Научная статья на тему 'СПЕЦИАЛЬНЫЙ ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИВКИ ФРИКЦИОННОГО КЛИНА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА'

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИВКИ ФРИКЦИОННОГО КЛИНА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
176
5
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Ползуновский вестник
ВАК
RSCI
Ключевые слова
ОБЛЕГЧЕННЫЙ ФРИКЦИОННЫЙ КЛИН / ЧУГУН МОДИФИЦИРОВАННЫЙ МОЛИБДЕНОМ / КОНСТРУКЦИОННАЯ ПРОЧНОСТЬ КЛИНА / МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ КЛИНА

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Габец А. В.

Разработана композиция специального чугуна, позволяющая обеспечить требуемый уровень и стабильность структурных характеристик литого металла. Выявлен ряд закономерностей влияния суммарного содержания сочетаний некоторых микроэлементов на процессы структурообразования серого чугуна и формирование требуемого уровня механических свойств отливок.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Габец А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «СПЕЦИАЛЬНЫЙ ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИВКИ ФРИКЦИОННОГО КЛИНА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА»

УДК 620.17

СПЕЦИАЛЬНЫЙ ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИВКИ ФРИКЦИОННОГО КЛИНА ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

А. В. Габец

Разработана композиция специального чугуна, позволяющая обеспечить требуемый уровень и стабильность структурных характеристик литого металла. Выявлен ряд закономерностей влияния суммарного содержания сочетаний некоторых микроэлементов на процессы структурообразования серого чугуна и формирование требуемого уровня механических свойств отливок.

Ключевые слова: облегченный фрикционный клин, чугун модифицированный молибденом, конструкционная прочность клина, материалоемкость клина.

От марки материала фрикционного клина во многом зависит работоспособность всего фрикционного узла гашения колебаний тележки, а так же величина межремонтного пробега грузового вагона. Материал отливки клина должен обеспечивать его высокие прочностные и трибологические свойства при тяжелых условиях эксплуатации.

Из имеющихся марочных составов чугу-нов [1-10] наиболее подходящим для получения отливки фрикционного клина является серый чугун марки СЧ 35 по ГОСТ 1412-85 с регламентируемыми по ТУ 3183-23401124323-2007 легирующими элементами и примесями. Согласно действующим отраслевым стандартам [1-3] содержание в марочном составе чугунов легирующих элементов и примесей находится в весьма широких концентрационных пределах, что, в свою очередь, ухудшает управление ожидаемым эффектом. Поэтому используемые композиции чугуна не в полной мере обеспечивают требуемый уровень эксплуатационных характеристик фрикционного клина. Это обусловило потребность в создании нового состава чугуна с улучшенным комплексом основных физико-механических и служебных свойств,

Практически подтверждено, что введение легирующих и модифицирующих добавок Мо, Zr, Вa, Ca, Al в установленных пропорциях с другими компонентами положительно воздействует на форму, размер и дисперсность феррито-перлитной

меньшей склонностью к разрушению, а также с повышенной выносливостью к ударному и длительному циклическому нагружению, по сравнению с известными аналогами.

В результате выполнения комплекса исследований по выплавке и оценке основных характеристик была разработана новая композиция чугуна для отливки фрикционного клина. В отличие от рекомендуемой марки чугуна, содержащей железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, а также примеси серы и фосфора, в его состав дополнительно введен молибден и изменено процентное содержание никеля. При выпуске расплав дополнительно обрабатывается комплексным модификатором, содержащим цирконий, барий, кальций и алюминий.

Соотношение элементов установлено так, чтобы обеспечить требуемый уровень и стабильность структурных характеристик литого металла, во многом определяющих высокую работоспособность и эксплуатационную надежность фрикционного клина. Результаты сравнительных измерений основных физико-механических характеристик разработанного и марочного состава чугунов представлены в таблице 1.

металлической матрицы, графитных и других структурных образований. Несоблюдение этих пропорций ухудшает весь комплекс основных физико-механических свойств металла.

Таблица 1 - Основные механические свойства сравниваемых составов чугунов

Предел прочности при растяжении, кг/мм2 Предел прочности при изгибе, кгс/мм2 Предел выносливости, мПа Твердость по Бринеллю, ед. Сопротивление ударному разрушению, кДж/м2

Разработанный состав

47,9 72,4 148,4 293,7 135,0

По ГОСТ 1412-85

35 52 145 290 90

ГАБЕЦ А. В.

Анализ поверхности изломов образцов показал, что их металлическая основа -перлит, феррит. Микроанализ образцов показал, что циклическая вязкость, во многом отражающая качество литого металла и характеризующая его демпфирующую способность "поглощать" вибрацию, также существенно возрастает.

Выполненные исследования позволили установить ряд закономерностей о характере влияния суммарного содержания сочетаний некоторых микроэлементов. Их использование позволяет более точно воздействовать на достижение требуемого результата, обеспечиваемого легированием и модификацией материала отливки фрикционного клина.

Установлено, что суммарное содержание графитизирующих элементов углерода и кремния существенно влияет на процессы структурообразования серого чугуна и формирования требуемого уровня механических свойств отливок. Исследования показали, что наилучшие результаты обеспечиваются при соблюдении определенного количественного соотношения. Тогда как его невыполнение приводит к существенному снижению степени эвтектичности чугуна и способствует подавлению механизма графитизирующего модифицирования.

Определено предельное значение суммарного содержания остаточных примесей серы и фосфора, при котором обеспечивается требуемая технологичность и качество чугуна отливки фрикционного клина. Данное ограничение не ухудшает литейные свойства, в том числе жидкотекучесть, чугуна и при этом уменьшается образование газовых раковин и пор, снижается склонность металла к зональной и дендритной ликвации. Превышение установленного значения приводит к снижению деформационной способности металла и уменьшению предела прочности при растяжении.

Также повышению качества литого металла и улучшению его технологичности способствует соблюдение условия, когда марганец и сера находятся в определенной пропорции. В этом случае избыточная часть серы в чугуне связывается в сульфид марганца и выводится в шлак. При несоблюдении указанного требования задача получения качественного литья с заданными служебными характеристиками и свойствами существенно осложняется.

Полученный более высокий уровень физико-механических, технологических и служебных характеристик металла отливки

фрикционного клина из серого чугуна обеспечивается комплексным легированием заявляемой композиции в требуемых соотношениях с другими элементами. Сбалансированное химическое и нормированное соотношение вводимых микролегирующих и модифицирующих добавок, а также контроль чистоты металла по остаточным примесям, во многом определяют процессы структурообразования и формирования всего комплекса свойств литого металла и, тем самым, обеспечивается более точное управление физико-механическими свойствами клина.

Ожидаемый технико-экономический эффект применения разработанной композиции чугуна выразится в повышении работоспособности и эксплуатационной надежности материала отливки фрикционного клина. Это позволит увеличить межремонтный пробег, общий ресурс эксплуатации деталей и узлов тележки грузового вагона подвижного состава.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 1412-85 «Чугун с пластинчатым графитом для отливок» (марки). М. : Госстандарт -прототип.

2. ТУ 3183-234-01124323-2007 «Клин фрикционный из серого чугуна для тележек грузовых вагонов».

3. ГОСТ 3443-77 «Отливки из чугуна с различной формой графита (методы определения структуры) ». М. : Госстандарт.

4. ГОСТ 27208-87 Отливки из чугуна. Методы механических испытаний. М.: Госстандарт.

5. Чугун (справочник) под ред. А.Д. Шермана и А.А.Жукова, М.: «Металлургия», 1991.

6. Гольдштейн, Я. Е. Модифицирование и микролегирование чугунов и стали / Я. Е. Гольдштейн, В. Г. Мизин. - М. : «Металлургия», 1986.

7. Ланда, А. Ф. Основы получения чугуна повышенного качества / А. Ф. Ланда,- М. : МАШГИЗ, 1960.

8. Архаров, В. И. Теория микролегирования сплавов / В. И. Архаров, - М. : «Машиностроение», 1975.

9. Воздвиженский, В. М. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении / В. М. Воздвиженский, В. А. Грачев, В. В. Спасский. - М. : «Машиностроение», 1984.

10. Свойства и особенности производства модифицированного чугуна : сб. статей. - М. : ЦНИИТМАШ, 1976.

Габец А. В., директор по развитию ООО «СибТрансМаш» г. Барнаул, E-mail: [email protected].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.