Восстановление наплавкой подпятника надрессорной балки
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
КАФЕДРА ВАГОНЫ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО
ДИСЦИПЛИНА ТЕХНОЛОГИЯ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА
ВАГОНОРЕМОНТНОМ ПРЕДПРИЯТИИ
КУРСОВАЯ РАБОТА
НА ТЕМУ
«ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАПЛАВКОЙ ПОДПЯТНИКА
НАДРЕССОРНОЙ БАЛКИ»
Иркутск, 2006 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКЦИИ
1.1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
1.2 ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ
1.3 КОНСТРУКТИВНЫЕ И ДОПУСКАЕМЫЕ РАЗМЕРЫ
НАДРЕССОРНОЙБАЛКИ ТЕЛЕЖКИ 18-100
2 ПОВРЕЖДЕНИЯ И НЕИСПРАВНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМОЙ
ДЕТАЛИ
2.1 ТИПЫ ДЕФЕКТОВ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ГРУЗОВОЙ ТЕЛЕЖКИ
ЦНИИ-Х3
3 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
МЕТОДА РЕМОНТА И ПРИМЕНЯЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
4 СВАРОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
5 АППАРАТУРА ДЛЯ НАПЛАВКИ
6 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
МОДЕЛИ 18-100
8 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
9 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
9.1 ИЗЛУЧЕНИЯ СВАРОЧНОЙ ДУГИ И ЗАЩИТА
ОТ НИХ
9.2 ВЕНТИЛЯЦИЯ
9.4 ВЫПИСКА ИЗ «ИНСТРУКЦИИ О МЕРАХ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ОГНЕВЫХ РАБОТ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ»
10 СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Сварочное производство представляет собой очень широкую сферу народного хозяйства. Количество сварщиков в нашей стране исчисляется сотнями тысяч, а выпуск сварных конструкций – миллионами тонн в год. Количество типов применяемого при сварке оборудования исчисляется сотнями. Насчитывается свыше сотни различных способов сварки, используемых в промышленности.
Выдающееся русское изобретение – сварка металлов уже в начале двадцатого столетия нашло широкое применение при ремонте и изготовлении транспортной техники.
Сварочному производству всегда уделялось большое внимание. Благодаря сварке стало возможным изготовление, к примеру цельнометаллических вагонов и цистерн. Наплавка и нанесение специальных покрытий позволяет не только возвращать в эксплуатацию сотни тысяч деталей и конструкций подвижного состава, но и значительно продлевать срок их службы, экономя большое количество материальных и денежных ресурсов.
Сваркой называют технологический процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или при совместном действии того и другого. При изготовлении и ремонте вагонов распространение получили электрическая дуговая сварка и наплавка плавящимися электродами, а также электрошлаковая наплавка. Сварка трением и кузнечная сварка, основанные на принципе пластического деформирования, имеют ограниченное применение при ремонте вагонов.
Сварка применяется для соединения и наплавки разнообразных металлов и сплавов: чугуна, стали, меди, бронзы, алюминия и другие, для соединения металлов с неметаллами. Не все сплавы и металлы свариваются хорошо. Хорошо сваривается углеродистая сталь с содержанием углерода от 0,12 до 0,22 %, низколегированные стали 20ХГС, 2ХМА и другие.
Ограниченно свариваются стали с содержанием углерода от 0,42 до 0,55 %, низколегированные стали 30ХМА, 30ХГС и другие. Плохо свариваются углеродистые стали с содержанием углерода более 0,55 %, низколегированные 35ХГС, 40ХГС и другие.
Сварочное оборудование и технология сварочных и наплавочных работ занимают важнейшее место в работе вагоноремонтных предприятий и в деятельности инженеров специальности «Вагоны». При решении практических задач необходимые сведения по части сварки и наплавки восполняются из ведомственных руководящих технических материалов (РТМ), руководящих документов (РД), типовых технологических процессов и технологических инструкций. Однако каждое вагоноремонтное предприятие в соответствии с РТМ, РД и типовыми технологическими процессами в силу своих возможностей и специфики разрабатывает и внедряет свои технологические документы. Разумеется, что в практической деятельности инженера – вагонника возникает в связи с этим множество вопросов. В их числе вопросы, связанные с обслуживанием сварочного оборудования, реализацией режимов сварочных процессов, подготовкой изделия к сварке, подготовкой и контролем качества сварочных материалов, оценкой качества сварки (наплавки), разработкой мероприятий по предотвращению брака при сварке и множество других вопросов, ответы на которые требуют специальной подготовки.
1 ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКЦИИ
1.1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
Тележка модели 18-100 (типа ЦНИИ-ХЗ)
Тележка модели 18-100 (рис.1) состоит из двух колесных пар с четырьмя буксами, двух литых рам, двух комплектов центрального рессорного подвешивания, надрессорной балки и тормозной рычажной передачи. Тормоз тележки колодочный с односторонним нажатием колодок.
Рис.1. Тележка модели 18-100 (типа ЦНИИ-ХЗ):
1 - колесная пара с буксами на роликовых подшипниках; 2 - боковая рама;
3 - надрессорная балка; 4 - скользун; 5 - фрикционный клин; 6 - фрикционная планка; 7 - подпятник.
Надрессорная балка. Представляет полую отливку, которая имеет конструкцию замкнутого поперечного сечения и форму, близкую к брусу равного сопротивления изгибу (с увеличением сечения к середине), изготовляется вместе с подпятником, опорами для размещения скользунов и гнездами для фрикционных клиньев. Коробку сечения образуют две вертикальные стенки, верхний и нижний пояса.
Верхний пояс имеет:
-подпятник, который служит
-две опоры скользунов, на которые
устанавливаются колпаки (
-два технологических отверстия для осмотра усиливающей колонки подпятника;
-кронштейн мертвой точки, установленный на заклепках.
Нижний пояс по концам с каждой из сторон имеет наклонные поверхности для опирания на фрикционные клинья с ребордами, ограничивающими перемещение балки относительно их. Для опирания на пружины рессорного комплекта есть приливы и бонки, аналогичные нижнему поясу боковой рамы.
Каждый скользун (рис. 2, б) состоит из опоры 3, отлитой заодно с надрессорной балкой, колпака 8, надетого на опору, прокладок 9 для регулировки зазоров между скользунами рамы вагона и тележки, болта 10, предохраняющего колпак от падения. Через подпятник 1 кузов непосредственно опирается на тележку. Для прочности он усилен колонкой 12, в которой размещен поддон 11, являющийся опорой шкворня. На подпятник надрессорной балки опирается пятник кузова. Через их центры пропущен стальной шкворень. Боковые перемещения надрессорной балки амортизируются поперечной упругостью пружин, на которые она опирается.
Рис. 2. Надрессорная балка тележки модели 18-100
(типа ЦНИИ-ХЗ):
а – общий вид; б – закрытый скользун;
1 – подпятник, 2 – кронштейн
мертвой точки рычажной
1.2 ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ
Надрессорная балка тележки грузового вагона 18-100 (типа ЦНИИ-Х3) изготовляется литьем из низколегированных сталей марок 20ФЛ или 20ГФЛ (содержащие марганец – Г и ванадий – Ф) по ГОСТ 977-88 для повышения прочности и износоустойчивости.
Механические характеристики сталей:
предел текучести
временное сопротивление разрыву σВ = 490 – 510 МПа;
относительное удлинение δ = 18 – 20 %;
твердость после термообработки не ниже 286НВ.
Химический состав сталей (в %):
углерод 0,17 – 0,25;
марганец 1,2 – 1,5;
кремний 0,2 – 0,5;
хром, никель и медь не более 0,03 каждого;
фосфор и сера не более 0,04 каждого;
ванадий 0,06 – 0,13.
1.3 КОНСТРУКТИВНЫЕ И ДОПУСКАЕМЫЕ РАЗМЕРЫ
НАДРЕССОРНОЙ БАЛКИ ТЕЛЕЖКИ 18-100
Таблица 1.3.1
Наименование параметра |
Значение размера, мм | ||
Чертежный |
При ДР |
При КР | |
1 Расстояние между серединами опорных поверхностей 2 Расстояние между ограничительными буртами клиньев
3 Ширина нижней опорной поверхности между наклонными направляющими клиньев
4 Внутренний диаметр подпятника по наружному борту
5 Наружный диаметр внутреннего борта подпятника
6 Диаметр отверстия под шкворень 7 Глубина подпятника: -постройки до 1986 г. -постройки с 1986 г. 8 Разность расстояний от середины балки до ближней реборды, направляющий клин 9Допускаемый износ на сторону и по глубине подпятника 10Толщина наружного бурта 11Толщина внутреннего бурта 12Толщина опорой плиты подпятника |
2036
134+4
175-1+4
77-0,74
302+1,4
54-1+2
25-2+1
30-2+1
не более 5
30,0
5-1,5+1 23 |
то же
не более 144
не менее 166
не менее 72
пост. до 1986 г. 309,4 пост. после 1986 г. 307,4 не более 60
не более 29
не более 34
то же
менее 28
менее 7 менее23 |
то же
не более 142
не менее 168
не менее 72
пост. до 1986 г. 307,4 пост. после 1986 г. 305,8 не более 60
не более 28
не более 33
то же
менее 28
менее 7 менее 18 |
2 ПОВРЕЖДЕНИЯ И НЕИСПРАВНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМОЙ ДЕТАЛИ
Рис. 3 Дефекты надрессорной балки
Таблица 2.1
УСЛОВИЯ БРАКОВКИ НАДРЕССОРНОЙ БАЛКИ
№ зоны |
Зона контроля |
Характеристика дефекта |
Нормы браковки |
Принимаемые меры |
1
№ зоны |
Средняя часть нижнего пояса на длине 800-1000 мм
Зона контроля |
Трещины поверхностные и подповерхностные, поперечные и наклонные
Характеристика дефекта |
Независимо от размера
Нормы браковки |
Браковка
Принимаемые меры |
2
3
4
5
6
7 |
Кромки технологических отверстий нижнего пояса
Боковые пояса средней части на длине 800—1000 мм Кромки технологических отверстий верхнего пояса
Опорная поверхность подпятника
Наружный и внутренний бурты подпятника
Наклонная плоскость для клина, углы между ограничительными буртами и наклонной плоскостью |
Трещины поперечные, наклонные и продольные Трещины поперечные и наклонные
Трещины поперечные, наклонные и продольные Трещины поперечные и наклонные выходящие на наружный бурт подпятника Трещины поперечные, наклонные и кольцевидные, выходящие на примыкающую поверхность Трещины поперечные и наклонные, выходящие на внутреннюю полость Трещины поперечные и наклонные, не выходящие на внутреннюю полость |
Независимо от размера
Независимо от размера Суммарная длина более 250 мм менее 250 мм
Независимо от размера
Независимо от размера
Независимо от размера |
Браковка
Браковка
Браковка
Браковка
Ремонт
Браковка
Браковка
Ремонт |
Литейные дефекты | ||||
8
9 |
Нижний пояс
Боковой и верхний пояса |
Раковины трещиновидные
Раковины трещиновидные |
Независимо от длины, глубиной более 7 мм Длиной менее 30мм, глубиной менее 7 мм Длиной более 30 мм, глубиной более 7 мм |
Браковка
Ремонт
Браковка |
2.1 ТИПЫ ДЕФЕКТОВ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ
ГРУЗОВОЙ ТЕЛЕЖКИ ЦНИИ-Х3
1) поперечные поверхностные трещины;
2) продольные и наклонные поверхностные трещины;
3) поперечные подповерхностные дефекты;
4) продольные и наклонные подповерхностные дефекты;
5) поперечные трещиновидные литейные дефекты;
6) продольно-наклонные трещиновидные дефекты;
7) истечение срока службы;
8) несоответствие табличным размерам;
9) наплавка, сварка в местах запрещенных при ремонте.
3 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДА РЕМОНТА И
ПРИМЕНЯЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Для ремонта подпятника принимаю метод наплавки под слоем флюса.
Этот вид восстановления вагонных деталей пока уступает наплавке порошковой проволокой и наплавке в среде углекислых газов и составляет около 10% в общем объеме механизированных способов сварки и наплавки. Широкие перспективы наплавки под слоем флюса связаны с последними работами в этой области по восстановлению интенсивно изнашиваемых узлов (пятник-подпятник, фрикционный клин - надрессорная балка), а также по восстановлению профиля катания колеса наплавкой.
Наплавку производят голой электродной проволокой, которую подают в зону горения дуги специальным механизмом - головкой автомата, а сама зона сварки находится под слоем флюса. Основным назначением флюса является защита расплавленного металла от вредного воздействия кислорода и азота воздуха. Кроме того, флюс должен обеспечивать правильную форму шва, надлежащий химический состав металла шва, высокие механические свойства наплавленного изделия, устойчивость процесса сварки, легкую удаляемость шлаковой корки с поверхности шва. В процесса сварки флюсы не должны выделять в большом количестве вредные газы и дымы, которые могут отравить работающих.
Флюсы подразделяются на плавленые, керамические и флюсы-смеси.
Наибольшее распространение получили плавленые флюсы. Для наплавки углеродистых и низколегированных сталей применяются в основном высоко-кремнистые марганцовые флюсы ОСЦ-45 и АН-348. Первый малочувствителен к ржавчине на поверхности основного металла и обеспечивает получение плотных швов, стойких против образования трещин. К недостаткам флюса следует отнести высокое содержание фтора, выделение которого требует эффективной вентиляции. Флюс АН-348 обеспечивает несколько большую устойчивость горения дуги и выделяет меньше вредностей из-за пониженного содержания фтористого кальция, но более чувствителен к коррозии. Известны и другие плавленые флюсы, например АН-20, АН-28, АН-60.
По структуре плавленые флюсы делятся на стекловидные, пемзовидные (пористые) и кристаллические. Стекловидные имеют светло-серый, желтый и коричневый цвета разных оттенков. Зерна пемзовидного флюса светлых оттенков. Стекловидный флюс по сравнению с пемзовидным обеспечивает более совершенную защиту зоны сварки от действия воздуха. Для сварки проволокой диаметром менее 3 мм применяют стекловидный флюс с размерами зерен 0,25-1мм.
Керамические флюсы АНК-18, АНК-19,К-11, КВС-19 кроме стабилизирующих и шлакообразующих элементов содержат легирующие добавки ферросплавы, обеспечивающие высокую твердость и износостойкость наплавленного металла.
Основными параметрами режима сварки являются сварочный ток и диаметр электродной проволоки, напряжение на дуге и скорость ее перемещения.
Влияние сварочного тока проявляется в том, что с его увеличением растет и глубина провара и доля участия основного металла в металле шва. Обратная зависимость наблюдается при увеличении диаметра проволоки. Напряжение дуги почти не влияет на глубину проплавления, но с ее увеличением увеличивается подвижность дуги, а вместе с ней возрастает ширина шва и снижается его выпуклость. С увеличением скорости перемещения дуги увеличивается горизонтальная составляющая давления дуги на расплавленный металл сварочной ванны, жидкий металл из-под дуги вытесняется, и глубина проплавления возрастает, несмотря на уменьшение погонной энергии. Это приводит к сокращению площади шва и увеличению доли участия основного металла в металле шва.
На форму и размеры шва влияют и такие технологические факторы, как род и полярность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, марка и структура флюса.
Влияние рода тока и полярности
на форму шва объясняется
Влияние наклона электрода сказывается на изменении положения дуги. Так, при наклоне электрода углом назад происходит более интенсивное вытеснение металла сварочной ванны, несколько увеличивая при этом глубину провара. Этот метод применяют редко. В основном наплавку ведут при наклоне электрода углом вперед.
Изменение вылета электрода и марки флюса приводит к изменению условий выделения теплоты. Увеличение вылета электрода ведет к усилению предварительного подогрева электрода током и к увеличению скорости его плавления. Суммарное напряжение при этом несколько увеличивается, а сварочный ток и глубина провара уменьшаются.
Состав и строение флюса оказывают влияние на форму и размеры шва. При уменьшении насыпной массы флюса (пемзовидные флюсы) повышается газопроницаемость слоя флюса над сварочной ванной, в результате чего уменьшается давление в газовом пузыре, что увеличивает толщину прослойки под дугой и уменьшает глубину проплавления (валик низкий и широкий с плавным переходом к основному металлу).
Стекловидный флюс увеличивает глубину проплавления. Крупнозернистый флюс дает более широкий валик и меньшую глубину проплавления, чем мелкозернистый.
При наплавке следует стремиться к тому, чтобы припуск на обработку не превышал 1,5-2 мм, т.е. поверхность должна быть достаточно ровной без значительных наплывов и провалов между валиками. Это достигается определенным соотношением между током и напряжением (рис. 4).
Рис.4. Область оптимальных 30
режимов наплавки, обеспечи-
вающих ровную поверхность
наплавленного слоя
При наплавке плоских поверхностей небольшой ширины, например, клина гасителя колебаний или пятника, приходится ограничивать стекание шлака и металла в процессе наплавки дополнительными устройствами. При наплавке цилиндрической поверхности детали небольшого диаметра (например, шпинтоны, цапфы триангеля) следует учитывать возможность стекания жидкого металла. Это ограничивает выбор режима по току и напряжению. С учетом длины сварочной ванны необходимо выбирать величину смещения электрода с "зенита" в сторону, противоположную направлению вращения детали. Для деталей малого диаметра, где формирование валиков практически не удается, наплавку ведут самозащитной проволокой или в защитной среде углекислого газа.
Расчет режима наплавки
производят в следующей
а) Выбирают диаметр электродной проволоки в зависимости от величины износа или диаметра детали.
б) Определяют сварочный ток по формуле
I = i Fпр,
где i - плотность тока, А/мм. i= 35-160А/мм2;
Fпр - площадь поперечного сечения проволоки, мм2.
в) Скорость подачи проволоки (см/с) находят по формуле
V = 100 ά рI / Fпр ρ ,
где ά р- коэффициент расплавления,г/А с;
ρ - плотность металла шва, г/см 3.
г) Коэффициент расплавления определяют в зависимости от рода тока по формулам
- для переменного тока
α р= (19 + 0,1 I/d ) 10 -4,
- для постоянного тока прямой полярности
α р= ( 5,5 + 2,8 I/d ) 10
-4 .
д) Скорость наплавки (см/с) определяется соотношением
V = αн I / Fш ρ ,
где α н - коэффициент наплавки. αн = α р(1 - 0,01Ψ);
Ψ - коэффициент потерь. Принимается менее 3%;
Fш - площадь сечения шва, см2.
Значительное повышение производительности наплавочных работ можно получить при сварке двумя проволоками и более. Если все проволоки присоединены к одному полюсу источника питания, процесс называют многоэлектродным (до 6 электродов); при присоединении каждого из электродов к отдельному источнику питания, процесс называют многодуговым. Возможно питание и по трехфазной схеме, когда одну из фаз подводят к изделию, а две других - к электродам.
Значительное повышение производительности автоматической сварки может быть достигнуто при введении в сварочную ванну дополнительного присадочного металла, не несущего электрического заряда и подаваемого в зону дуги дополнительно к основному присадочному металлу - плавящемуся электроду. Это может быть как сплошной материал (проволока, лента), так и сыпучий (порошок, рубленая проволока и др.).
Введением в сварочную ванну металлической крупки из сварочной проволоки диаметром 0,8-2 мм достигается перераспределение тепловой мощности и существенно уменьшается количество теплоты, поглощаемой основным металлом, его доля в металле шва уменьшается. Меньше перегревается изделие, повышается его стойкость против трещин. Повышается производительность процесса.
В ряде случаев в вагонных депо используют в качестве электрода вырезанную по шаблону металлическую пластину толщиной 3-4 мм. Эту пластину накладывают на изношенную поверхность под слой флюса и ведут процесс наплавки путем искусственного возбуждения дуги.
Известно также применение пластинчатых электродов при наплавке изношенных поверхностей корпуса автосцепки.
Сварочная проволока
Выпускают 77 марок сварочной
проволоки разного химического
состава и назначения, в том
числе шесть для

- Восстановление нарушенных земель
- Восстановление нарушенных земель КФХ «Красный Октябрь» Пугачевского района Саратовской области
- Восстановление первичного вала
- Восстановление первичного вала автомобиля ЗИЛ - 130
- Восстановление поворотного кулака автомобиля ЗИЛ-130
- Восстановление Поворотного Кулака ЗИЛ-130
- Восстановление подшипников
- Восстановление исторического облика объекта садово-паркового искусства Петергоф
- Восстановление карданного вала
- Восстановление карданного вала
- Восстановление картера
- Восстановление коленвала
- Восстановление корпуса водяного насоса автомобиля ГАЗ-66
- Восстановление крыла автомобиля ВАЗ 2101