Розробка технології ремонту чавунних фрикційних клинів візків вантажних вагонів

Abstract

UA: Дисертацію присвячено питанню пошуку нових ефективних, менш витратних підходів до підвищення зносостійкості та ресурсу деталей вагонів, які відповідають за безпечне перевезення вантажів, а саме фрикційних клинів. Такі деталі вагонних візків є важливим елементом безпеки руху. Фрикційні клини виготовляються з сірого чавуну з пластичним графітом, при експлуатації в результаті зносу виходять з ладу, відновлення геометричних розмірів не передбачено існуючою нормативною документацією через відсутність відповідної технології, а клини підлягають утилізації. З урахуванням вартості цих деталей і дефіциту їх поставок в умовах вагонних депо постає питання про необхідність їх відновлення зі збереженням структурно - фазового складу. У роботі згідно з методологічним підходом проведено статистичні дослідження та виявлено причини виходу з ладу у зв’язку зі зносом фрикційних клинів вантажних вагонів. Проаналізовано існуючі технології відновлення чавунних деталей не тільки геометричних розмірів, але і збереженням структурно - фазового складу матриці. Виявлена можливість використання водяно- мідного солевого розчину в якості насичуючого середовища для формування перехідного шару покриття на поверхні чавуну, щоб захистити його від зневуглення при подальшому відновленні геометричних розмірів. У результаті лабораторних досліджень визначено раціональні технологічні параметри формування покриття, а також встановлено взаємозв’язок між технологічними параметрами зі зносостійкістю покриття та з відновленими геометричними розмірами. Встановлено, що покриття має у своєму складі оксид заліза, міді та сульфідів заліза і міді. Такий склад покриття утворюється в результаті взаємодії дифузії, що забезпечує адгезію між основним металом і відновленим шаром. Ефективність технології підтверджена детальним аналізом структуроутворення з використанням комплексних досліджень на основі експериментальних та експлуатаційних досліджень. На основі теоретичних і експериментальних досліджень розроблено комплексну технологію відновлення, що включає хіміко-термічну обробку у водяному розчину солей міді для формування перехідного шару з подальшим відновлення геометричних розмірів чавунних деталей, що забезпечує підвищення зносостійкості та працездатності.

EN: The thesis is devoted to the search for new, effective, less costly approaches to increasing the wear resistance and resource of car parts, which are responsible for the safe transportation of goods, namely, friction wedges. Such parts of freight car bogies are an important element of traffic safety. Friction wedges are made of gray cast iron with ductile graphite; during operation, they fail as a result of wear, restoration of geometric dimensions is not provided for by the existing regulatory documentation due to the lack of appropriate technology, and the wedges must be disposed of. Taking into account the cost of these parts and the shortage of their production in the conditions of car depots, the question arises of the need to restore them while maintaining the structural phase composition. In the work, according to the methodological approach, carried out statistical studies and identifying the causes of failure due to wear of the friction wedges of freight cars. The existing technologies for the restoration of cast iron parts, not only of geometric dimensions, but with the preservation of the structural and phase composition of the matrix, are analyzed. The possibility of using a water-copper salt solution as a saturating medium for the formation of a transitional coating layer on the surface of cast iron in order to protect it from decarbonization during further restoration of geometric dimensions has been discovered. As a result of laboratory studies, the optimal technological parameters of coating formation have been determined, and a relationship has been established between technological parameters with the wear resistance of the coating and with the restored geometric dimensions. It is found that the coating contains iron oxide, copper oxide and iron and copper sulfides. This coating composition is formed by a diffusion interaction that provides adhesion between the base metal and the reconstituted layer. The effectiveness of the technology is confirmed by a detailed analysis of structure formation using complex studies based on experimental and operational studies. On the basis of theoretical and experimental studies, a complex reduction technology has been developed, which includes chemical-thermal treatment in an aqueous solution of copper salts to form a transition layer with subsequent restoration of the geometric dimensions of cast iron parts, which provides an increase in wear resistance and performance.