CC BY
22
УДК 629.4.027
В. В. АРТЕМЧУК (ДПТ)
РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГIÏ В1ДНОВЛЕННЯ ЗНОШЕНИХ ДЕТАЛЕЙ РУХОМОГО СКЛАДУ ШАРУВАТИМИ ПОКРИТТЯМИ
Для тдтримки iснуючого рухомого складу в задов№ному робочому CTaHi необхiдно виконувати як1сний ремонт. Одним i3 напрямшв розвитку ремонтного виробництва е розробка нових технологiй ввдновлення зношених деталей. У статп наведена розроблена технолопя нанесення шаруватих покриттiв програмним електролгтичним зaлiзненням.
Для поддержания существующего подвижного состава в рабочем состоянии необходимо выполнять качественный ремонт. Одним из направлений развития ремонтного производства является разработка новых технологий восстановления изношенных деталей. В статье представлена разработанная технология нанесения слоистых покрытий программным электролитическим железнением.
For maintenance of the existing rolling-stock in working order it is necessary to carry out quality repairs. One of directions of development of repair manufacture is the development of new technologies of restoration of the worn out details. The article represents a newly-designed technology of applying layered coverings by programmed electrolytic iron plating.
Залiзничний транспорт на Украш мае велик темпи розвитку i е одшею з провщних галу-зей. Про те свщчить вщкриття та планування нових швидюсних лшш, застосування сучасних технологш при проектуванш та виробнищга втизняного рухомого складу, удосконалення колшного господарства та систем автоматики i таке шше. Тобто головними задачами залiзницi, безумовно, е тдвищення швидкост руху з за-безпеченням вщповщного рiвня надшносп, по-новлення парку рухомого складу та ш. Але, на наш погляд, одшею з приоритетних задач галу-зi також залишаеться виведення ремонтного виробництва (локомотиворемонтних заводiв, депо) на сучасний рiвень. Це диктуеться тим, що деталi в процесi експлуатацii завжди зно-шуються i iх треба або замшювати новими, або вщновлювати. Деталi нових локомотивiв через деякий час також необхщно буде вщновлювати, не кажучи вже про юнуючий зношений рухо-мий парк.
Для вирiшення поставленоi задачi, тобто удосконалення ремонту рухомого складу, необ-хiдно: по-перше, провести випробування i при-стосування юнуючих в iнших галузях передо-вих ремонтних технологш з корегуванням на умови експлуатацп рухомого складу, по-друге, проводити дослщження по розробцi нових технологш вщновлення деталей рухомого складу. При цьому застосування тих або шших технологш вщновлення зношених деталей можливе лише шсля отримання позитивних результатiв з iх оптимiзацii по ряду критерiiв.
На сьогодш усi технологii ремонту передба-чають вiдновлення зношених деталей одним суцшьним шаром [1; 2]. Однак, на нашу думку, одним з перспективних напрямюв розвитку ремонтного виробництва е вщновлення деталей шаруватими покриттями.
Застосування шаруватих покритпв розвине-но лише в мшроелектрошщ, при нанесеннi за-хисних та декоративних покриттiв, а на залiз-ничному транспортi вони не застосовувались. Це обумовлено, iмовiрно тим, що дослiдження велися вщносно субмiкрошарiв, тобто розгля-далась структура на рiвнi зерна. Що стосуеться шарiв, загальна товщина яких складае декшька мiлiметрiв, то таких дослщжень набагато мен-ше, i як вже вказувалось, цi дослiдження не велися для залiзничного транспорту, а також в лiтературi по цьому питанню можна зустрiти суперечливi результати. Однак, незважаючи на протилежшсть поглядiв деяких науковцiв, переваги багатошарових покритпв перед моно-шаруватими е безсуперечними.
Отримувати шаруват покриття можна рiз-ними методами. Вважаючи, що згiдно з правилами ремонту електровозiв [3; 4] одним iз по-ширених методiв вiдновлення деталей е елект-ролiтичний, розглянемо саме цей метод.
Шари вiдновлюючого покриття можуть скла-датись не тiльки з рiзних металiв, а i з одного ме-талу, але з рiзною структурою. На сьогоднi вщо-мо декшька шлях1в формування шаруватих покритпв. Один з них - постшним струмом з двох або трьох рiзних за складом електролтв, в рiзних гальванiчних ваннах у тому чист. Подiбнi ре-
зультати отpимaнi пpи викоpиcтaннi поcтiиного сфуму. Але, на наш погляд, бшьш пеpcпектив-ним e iнше piшення - отpимaння бaгaтошapовиx покpиттiв в однш вaннi, в одному елекфолт. Це можливо пpи зacтоcyвaннi, так званого, ^офам-ного електpолiзy, одна з цж теxнологiИ коpотко наведена в щИ pоботi.
Як вщомо, метою викоpиcтaння шapyвaтиx покpиттiв e отpимaння зaдaниx властивостеИ з забезпеченням ^и цьому cтaбiльноcтi сфук-тyp. Умовно шapyвaте вiдновлювaльне roRprn1-тя, на наш погляд, можна pоздiлити на тpи д> лянки: початковиИ (aдгезiИниИ) шap, основниИ (pобочиИ) та кшцевиИ (пpиpобчиИ) шap. Це зо-вciм не означае, що доцшьно викоpиcтовyвaти тiльки тpи шapи, оскшьки кожниИ iз зaзнaчениx
шapiв може, у свою чеpгy, складатися з шapiв з заданими властивостями. Зауважимо, що ця оcобливicть можлива лише для ^о^амного електpолiтичного нанесення похитив. До того ж, товщина шapiв може pегyлювaтиcь в ш^о-кж межax: вiд 0,1 мкм до 2 мм.
Не зупиняючись на пpомiжниx опеpaцiяx, pозглянемо гaльвaнiчниИ ^оцес отpимaння шapiв зaлiзa.
У pозpобленiй теxнологiï ми викоpиcтовy-вали комбшащю acиметpичного та постшно-го с^уму (pиcyнок), отpимyючи необxiднi влacтивоcтi вiдновлювaльниx шapiв шляxом pегyлювaння густини cтpyмy J та катодно-анодного вщношення ß. Густину cтpyмy зм> нювали 3...25, a ß 1,3...9 А/дм2.
Для acиметpичного cтpyмy cеpеднe значення cтpyмy пpямого пiвпеpiодy за rap^ Т доpiвнюe
Рис. Стpyмовi pежими зал1знення
де катодно-анодне вiдношення доpiвнюe
1 T/2 Jcp _ T J J"" S1
0
sin
tdt _
jnp
(1)
a cеpеднe значення cтpyмy звоpотного пiвпеpi-оду за пеpiод Т
J np ß_-cp-,
зв cp
тодi cеpедня густина сфуму
ß-1
(5)
тзв _ J cp _ т
T/2 1J J
г J
j c _ j np cp cp
ß
(б)
sin tdt _ --
(2)
Швидкicть осадження визначаемо як
KJccp n
d т Sp
(3)
де Iccp - cеpеднiИ cyмapниИ cтpyм; К - елекфо-
xiмiчниИ еквiвaлент осадженого металу; n -виxiд за сфумом осадженого металу; S - пло-щина електpодa; p - густина металу.
В (3) величина icp визначаеться як
Jc _ J п1
cp cp
ß-1
(4)
Отpимaнi зaлежноcтi дозволяють вести pозpaxyнок по с^уму пpямого пiвпеpiодy пpи acиметpичномy оcaдженнi шapiв зaлiзa. Пpи пеpемикaннi системою автоматики дже-pелa на постшниИ cтpyм швидкicть осадження pозpaxyнково пpиИмaeтьcя пpиблизно piв-ним 0,2 мм ^и J _ 20 А/дм2 та 0,25 мм J _ 25 А/дм2.
У початковиИ œp^, нacaмпеpед, необ-x^TO отpимaти максимально можливе значення мщносп зчеплення сзч вщновлюваль-ного шapy з основним металом. ПочатковиИ пеpiод доцiльно подiлити не менш, як на тpи етапи (див. prayra^. Режими джеpелa на^у-ги наведеш в тaблицi.
к
к
ß
Таблиця
Режими джерела напруги
Перюд Густина струму, ./, А/дм2 Катодно -анодне стввщношення, в Час, хв
3 1,3 3
Початковий 7 6 7
15 9 5
Основний 20.25 0.9 Задане
Кшцевий 5.25 0.9 10
Власне залiзнення здшснюють в електролiтi складу (г/л): затзо хлористе - 400.420; кислота соляна - до рН ~ 0,8. 0,9; можливо додаван-ня аскорбшово! кислоти концентрацieю ~ 1 г/л. Електролiт готують iз стружки - вiдходiв мало-вуглецево! сталi (стали 3; 5, 10, 20). Температура електрол^у - температура навколишнього середовища.
Особливiстю розробленого процесу е те, що у робочий (основний) перюд з деякою перюди-чнiстю система автоматики перемикае джерело напруги з постшного на асиметричний струм та назад. Перюдичшсть перемикань та зазначеш вище параметри залежать вiд властивостей, якими повинш володiти вiдновлювальнi шари. Такий тдхщ дае змогу чергувати пластичнi шари з мщними.
Цiкавим е i кiнцевий перiод нанесення по-критпв. Якщо за умовою необхiдно отримати м'який приробчий шар, то необхщно зменшити густину струму i при перемиканш джерела на асиметричний струм, плавно довести в до 2. Зауважимо, що процес повинен вестись автоматично, оператор лише задае початковi умови та контролюе процес. У разi необхiдностi отри-мання змщненого кiнцевого шару, треба густину струму залишити на рiвнi 20...25 А/дм2,
а в збшьшити до 8. Якщо по завданню треба отримати трщинуват покриття, то в стд зб> льшити не менш як до 9.10, залишаючи густину струму на рiвнi не менше 20 А/дм2.
Враховуючи вищезазначене, нами запропо-новано вщновлення багатошаровi покриттями, якi складаються з мiкрошарiв i наносяться в одному електролiзерi за допомогою програмно-го електролiзу. За допомогою «керовано!» мш-рошаруватостi можливе формування покриттiв з високим рiвнем функцiональних властивостей, а також стабшзувати !х.
У результат дослiджень нами встановлено, що програмний електролiз дозволяе отримувати вщновлювальт залiзнi покриття, якi в 2-3 рази мають бiльшу мiцнiсть i при цьому в 1,3-1,5 рази меншi внутрiшнi напруження, нiж одношаровт Пiдвищення мiцностi багатошарових покриттiв можна пояснити бар'ерним ефектом мiжфазних границь i перебудовою внутршньо! структури шарiв при змiнi !х товщини 5. Помггне змщ-нення шаруватих покритпв спостерiгаеться вже при 5< 0,1...0,2 мкм. А зменшення внутрiшнiх напружень, iмовiрно, вiдбуваеться за рахунок отримання промiжних, вiдносно м'яких, тобто бшьш пластичних шарiв.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Какуевицкий В. А. Ресурсосберегающие технологии восстановления автомобилей. - М.: Транспорт, 1993. - 177 с.
2. Курасов Д. А. Справочник технолога по ремонту электроподвижного состава железнодорожного транспорта / Д. А. Курасов, В. И. Эльперин. - К.: Техшка, 1990. - 192 с.
3. Правила среднего и капитального ремонта электровозов постоянного тока. - М.: Транспорт, 1980. - 247 с.
4. Правила деповского ремонта электровозов постоянного тока. - М.: Транспорт, 1980. - 276 с.
Надшшла до редколегп 08.09.2005.
