їх наплавлення, механічну обробку та пластичне деформування обкочуванням і нанесення зносостійких покритій повітряно-плазмовою обробкою.

В зв’язку з цим розроблені основи, технології та механізовані комплекси підвищення зносостійкості важко навантажених вузлів тертя машин, робочих елементів штампів, рейок та колісних пар на стадії експлуатації та їх відновлення методами наплавлення.

Опис проблеми

Відновлення зношених поверхонь стикається із значними труднощами. При термічної дії джерела нагріву в процесі відновлення поверхонь наплавленням відбуваються поліморфні перетворення з виникненням структур мартенситного типу. Виникають структурні напруження, які є причиною виникнення холодних тріщин  поблизу зон сплавлення. Уникнути холодних тріщин можливо попереднім підігрівом або, як показують проведені дослідження наплавленням композицій на основі марганцевого та хромомарганцевого аустеніту, який схильний до деформаційного зміцнення та фазового наклепу.          Попередні дослідження показують ефективність такого наплавлення за умов тертя металу по металу при обмеженому змащення та дії високих навантажень, але потрібна оптимізація  їх фізико-механічних характеристик, рішення проблем фінішної обробки поверхонь після наплавлення .

Напрацювання в напрямку підвищення ресурсу експлуатації, наприклад рейок та колісних пар електровозів, носять комплексний характер – від підвищення зносостійкості нанесенням покритій газоплазмовим способом, електроіскровим легуванням, до відновлення зношених поверхонь шляхом наплавлення аустенітних композицій, наприклад на рейках-гостряках, на ріжучих елементах штампів.

Стадія розробки

Прототип з успішними лабораторними випробуваннями

Розробка завершена з підтвердженими результатами

Потенційні споживачі

  • Розробка має великі обсяги впровадження (десятки млн доларів) в Укрзалізниці та залізниці Казахстану при експлуатації коліс локомотивів,  рейок-гостряків, стрілочних переходів та рейок кривих ділянок.
  • На сьогодні експлуатаційні витрати на підтримання належного стану залізничної колії Укрзалізниці досягають 7 млрд. грн. в рік.
  • Виконання всіх робіт буде відбуватися в автоматичному та механізованому режимах, що підвищить продуктивність праці, якість виробів та зменшить експлуатаційні витрати.