Учебное пособие по ПРПС. Теоретические основы технологий производства и ремонта ва гонов История развития инфраструктуры вагонного хозяйства железных дорог России
 Скачать 5.12 Mb.
|
|
– большой и малый зуб, и т. Д). Фрезерование в ремонтном производстве занимает ведущее место за счет высокой производительности и простоты. Также к обработке резанием нужно отнести заготовку деталей на пресс – ножницах, сверлильных станках. Обработка деталей резанием выполняется на универсальных станках: токарных, фрезерных, сверлильных, резьбонарезных. В отдельных случаях для этих целей применяются специальные станки, в этом случае можно выделить колесно-токарные станки как очень крупные специализированные и очень дорогостоящие. Обработка резанием, как правило, проводится в три прохода: обдирка, черновая и чистовая. Но в зависимости от качества и свойств заготовки, тре- бованием к поверхности изделий может быть два или даже один проход. Качество поверхности после обработки резанием в значительной сте- пени зависит от режимов работы, инструмента и квалификации исполнителя. Близок по своим свойствам воздействия на обрабатываемую поверх- ность способ обработки шлифованием, например, шлифование роликов под- шипников на станках по обработке роликов. Также к шлифованию можно отнести притирку и полирование. Пластическая деформация. К методам получения заготовок путем пластической деформации отно- сятся: ковка, штамповка, а так же при ремонте деталей осадка, обжатие и правка. Операции выполняются, как в горячем, так и холодном состоя- нии, в основном в горячем для нормализации металла и предотвращения воз- никновения трещин и внутренних напряжений. Ковкой изготовляют заготовки с дальнейшей механической обработкой (ручки концевых и разобщительных кранов, отдельные детали механизмов, инструмент). На рисунке 10 показан молот кузнечный. Рис.10 Молот кузнечный 29 Штамповка – широко применяемый метод получения деталей и заго- товок (заклепки, шайбы, заготовки предохранительных скоб, клин автосцеп- ки). На рисунке 11 представлен метод холодной штамповки. Рис. 11. Метод холодной штамповки Штамповку осуществляют в штампах, прикрепленных к рабочим орга- нам кузнечнопрессового оборудования или подкладных. Штамповка в за- крепленных штампах применяется на штамповочных прессах в серийном и массовом производстве. Штамповку в подкладных штампах используют в основном на ковочных молотах в мелкосерийном производстве. Основные технологические операции горячей штамповки разделяются на: заготовительные, подготовительные, собственно штамповочные, отде- лочные и контрольные. К заготовительным операциям относятся: зачистка и правка исходного материала; разделка исходного материала на заготовки. К подготовительным операциям относятся: нагрев заготовки, начальное фор- моизменение исходной заготовки. К отделочным операциям относятся: об- резка заусениц, прошивка отверстий, термообработка, очистки от окалины, правка, калибровка, контроль поковок. Метод литья. Среди различных способов получения заготовок для деталей вагонов литье занимает значительное место. Методом литья можно получать заготов- ки сложной конфигурацией с минимальными припусками на обработку и де- тали, не требующие дальнейшей механической обработки, такие как детали автосцепки, боковые рамы и др. Основным методом изготовления отливок до настоящего времени оста- ется литье в разовые песчаные формы. Однако в последнее время бурно раз- виваются специальные способы литья: литье в металлические формы (коки- ли); литье под давлением; центробежное литье; литье в оболочковые формы и др. На рисунке 12 представлен модельный комплект изготовления заготов- ки методом литья. 30 Рис. 12. Модельный комплект: а – литейный комплект; б – модельная плита; в – модельный стержень. 1- стержневые шипы, 2 – стержневые знаки, 3 - центрирующие штифты, 4. – плита, 5 – модели отливок, 6 – модели литниковой системы Процесс изготовления заготовок и деталей методом литья складывается из процессов литейного производства, основными из которых являются: из- готовление модельного комплекта; приготовление формовочной и стержне- вой смеси; изготовление стержней и сборка стержней и форм; подготовка исходных материалов к плавке (шихтовка); приготовление жидкого металла (сплава); заливка форм жидким металлом (сплавом) и охлаждение; выбивка; очистка и обрубка отливок; термическая обработка и контроль качества. 1.2.11.Формирование поверхностного слоя методами технологиче- ского воздействия. Проблема повышения износостойкости деталей решается в основном методами упрочнения поверхностного слоя и нанесение износостойких по- крытий. Одним из наиболее распространенным методом сповышения сопротив- ления усталости является получение на поверхности деталей упрочненного слоя (наклепа), создаваемого путем местного пластического деформирования материала.Для деталей цилиндрической формы (оси) обычно применяют накатку ответственных поверхностей стальными роликами. Детали сложной формы (пружины, литье) обрабатывают стальной дробью в дробеметных ка- мерах. В вагонном хозяйстве широко применяется накатка: при ремонте осу- ществляется накатка подступичных частей и шеек осей колесных пар, при изготовлении на заводах всю ось. Накатка осуществляется накаточными ро- ликами на специализированных станках. Параметры режимов обработ- ки (геометрия ролика, сила прижатия его к детали, скорость вращения дета- ли, скорость перемещения ролика). Операция накатывания позволяет повы- сить усталостную прочность оси, снизить шероховатость и повысить проч- ность поверхности. Схема накатки осей роликами представлена на рисунке 13. 31 Рис.13. Схема накатывания осей: 1 – накаточный ролик; 2 - поверхность оси Для получения наклепа на поверхности сложных деталей применяется дробеструйный наклеп в дробеметных камерах (пружины, боковые рамы те- лежек и др.) Для повышения сопротивления усталости сварных конструкций при- меняются следующие технологические методы: термическая обработка свар- ного технологического узла, механическая и аргонодуговая обработка свар- ных швов и около шовной зоны, наклеп многобойковыми упрочнителями. Лазерное упрочнение без оплавления. Управляя процессами нагрева и охлаждения, можно получить различ- ные эффекты в поверхностном слое, в частности термическое упрочнение, отпуск, отпуск. Эффект упрочнения углеродосодержащих сталей заключает- ся в образовании в поверхностном слое специфической дезориентированной в пространстве структуры, которая имеет микротвердость, в 1,5 до 5 раз пре- вышающую микротвердость основы. Глубина модифицированного слоя в за- висимости от режимов облучения может достигать 0,05….3мм. Лазерное термическое упрочнение с оплавлением поверхности позво- ляет получить в наружном слое характерное для закалки из жидкого состоя- ния дендритное строение. Аморфизация поверхности – процесс при котором в поверхностном слое создается максимально возможный градиент температур. При этом в уз- ком слое толщиной около 0,02…0,05мм скорости охлаждения могут дости- гать высоких значений, которые являются для замораживания разупорядо- ченной при расплавлении структуры, т.е. для перевода металла в аморфное состояние. Лазерное микролегирование - процесс расплавления с помощью лазер- ного излучения поверхностного слоя и введение в образовавшийся расплав легирующих элементов. Защита от коррозии. Подвижной состав железнодорожного транспорта эксплуатируется в условиях повышенной влажности и загазованности окружающего воздуха, воздействия атмосферных осадков и химического состава перевозимого гру- за. Все это способствует ускорению процессов коррозии и гниения конструк- ционных и отделочных материалов. 32 Покрытием называется тонкий слой неметаллического вещества или неподверженного коррозии металла, который нанесен на поверхность. По- крытия можно подразделить на: защитные, декоративные, износостойкие, технологические. Основные виды покрытий. Окрашивание – один из древнейших видов применяется как защитное, так и декоративное. Большой диапазон применения красок, относительно низкая стоимость. Широко применяется в вагоностроении и ремонте. Гальваническое покрытие применяется в пассажирских вагонах: нике- лирование, хромирование, цинкование, лужение, меднение. Наносится галь- ваническим методом. В настоящее время, экологически вредная гальваниза- ция, заменяется на металлизацию (напыление). Полимерные покрытия (полиэтилен, полипропилен, полиамид.) Эмалирование. Эмали это легкоплавкое стекло с наполнителями. 1.2.12.Технология окрашивания и противокорозийной защиты ва- гонов. Под окрашиваниемпонимается совокупность технологических опера- ций по нанесению лакокрасочных материалов на предварительно подготов- ленные поверхности изделия согласно технической документации на изго- товление и использование этих материалов. Лакокрасочные материалы имеют две основные функции: декоратив- ную и защитную. Основная из них защитная. ЛКМ защищают дерево от гниения, металл от коррозии, образуют твердые защитные пленки, предохра- няющие изделия от разрушительного влияния атмосферы, и других воздей- ствий и удлиняющие срок их службы, при этом придают изделиям декора- тивный вид. В условиях эксплуатации на грузовые и пассажирские вагоны воздей- ствуют атмосферные осадки, абразивные частицы пыли, едкие моющие сред- ства, солнечный (ультрафиолетовый свет), резкие колебания температуры в течении года перевозимые грузы. Лакокрасочные покрытия, применяемые в вагоностроении и при ремонте вагонов, выполняют важную функцию – за- щиту конструкций вагонов от коррозии и полного разрушения. Для обеспечения требуемой долговечности кузовов подвижного соста- ва и их сборочных единиц защитные и декоративные покрытия должны отве- чать следующим требованиям: иметь гладкую поверхность, к которой хуже прилипают пыль и грязь; пленка покрытия должна быть достаточно эластич- ной, не препятствовать линейному расширению металла при колебаниях температуры; обладать способностью сопротивляться ударам, трению, цара- панию; не пропускать влагу и газы; иметь пониженные процессы старения; не растрескиваться; не терять цвет и сохранить глянец. Эти требования зави- сят от целого ряда физико-химических свойств ЛКМ. Рабочая вязкостьвлияет на качество нанесение покрытия: при высо- кой вязкости ЛКП трудно наносить на поверхность ровным, тонким слоем. 33 Эти покрытии имеют плохую сцепляемость с поверхностью металла и быст- ро разрушаются. ЛКП с пониженной вязкостью создают слишком тонкие пленки и при высыхании стекают с вертикальных и наклонных поверхностей. Продолжительность высыхания для различных материалов может ко- лебаться от нескольких минут до суток и зависит от состава пленкообразова- теля, толщины пленки, температуры и метода сушки. Укрывистость – это способностькраски или эмали, равномерно нане- сенной на поверхность, делать невидимой ее цвет. Чем выше укрывистость, тем меньше расход краски или эмали. Степень перетирания пигментаопределяется специальными прибора- ми по наименьшей толщине ЛКП, при которой перестают быть видимые не перетертые частицы. Прочность ЛКПзависит от твердости, гибкости, прочности пленки на удар, абразивной стойкости. Прочность покрытия при изгибепозволяет определить способность нанесенных покрытий следовать за деформацией без растрескивания, отсла- ивания. Абразивостойкость покрытия – это сопротивление пленки истиранию. Водостойкость ЛКП -характеризуется способностью покрытия вы- держать без изменения своих свойств и внешнего вида воздействие пресной и морской воды. Прилипаемость (адгезия) покрытий – один из важнейших показателей, определяющих свойство покрытия и срок ее службы. Этот параметр харак- теризует прочность прилипания к окрашиваемой поверхности. Блеск придает покрытиям красивый внешний вид. При гладкой по- верхности, попадающие на нее световые лучи отражаются под одним углом, а при шероховатой поверхности под разными углами, в результате чего по- крытие кажется матовым. Компоненты лакокрасочных материалов. Основными компонентами ЛКП являются: пленкообразующие, раство- рители, пигменты и красители, пластификаторы, наполнители, сиккативы. Пленкообразующие представляют собой природные или синтетические высокомолекулярные соединения, способные при нанесении на поверхность тонким слоем образовать покрытие. В качестве пленкообразующих исполь- зуют олифы и лаки. Исходным материалом для олиф служат растительные масла, а для лаков различные смолы. Растительные масла разделяются на три группы: высыхающие (льня- ное, конопляное, тунговое), полувысыхающие (подсолнечное, хлопковое, со- евое) и невысыхающие (оливковое, касторовое). Смолы разделяются: на естественные (канифоль, шеллак, янтарь) и ис- кусственные (продукты переработки каменного угля, сланцев, древесины). Смолы являются пленкообразователями не только для лаков, но и входят в состав других материалов (эмалевые краски, шпаклевки). 34 Растворители представляют собой легколетучие органические, рас- творяющие пленкообразующую основу лака или краски. Разбавители разбав- ляют уже растворенную среду. Растворители и разбавители вводят для того, чтобы придать материалу вязкость, необходимую для нанесения его на по- верхность тонким равномерным слоем. После нанесения покрытия раствори- тель полностью улетучивается из пленки. Применяют следующие раствори- тели: продукты перегонки нефти – уайтспирит, керосин, бензин; ароматиче- ские углеводороды – ксилол, бензол, сольвент, толуол; продукты переработ- ки древесины – скипидар. Пигменты представляют собой тонкодисперсные красящие порошки, нерастворимые или слаборастворимые в пленкообразующей основе и прида- ют пленке лакокрасочного материала необходимый цвет. Пигменты разделяются по происхождению: на естественные и искусствен- ные; по составу – на минеральные и органические. К естественным относятся земляные краски, представляющие собой глины окрашенные окислами ме- таллов в различные цвета от желтого до красно коричневого – охры, мумие, сиена жженая, железный сурик. К искусственным относятся пигменты, кото- рые изготовляются химическим путем – белила цинковые, свинцовые, тита- новые, лазурь, киноварь. Красители в отличие от пигментов представляют собой органические соединения, растворимые в пленкообразующих веществах и растворителях для придания пленке цвета с сохранением в большинстве случаев прозрачно- сти. Наполнители – это инертные вещества, представляющие собой мелко- дисперсные продукты, которые используются для разбавления слишком насыщенных и укрывистых пигментов, а так же для удешевления красок и повышения адгезии, атмосферостойкости, прочности и водостойкости. Пластификаторы – нелетучие компоненты, сохраняющиеся в пленке после ее высыхания и сообщающие ей пластичность и лучшую сцепляемость с окрашиваемой поверхностью. В качестве пластификаторов применяют ди- бутилфталат, трифенилфосфат, касторовое и хлопковое масло. Сиккативами называются вещества, которые ускоряют высыхание рас- тительных масел и лакокрасочных материалов. В качестве сиккатива приме- няют растворы свинцово – марганцевых и других солей нафтеновых кислот, совместно с кислотами высыхающих и полувысыхающих масел в бензине- растворителе или скипидаре. Обозначение основных ЛКМ состоит из пяти групп буквенно – цифро- вых знаков для эмалей, красок, грунтовок, шпатлевок и четырех групп знаков для лаков. Первая группа знаков обозначает вид материала и состоит из сло- ва, например эмаль, лак и т.д. Вторая группа знаков обозначения определяет пленкообразующее вещество (род смолы, сополимера, олифы) и обозначает- ся двумя буквами, например МА, ПФ, БТ. Третья группа знаков характеризу- ет назначение лакокрасочного материала и обозначается цифрой. Третью группу знаков грунтовок, полуфабрикатных лаков и масленых густотертых 35 красок обозначают цифрой 0, шпатлевок – цифрами 00. Четвертая группа обозначения определяет присвоенный материалу порядковый номер и состо- ит из одной, двух или трех цифр. Подготовка поверхности под окраску. Подготовка металлических поверхностей обеспечивает прочное сцеп- ление (адгезию) грунтовки с окрашиваемой поверхностью. Особенно вредным из всех загрязнений поверхности является коррозия. Уда- ление коррозии, удаление старой краски с поверхности является трудоемкой работой, поэтому процесс очистки максимально механизируют. В настоящее время применяют следующие методы: механическая, хи- мическая и термическая. При механической очистке используют переносные механизированные машинки, оснащенные различным соскальзывающим ин- струментом (проволочные щетки, шарошки, иглофрезы). На рисунке 14 представлена пневматическая машинка для механической очистки поверхно- стей. Рис.14. Пневматическая машинка УПМ - 1. 1 – резиновый диск; 2 - планшайба; 3 – ведомое зубчатое колесо; 4 – пневматический роторный двигатель; 5 – штуцер с краном сжатого воздуха; 6 – рукоятка; 7 – труба для подвода воды При больших объемах самыми эффективными методами очистки кузо- вов является дробеструйная и дробеметная. Химические методы очистки разработаны, и их применимость зависит от площадей очищаемых поверхно- стей. Локальную очистку кузовов производят грунтовками– преобразователями, смывками СД, АФТ-1, СП-7 и пастами, которые в зави- симости от консистенции наносят шпателем, распылителем или кистью. При необходимости полной очистки кузова на ВРЗ производят многократное об- ливание 15% раствором каустика. Газоплазменный способ заключается в нагревании поверхностей обычных конструкционных сталей, при котором слой окисла железа, имеющего меньший коэффициент теплового расширения по сравнению с основным металлом, легко растрескивается и отслаивается. Термическая обработка нежелательна для конструкций из тонколистового металла, так как нагревание может вызвать деформацию. 36 Технология окраски узлов и деталей вагонов. Грузовые вагоны. Процесс окрашивания грузовых вагонов должен включать следующие операции: подготовка наружных и внутренних поверхностей к окраске; грун- тование; окрашивание. Грунтование – нанесение на поверхность металла или дерева первич- ного слоя лакокрасочного покрытия, обеспечивающего надежное сцепление наносимого покрытия с окрашиваемой поверхностью. При деповском ремон- те грунтованию подлежат только поверхности с поврежденным покрытием, а так же все вновь устанавливаемые детали вагонов. При капитальном ремонте грунтовку наносят на всю поверхность кузова, рамы и др. Окрашивание |