Восстановление пятника наплавкой

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ИрГУПС 
 
 
 
 
 

Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство» 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа

по дисциплине

«Технология производства и ремонта вагонов» 

Тема: ,,Восстановление пятника наплавкой ”. 

Выполнил:                                                                                                                                  Проверил

Студент гр. В-51                                                                                                    преподаватель

Акулян А.Д.                                                                                                             Воробьев М.К.                                                                                                                                                                             
 
 

Чита

2009 год.

Содержание: 

       Введение                                                                                                           3                                                                                                             

1.    Характеристика  конструкции                                                                         4      

1.1. Назначение  узла                                                                                               4   

1.2. Характеристика  материала                                                                             4

1.3. Силовые факторы,                                                                                                 

       действующие на деталь и вызывающие повреждения                                5    

2.   Анализ повреждений, неисправностей                                                          5  

2.1. Статистика  отказа детали                                                                               5 

2.2. Допускаемые  значения величин повреждения                                             6           

2.3. Причины повреждения  и их классификация по происхождению              7         

2.4. Мероприятия, направленные на повышение работоспособности узла     7          

3.    Технология ремонта пятников наплавкой                                                    7       

4.    Механическая  обработка пятников                                                             13                

5.    Организация  работ по ремонту пятников                                                   16          

5.1. Организация  контроля за качеством ремонта                                            17              

5.2. Обеспечение  рабочих инструментом                                                          17                                                                   

5.3. Выбор технологического  оборудования                                                     18      

6.    Экономика технология ремонта                                                                   19             

7.    Мероприятия по технике безопасности и охране труда                            20           

8.    Схема  расположения технологического  оборудования в цехе                 21            

9.    Технологическая карта                                                                                 23           

       Список используемой литературы                                                               49            

Введение 

    Технология вагоностроения и ремонта вагонов является наукой, которая изучает сущность, взаимосвязь, развитие многочисленных разнообразных технологических процессов, которые используются при изготовлении и ремонте вагонов.

При ремонте  вагонов, отдельных деталей, сборочных  единиц широко используются: теория пластических деформаций, резания металлов, сварочного производства и другие теоретические и технические дисциплины.

    Основой вагоностроительного и вагоноремонтного производства составляют специализированные предприятия, оснащённые высокопроизводительными станками, автоматическими и механизированными поточными линиями для изготовления и ремонта деталей и узлов вагона.

    В вагоноремонтном производстве главная задача состоит в значительном повышении качестве ремонта вагонов, повышении их надёжности и долговечности, увеличении послеремонтного ресурса вагонов всех типов и их отдельных частей.

   Для повышения качества ремонта, надёжности и долговечности вагонов большое значение имеет уровень техники, организации и технологии вагоноремонтного производства. По этому широко внедряются последние достижения науки и техники, новые технологические процессы для восстановления узлов и деталей вагонов и повышение уровня требований к соблюдению технологической и трудовой дисциплины.

   Главное направление развития современного вагоноремонтного производства состоит в его дальнейшей индустриализации, основой которой служит система машин, обеспечивающая комплексную механизацию и автоматизацию технологических процессов ремонта вагонов и производства запасных частей.

   Основной путь повышения уровня автоматизации и механизации применение методов и технических средств программного управления. На предприятиях начали использовать металлорежущие станки и сварочное оборудование с числовым программным управлением, создаются промышленные роботы для ремонтно-сварочных и ремонтно-сборочных процессов.

    В денном курсовом проекте приведено назначение пятника, 
характеристика материала изготовления, проанализирован характер его 
износа и статистика его отказа. К тому же здесь приведена статистика отказа 
детали, силовые факторы воздействующие на неё, проанализированы 
существующие методы ремонта и выбрано технологическое оборудование 
для обработки детали. 

1.Характеристика конструкции. 

1.1. Назначение узла. 

     Узел пятник-подпятник предназначен для обеспечения поворота тележки вагона относительно кузова при прохождении кривых. Необходимо, чтобы при повороте тележки, вокруг её центра имелись зазоры между деталями тележки и кузова, достаточные для компенсации других возможных относительных смещений (за счёт забегания боковин тележек с нежёсткой рамой, смещений кузова в центральном подвешивании и в зазорах пятника).Так же пятник, совместно со скользунами, воспринимает все вертикалные  и горизонтальные усилия от кузова. В тоже время пятник служит для уменьшения поперечных колебаний вагона  

1.2. Характеристика материала. 

      Сталь, из которой изготавливают пятник, должна быть достаточно износоустойчивой, обладать достаточной твёрдостью и пластичностью, но её твёрдость не должна превышать твёрдости стали надрессорной балки, так как это приведёт к интенсивному износу подпятника.

      Пятники изготавливают из литых  сталей следующих марок: 20ФЛ, 20ГФЛ, 20ГЛ, которые содержат марганец (Г)  и ванадий (Ф) для повышения прочности и износоустойчивости. 

 Механические  характеристики сталей: 

Химический состав сталей (в %): 

1.3. Силовые факторы,  действующие на  деталь и вызывающие повреждения. 

    Пятник служит для полной или частичной передачи нагрузок от кузова на

путь, через  рессорное подвешивание. Так как  в узле происходит перемещение деталей  относительно друг друга, имеет место  естественный износ, к тому же, в  некоторых случаях, пятник может опираться не всей поверхностью, а лишь кромкой, что приводит к его неравномерному износу и пластическим деформациям.

    В эксплуатации на пятник действуют: сила тяжести кузова брутто, горизонтальные поперечные силы, продольные силы и вертикальные динамические силы. 

           2. Анализ повреждений исправностей.  

2.1.Статистика отказа детали. 

    Для выявления характера износов пятника и подпятника у полувагонов опытного поезда "УВЗ УрРаПС-Мониторвагонтранс" производились ежегодные измерения данных деталей. Номера тележек определялись по направлению выхода штока

    Измерения выполнялись штангенциркулем и колумбусом с применением специальных переходных приспособлений, (рис 2.1)

рис 2.1 
 

    Измерения показали, что в продольной плоскости больше изнашивается

сторона пятника, которая обращена к центру вагона, это связано с прогибом хребтовой балки. В поперечной плоскости  износ пятника зависит от характеристик  самого вагона, так при наличии  пропеллерности рамы (будут изношены противоположные стороны пятников), при смещении центра тяжести кузова, относительно центра шкворневого отверстия, изнашиваться будут обе правые или левые стороны пятников.

    В таблице 2.1.1 приведены результаты измерений диаметров пятника полувагона №66175365 постройки УВЗ 13.04.84 с 1992 по 2001 года. 

Таблица 2.1.1

  Как видно из измерений, в продольном направлении диаметр пятника уменьшается, а в поперечном увеличивается, следовательно у пятника вместе с износом происходит пластическая деформация в местах краевого опирания.

Предельные значения размеров у пятника и подпятника достигаются на 4-5 году эксплуатации. 

2.2. Допускаемые значения величин повреждений.

   В эксплуатацию, без ремонта допускаются пятники, износ которых составляет:   

для 4-х осных:

упорной поверхности не более 3 мм на сторону(d=294мм);

опорной поверхности  не более 4 мм (36мм);

износ шкворневого  отверстия не более 4 мм на сторону (d=62мм).

для 8-ми осных:

упорной поверхности  не более 3 мм на сторону (d 444мм);

опорной поверхности  не более 3 мм (52мм);

износ шкворневого  отверстия не более 3 мм на сторону (d=76мм). 

 Пятники,  износы которых превышают выше  перечисленные, подлежат ремонту методом наплавки.

2.3. Причины повреждения  и их классификация  по происхождению. 

 Повреждения  пятников можно разделить на две группы:

1.Естественные (износ пятника под действием сил сухого трения и его 
деформация)

2.Случайные (в результате работы в ненормальных условиях, дефектов 
изготовления или ремонта)

Основной причиной ремонта пятника является его  износ.

   По происхождению дефекты можно разделить на:

• конструктивные: возникают в процессе изготовления, а так же из-за не 
  доработок в создании;
• технологические: образуются во время ремонта;

эксплуатационные: образуются во время  эксплуатации. 

2.4.Мероприятия,  направленные на повышение работоспособности узла. 

   Прочность и долговечность пятника можно повысить за счет применения сталей с улучшенными механическими свойствами..

   Поэтому пятник целесообразно изготавливать из низколегированных сталей, например, марганцовистой марки 20ГЛ, ванадиевой 20ФЛ, марганцовисто-ванадиевой 20ГФЛ.. Эти стали, отличаются от обычной углеродистой  временным сопротивлением и пределом текучести, обладают достаточной ударной вязкостью и имеют невысокую стоимость.

   Повышение прочности и надёжности детали, отлитой из углеродистой стали, может быть достигнута также путём закалки и отпуска, но при этом увеличивается стоимость детали на 12%. 

3. Технология ремонта пятников наплавкой. 
 

а)                                       б)                                           в)   

Рис. 3. Наплавка пятника 
 

а) 1. Пятник;  б)  1. Пятник;

     2. Последний валик;                                                 2.Флюсоудерживающее                                                                                                                                                                                                                                                                            

     3. Направление наплавки;                                           кольцо;

     4. Первый валик (начало наплавки);                      3.Флюс;

     5. Флюс;                                                                    4. Наплавка;

     6. Флюсоудерживающий ящик;                              5. Флюс;

     7. Прижимная гайка;                                                6. Направление наплавки

     8. Ось вращателя. 

3.1. Дефектоскопия пятников. 

В настоящее время в большинстве вагоноремонтных депо применяется следующая технология ремонта:

Изношенный пятник снимают с вагона, для чего срезают 8 заклёпок и, с помощью каких- либо устройств или вручную снимают пятник, затем пятник с помощью спец. тележки транспортируется в отделение по ремонту пятников и с помощью кран-балки устанавливают пятник на стол, где бригадир отделения производит визуальный осмотр пятника.

Предварительно  зачистив пятник от грязи, масла, ржавчины и других загрязнений, бригадир отделения, при помощи лупы и металлической  линейки, выявляет наличие трещин и  их длину в местах перехода опорной поверхности в фланец, во фланце и ребрах пятника. При обнаружении сквозных и несквозных трещин во фланце суммарной длиной более 100 мм, пятник бракуется в металлолом. При наличии сквозных и несквозных трещин менее 100мм во фланце и ребрах выполняется меловая отметка о наличии. Затем бригадир отделения производит замеры износов пятника по диаметру, по высоте и шкворневому отверстию, с помощью шаблонов. После чего наносит меловые отметки величин наплавки на фланец пятника и зеркало пятника с учетом механической обработки.

3.2. Разделка и заварка трещин и литейных раковин, устранение 
дефектов возникших при срезе заклепок. 

Разделка  и заварка трещин и литейных раковин, а также устранение дефектов возникших  при срезе заклепок производится перед наплавкой опорной и  упорной поверхностей под слоем флюса в сварочной кабине, полуавтоматом А-1197 или ручной дуговой сваркой, куда пятники подаются с помощью специальной тележки.

Пятники, имеющие  трещины в ребрах и во фланце подлежат обязательной разделке перед их заваркой. Разделка трещины производится под углом 50-60 градусов с плавным выходом из глубины на поверхность, на 2мм больше глубины ее залегания и длиной на 20-25 мм больше с обеих сторон ее длины.

При разделке литейных раковин, необходимо зачистить литейную раковину, пористость до основного металла по всей поверхности дефекта с припуском 10-15 мм по его периметру.

Методы разделки:

- механический  способ (пневмо-шлифмашина ИП-2014)

-газокислородный  (резак пропанобутановый РЗП)

-воздушно-дуговой  строжки. При трещине снять  под углеродистый слой на толщину 1 -2 мм.

Перед заваркой трещин после их разделки необходимо произвести их подогрев до температуры 200 С, контроль температуры подогрева  производится прибором ИТЗ-3

Если заварка  дефектов производится непосредственно  после разделки методом воздушно-дуговой строжки или газокислородным методом, т.е. перерыв не более 5-ти минут - предварительный подогрев не требуется. При перерыве более 5 минут пятник необходимо подогреть до температуры 200 С.

Заварку трещин необходимо производить сварочными электродами типа Э-42А, Э-50А, ГОСТ 9466-75 или сварочной проволокой типа Св08Г2С диаметром 1,6 мм. При заварке электродами УОНИ 13/45, УОНИ 13/55 разделанных трещин первый слой производить электродами с! 3-4 мм, второй и последующие слои электродами и 5 мм. После наложения каждого слоя проводить зачистку сварных швов от шлака. В процессе наплавки длительные перерывы не допускаются. В случае длительного перерыва подогрев необходимо повторить. 

3.3. Сварочные материалы.

 Для автоматической наплавки под слоем флюса износов пятников на автоматах А-580, АДФ-1202 применяется сварочная проволока диаметром 3 и 4 мм, а также сварочный флюс.

 При наплавке под слоем флюса применяется сварочная проволока: Св08А; Св08Г2С; СвЮГС; Св08ХМ по ГОСТу 2246-70;

Св08ХГ2СМФ по ТУ 14-130-284-97;

Углекислота (сжиженная) ГОСТ 8050-80;

Электроды по ГОСТу 9466-75: Э-42А УОНИ 13/45; Э-50А УОНИ 13/55.

 Сварочный флюс по ГОСТу 9087-81 марок: АН-348А; АН-60; АНЦ-1; дробленный сварочный шлак.

 Дробленный  сварочный шлак используется в качестве добавки в сварочный флюс. Отношение дробленного шлака в общем весе флюса при смешивании и наплавке должно соответствовать 1:4 (25%).

 Сварочный шлак для дробления не должен иметь  в своем составе металлических и неметаллических включений в виде кусков металла, проволоки, болтов, гаек, штукатурки, мусора и т.п. Шлак не должен быть загрязнен жировыми включениями в виде смазки, грязи, влаги и т.п. Для

дробления необходимо засыпать сварочный шлак в бункер установки по дроблению  шлака и включить установку. После дробления шлак просеять с помощью сита с ячейкой 3*3 мм.

После дробления и просеивания, шлак перед  применением необходимо пролить  при ГС 300-400 С в течении 1 часа.

   Дня подготовки смеси флюса необходимо наполнить тару (ведро 12 л, с одного полного ведра 20 кг) прокаленным флюсом ( прокалка флюса производится при 1300-1400 С в течении 1 часа), ссыпать флюс и дробленный шлак ( в количестве 5кг) в тару для его перемешивания и тщательно перемешать флюс и шлак при помощи совка. Расслоение флюса и дроблёного шлака не допускается, флюсовая смесь не должна иметь куски шлака с размерами более 3-х мм. Дробление шлака должно производиться под вытяжной вентиляцией, рассеивание дробленого шлака производить под вытяжной вентиляцией с применением средств индивидуальной защиты (респиратор, «лепесток» и т.п.) 
 

3.4. Контроль качества наплавки. 

   Для контроля качества наплавки изношенных поверхностей пятника, необходимо при помощи кран-балки пятник установить на стол и проверить пятник на наличие трещин, подрезов, пор и других дефектов наплавки.    Особое внимание обратить на места перехода наплавленного металла к основному, а также на поверхность противоположной наплавке.

   Проверить наличие шлака между валиками и при наличии их произвести зачистку. Проверить горизонтальность наплавки при помощи наложении линейки на ее поверхность. При наличии больших впадин между валиков более 5 мм последние подварить ручной дуговой сваркой. Затем проверить опорную, упорную и шкворневое отверстие пятника, специальным шаблоном. Контроль производит электросварщик, производивший наплавку.

   Диаметр пятника после наплавки должен быть:

-для пятника  4-х осного вагона не более 306мм

-для пятника  8-ми осного вагона не более 456мм.

   Высота пятника после наплавки должна быть:

-для  пятника 4-х осного вагона при альбомной высоте 95мм - не более 98мм

при альбомной  высоте 110 мм - не более 113мм;

-для пятника  8-ми осного вагона не более 108мм.

   Диаметр шкворневого отверстия должен быть:

-для пятника 4-х осного вагона не менее 48мм;

для пятника 8-ми осного вагона не менее 64мм.

   После проверки качества наплавки, и постановки личного клейма электросварщика, производившего наплавку, пятники подаются на механическую обработку.

4. Механическая обработка пятника. 

    Механическая обработка пятника производится на токарном станке марки ТТ 1926 Ф 101, токарными резцами с напаянными пластинами из твердого сплава ВК8, ВК6, сечение резцов 20*35, вьшет резца 50 мм, стойкость резца при работе без охлаждения 30 - 60 мин.

    Наплавленный металл имеет следующие механические свойства: твёрдость НВ=200, предел прочности о=70 кг/мм².Частота поверхностей после обработки:

• опорная поверхность Кг=40;
• упорная поверхность Кг=80;
• поверхность под бурт подпятника надрессорной балки Кг=160.

    Для исключения не Параллельности поверхности фланцев пятника, возникающей в процессе производства наплавочных работ производят выравнивание поверхностей фланцев на фрезерном станке 6Т13-29 со стороны противоположной «яблоку» пятника.

   После окончания механической обработки и проверки качества восстановленных поверхностей пятника, токарь ставит личное клеймо. Технические характеристики станка ТТ1926 Ф 101 Число оборотов шпинделя станка в минуту п, об/мин - 6,3-1250 Продольная подача резца на один оборот 8_пр, мм/об - 0,055-1,2 Поперечная подача резца на один оборот 8_ПОП мм/об - 0,023-0,5 Эффективная мощность К, кВт                                                                                                                                                                                 -18,5