07 декабря 2019 18:43

Колёса укрепят вольфрамом

Сотрудники кафедры «Лазерная техника и технология» МГТУ им. Н.Э. Баумана разработали перспективную технологию лазерно-порошковой обработки бандажей колёс локомотивов с целью повышения их износостойкости. Испытания, проведённые совместно с ВНИИЖТом, показали, что применение технологии приводит как к существенному росту износоcтойкости стальных поверхностей, так и к снижению износа рельса.
Как рассказал ответственный исполнитель коллектива разработчиков технологии лазерно-порошковой обработки бандажей профессор кафедры «Лазерная техника и технология» Московского государственного технологического университета имени Баумана Игорь Шиганов, упрочнение поверхности бандажей колёсных пар локомотивов производится с помощью двухступенчатого процесса: лазерный излучатель нагревает поверхность стального бандажа до температуры плавления, одновременно на разогретую поверхность под давлением распыляется порошок карбида вольфрама.

Сопло распылителя и лазерный излучатель представляют собой единую головку для коаксиальной лазерной наплавки. Процесс нагрева и распыления происходит одновременно. Частицы карбида вольфрама нагреваются лазерным излучением, попадают на расплавленную поверхность стали и проникают в неё. В результате на поверхности образуются полосы композитного материала – стали, содержащей зёрна карбида вольфрама, – глубиной до 600 микрон и шириной от 1 мм до 2 мм, обладающего повышенной износостойкостью.

Испытания технологии проводились на модельных образцах – роликах, изготовленных из стали марки 2 по ГОСТу 398-2010, широко применяемой для изготовления бандажа колёс локомотивов.

После нанесения порошка карбида вольфрама ролики испытывались на стенде, где имитировалось их соприкосновение с рельсовой сталью. Испытания модельных образцов проводились с участием специалистов ВНИИЖТа.

Они показали, что износостойкость образцов с лазерной обработкой и добавлением карбидов вольфрама превышает износостойкость сравнительного образца в 15–35 раз в зависимости от содержания карбидов вольфрама.

А износостойкость образца с лазерной обработкой без добавления карбидов вольфрама превышает износостойкость сравнительного образца в три раза.

Испытания натурных образцов также продемонстрировали существенное снижение износа рельсовой стали. По словам профессора Шиганова, этот эффект свидетельствует о снижении коэффициента трения в паре «колесо – рельс».

Как рассказал «Гудку» главный конструктор проекта Проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства Владислав Морозов, проблема износостойкости бандажей колёс локомотивов является одной из наиболее важных в эксплуатации и обслуживании тягового подвижного состава. Согласно Стратегии развития железнодорожного транспорта до 2030 года, принятой Правительством России в 2008 году, ресурс бандажей колёс локомотивов должен увеличиться до 1 млн км.

По словам Игоря Шиганова, сейчас реальный срок службы бандажей примерно вдвое ниже.

Владислав Морозов считает, что новая технология может оказаться прорывом в области исследований взаимодействия пары «колесо – рельс», однако для практического подтверждения результатов, достигнутых на модельных образцах, необходимо проведение серии исследовательских испытаний образцов локомотивных колёс.

Разработка технологии лазерного упрочнения проводится по заказу ОАО «РЖД» и финансируется совместно РЖД и Российским фондом фундаментальных исследований, который выделил на эти цели научный грант.
В конце прошлого года результаты исследования были представлены на Объединённом учёном совете РЖД. Совет принял решение продолжить исследования по проекту с целью определения экономического эффекта и способов внедрения технологии.

В этом году учёные приступят ко второму этапу исследований, целью которого будет более точное определение влияния нового покрытия на возникающие изменения коэффициента трения. Следующим этапом станут опытно-конструкторские разработки по изготовлению опытно-промышленного образца специального лазерного комплекса для обработки локомотивных колёс с помощью данной технологии и последующие их испытания.

Лев Кадик



Оставить комментарий
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28      

Выбор редакции

Летний призыв