CC BY
83
Оригинальная статья / Original article УДК 629.4-592
http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2017-11 -179-190
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И МИКРОСТРУКТУРЫ ТОРМОЗНЫХ ЛОКОМОТИВНЫХ КОЛОДОК НА ТРИБОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
© А.А. Климов1, А.В. Стручков2, В.Б. Бондарик3, В.П. Ильинский4, С.В. Домнин5, В.П. Кирпиченко6
1,3,4,5,6Красноярский институт железнодорожного транспорта,
филиал Иркутского государственного университета путей сообщения,
Российская Федерация, 660028, г. Красноярск, ул. Л. Кецховели, 89.
2Сибирский государственный университет науки и технологий им. ак. М.Ф. Решетнева,
Российская Федерация, 660037, пр-кт им. газеты «Красноярский рабочий», 31.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. На основе полученных результатов сравнительных эксплуатационных испытаний тормозных локомотивных колодок сделать следующее: провести сравнительный анализ поверхностей износа трех групп тормозных колодок; выявить влияние состава и микроструктуры тормозных колодок локомотива на трибологиче-ские свойства; получить зависимости количества притиров и задиров на поверхностях износа от исходной твердости и микроструктуры стандартных и экспериментальных тормозных локомотивных колодок. МЕТОДЫ. Сравнительный анализ поверхностей износа тормозных колодок выполнялся методом макроанализа. Анализ состава и микроструктуры тормозных локомотивных колодок проводился методом микроскопического анализа полученных микрошлифов после химического травления поверхностей 5%-ным раствором азотной кислоты в этиловом спирте. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Выполнен сравнительный анализ поверхностей износа трех групп тормозных колодок и получены зависимости количества притиров и задиров на поверхностях износа от исходной твердости и микроструктуры. Исследование тормозных колодок в условиях эксплуатации показало, что средняя площадь притиров на поверхностях трения составила 15% от средней площади колодки при стандартной структуре повышенной твердости, 13% - при стандартной структуре пониженной твердости, и 11% - при экспериментальной структуре. При этом 27% колодок повышенной твердости и 25% колодок пониженной твердости имели следы задиров (с металлом от бандажа на поверхностях). Колодки с экспериментальной структурой следов задиров не имели. ВЫВОДЫ. Повышенное содержание графита в структуре обеспечивает разделительный слой между поверхностями трения, который обеспечивает сухое трение без задира поверхностей. Ключевые слова: локомотивные тормозные колодки, состав, микроструктура чугуна, твердость, износ, задиры, притиры.
Формат цитирования: Климов А.А., Стручков А.В., Бондарик В.Б., Ильинский В.П., Домнин С.В., Кирпиченко В.П. Влияние состава и микроструктуры тормозных локомотивных колодок на трибологические свойства // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 11. С. 179-190 DOI: 10.21285/1814-35202017-11-179-190
1
Климов Анатолий Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатации железных дорог, e-mail: anatoly.klimoff2013@yandex.ru
Anatoly A. Klimov, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Railways Operation, e-mail: anatoly.klimoff2013@yandex.ru
2Стручков Алексей Валентинович, кандидат технических наук, доцент кафедры основ конструирования машин, e-mail: str-alex-v@mail.ru
Aleksei V. Struchkov, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Machine Design Basics, e-mail: str-alex-v@mail.ru
3Бондарик Владимир Борисович, аспирант, начальник службы технической политики Красноярской железной дороги, e-mail: bondarikVB@krw.rzd
Vladimir B. Bondarik, Postgraduate student, Head of the Service of Technical Policy of the Krasnoyarsk Railroad, e-mail: bondarikVB@krw.rzd
4Ильинский Валерий Павлович, заведующий аспирантурой, e-mail: ilinskiy_vp @krsk.irgups.ru
Valery P. Ilyinsky, Head of Postgraduate Studies Department, e-mail: ilinskiy_vp @krsk.irgups.ru
5Домнин Сергей Владимирович, аспирант, e-mail: domninsv-66@yandex.ru Sergei V. Domnin, Postgraduate student, e-mail: domninsv-66@yandex.ru
6Кирпиченко Владимир Петрович, аспирант, e-mail: kirpichenko_vp@krsk.irgups.ru Vladimir P. Kirpichenko, Postgraduate student, e-mail: kirpichenko_vp@krsk.irgups.ru
EFFECT OF RAILWAY BRAKE PAD COMPOSITION AND MICROSTRUCTURE ON TRIBOLOGICAL PROPERTIES A.A. Klimov, A.V. Struchkov, V.B. Bondarik, V.P. Ilyinsky, S.V. Domnin, V. P. Kirpichenko
Krasnoyarsk Institute of railway transport, Branch of the Irkutsk State Transport University, 89 L. Ketskhoveli St., Krasnoyarsk 660028, Russian Federation.
Siberian State University of science and technology named after Academician M.F. Reshetnev, 31 gazety "Krasnoyarsky Rabochy" pr., Krasnoyarsk 660037, Russian Federation.
ABSTRACT. The PURPOSE of the article is as follows: based on the obtained results of comparative performance tests of railway brake blocks to perform a comparative analysis of wear surfaces of three groups of brake pads, reveal the influence of the composition and microstructure of railway brake pads on tribological properties, obtain the correlation of the number of wear-ins and burrs on their wear surfaces depending on their original hardness and microstructure of standard and experimental railway brake pads. METHODS. The macro analysis method is used to perform a comparative analysis of brake pad wear surfaces. The composition and microstructure of the railway brake pads is analyzed using a microscopic analysis of the obtained microsections after chemical etching of the surfaces with a 5% solution of nitric acid in ethyl alcohol. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. A comparative study was given to the wear surfaces of three groups of brake pads and the correlations of the number of wear-ins and burrs on their wear surfaces depending on the original hardness and microstructure. The study of brake pads in operation showed that the average size of wear-ins on friction surfaces amounted to 15% of the mean area of the pad under the standard structure of high hardness, 13% under the standard structure of low hardness and 11% under the experimental structure. While 27% of high hardness brake pads and 25% of brake pads of low hardness bore the traces of burrs (with the metal of the band on their surfaces) the pads with the experimental structure wore no traces of burrs. CONCLUSIONS. High content of graphite in the structure provides a separation layer between the friction surfaces, which provides dry friction without burr occurrence on the surface.
Keywords: railway brake pads, composition, microstructure of cast iron, hardness, wear, wear-ins, burrs
For citation: Klimov A.A., Struchkov A.V., Bondarik V.B., Ilyinsky V.P., Domnin S.V., Kirpichenko V.P. Effect of railway brake pad composition and microstructure on tribological properties. Proceedings of Irkutsk State Technical university. 2017, vol. 21, no. 11, pp. 179-190. (In Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2017-11-179-190
Введение
На отечественных железных дорогах всегда остро стояла проблема ресурсо-обеспеченности колодочных тормозов и износа в трибологической паре «колесо -колодка», сохраняющая свою актуальность и в настоящее время. Она требует решения технико-экономических, технологических, металловедческих, трибологических задач, связанных с выбором износостойких фрикционных чугунов, выбором конструкции, оптимально приемлемой для установления на локомотив чугунных тормозных колодок, при соблюдении экологически чистых технологий производства.
Наиболее важными показателями, определяющими нормальный износ трибо-логической пары «колесо - колодка» является твердость тормозной колодки, стабильность этого показателя по сечению колодки и небольшой разброс твердости по отдельным колодкам. Это определяется тем, что твердость колодки определяет величину износа, изменения твердости по сечению приводят к качественному изменению процессов трения, а большой разброс
твердости по колодкам приводит к недоиспользованию материала части колодок.
Твердость тормозных чугунных колодок зависит от внутренней структуры. Основные составляющие этой структуры: феррит, перлит, графит, цементит. Присутствующие в чугуне примеси образуют карбиды, а фосфор образует фосфидные эвтектики [1].
Материал для изготовления тормозных колодок локомотива работает в условиях сухого трения и должен отвечать следующим требованиям [2]:
1. Высокая теплостойкость, т.е. способность сохранять постоянное значение коэффициента трения при значительных изменениях температуры, а температура колодок может изменяться от температуры окружающей среды до температуры плавления бандажа в поверхностных слоях в зоне интенсивного трения.
2. Высокая теплопроводность, которая определяет ускоренный отвод тепла через тело колодки.
3. Коэффициент трения должен
быть в пределах 0,2-0,5 и изменяться в процессе торможения не более чем на ±20%.
4. Хорошая прирабатываемость, при этом тормозной момент при первом торможении находится в пределах 80-120% от номинальной величины.
5. Несхватываемость, т.е. металл
пары не должен свариваться в процессе торможения.
6. Не должен вызывать интенсивного износа рабочих поверхностей бандажа.
Обеспечить указанные свойства возможно, правильно подбирая химический состав и структуру, точно выдерживая технологические режимы производства.
Цель исследования
На основе полученных результатов сравнительных эксплуатационных испытаний провести сравнительный анализ поверхностей износа трех групп тормозных колодок и выявить влияние состава и микроструктуры тормозных колодок локомоти-
Анализ состава и микро<
Тормозные локомотивные колодки типа М в соответствии с ГОСТ 30249-97 имеют определенный химический состав, приведенный в таблице7:
Степень эвтектичности чугунов, которая является определяющей их механических свойств, зависит от суммарного содержания углерода, кремния и фосфора и выражается общеизвестной формулой [3]:
^ 4,3 - 0,3(%Si + %P) .
ва на трибологические свойства, получить зависимости количества притиров и зади-ров на их поверхностях износа от исходной твердости и микроструктуры стандартных и экспериментальных тормозных локомотивных колодок.
уры тормозных колодок
Степень эвтектичности данного чугуна с учетом приведенной формулы составляет 0,68-0,91, что соответствует содержанию углерода 2,92-3,92%. При выборе химического состава, видимо, учитывалось то, что содержание углерода ниже 2,7% приводит к ухудшению литейных свойств чугуна, появлению раковин, пор, отбеливанию и снижению фрикционных свойств. Повышение содержания углерода приводит к увеличению твердости в основном за счет увеличения доли цементитной составляющей. В данном чугуне верхний предел содержания углерода обеспечивает
Химический состав тормозных локомотивных колодок типа М (ГОСТ 30249-97) Chemical composition of railway brake blocks of M type (GOST 30249-97)_
Марка чугуна / Cast iron grade Массовая доля элементов в % / Mass fraction of elements in%
С Si Mn P S (не более / not more) Ba Ca
М 2,7-3,4 0,7-1,0 0,4-0,9 0,4-0,9 0,2 0,05-0,2 0,05-0,15
7ГОСТ 30249-97. Колодки тормозные чугунные для локомотивов. Технические условия. Введ. 1999-07-01. М.: Стандартинформ, 2005. 11 с. / GOST 30249-97. Cast iron brake shoes for locomotives. Technical conditions. Introduced 1 July 1999. M.: Standartinform, 2005. 11 p.
верхнюю границу необходимой твердости. Кремний способствует графитизации чугуна и снижению его твердости при повышении содержания и отбеливанию при снижении содержания. Кремний способствует ферритизации структуры, свободный феррит залегает, как правило, на участках, обогащенных кремнием. Марганец увеличивает твердость чугуна за счет стабилизации цементита и концентрируется в основном в этой фазе. Нижний предел содержания марганца определяется внесением его с шихтой в процессе плавки, верхний предел - ограничением его влияния на отбел чугуна. Оптимальное содержание бария и кальция способствует перлитизации металлической основы чугуна и образованию пластинчатого графита средней величины, снижение содержания аналогично снижению содержания углерода - приводит к ухудшению литейных свойств и появлению дефектов макроструктуры, увеличение содержания этих составляющих приводит к ферритизации и укрупнению графитных пластин. Фосфор при содержании 0,4-0,9 повышает теплостойкость чугуна, увеличивает прочность, мало склонен к искрению в процессе торможения. Увеличение содержания фосфора свыше одного процента должно приводить к появлению двойной и тройной фосфидных эвтектик, но в реальной действительности даже при содержании фосфора 0,1% они появляются за счет микроликвации в отдельных микрообъемах. Фосфиды повышают твердость, но одновременно охрупчивают металлическую основу чугуна. Сера в данном чугуне привносится с шихтой и заметного влияния на свойства чугуна не оказывает.
Краткий анализ химического состава исследуемой тормозной колодки показывает неоднозначность влияния составляющих элементов на механические и другие свойства чугуна в зависимости от их содержания. При изменчивости химического состава даже в пределах стандарта (в процессе анализа химического состава колодок в ДХТЛ Красноярской железной дороги не было случаев отклонения его от стандарта) микроструктура отличается высокой неод-
нородностью, что определяет изменчивость твердости в реальных условиях от 90 до 600 НВ [4].
Согласно стандарту, микроструктура тормозной колодки включает перлит, цементит, фосфидные эвтектики и пластинчатый графит.
Структурообразование в чугуне зависит как от первичных процессов затвердевания, так и от вторичных процессов [2], происходящих в твердом состоянии, т.е. большое влияние на твердость и другие механические свойства чугуна оказывают процессы плавки, кристаллизации и охлаждения отливок.
Изменение состава материала по содержанию углерода сказывается прежде всего на количестве перлита, поскольку отклонения по содержанию фосфора, кремния и марганца регламентируются достаточно жестко. Свободный цементит в структуре образуется при охлаждении чугуна с 1130 до 727оС при вторичных превращениях аустенита, и его появление не является признаком отбела. В процессе эвтектоид-ного распада аустенита появляется феррит, который концентрируется в зонах, обогащенных кремнием. Этот процесс характерен при эвтектоидном распаде в стабильной системе. При распаде аустенита в метастабильной системе образуется перлит.
Первичная графитизация графита происходит в стабильной системе при температуре 1147оС при условии, что охлаждение происходит достаточно медленно, чтобы успели сформироваться центры кристаллизации графита и ионы углерода успели сгруппироваться вокруг этих центров. При нарушении данных условий расплав переохлаждается до температуры ме-тастабильного эвтектического превращения (1130оС), при этом образуются кристаллы цементита. Время кристаллизации графита существенно сказывается на размерах его включений, с увеличением времени кристаллизации графитовые пластины укрупняются и становятся длиннее. Количество графита зависит от времени кристаллизации и содержания углерода в расплаве.
Повышение скорости охлаждения в зоне кристаллизации приводит к появлению связанного углерода в виде цементита (около 50 НРО) и появляется ледебурит (около 60 НРО), который определяет отбел. Чугун, в котором одновременно присутствуют и графитовые включения, и ледебурит, называют половинчатым или отбеленным. Чаще всего отбел в литье наблюдается на поверхности изделия, где процессы кристаллизации завершаются заметно быстрее.
При охлаждении отливок после завершения процесса кристаллизации в твердом чугуне при медленном охлаждении цементит ледебурита может преобразовываться в графит (этот процесс называется самоотжигом). Технологически этот процесс обеспечивается охлаждением отливок в песке или специальных контейнерах.
При охлаждении отливок в зоне эв-тектоидного превращения также могут образовываться различные продукты. При стабильной системе превращения аустенит распадается на феррит и графит, при этом графит может присоединяться к эвтектическим пластинам графита, а эвтектоидный феррит концентрируется в отдельные блоки. При метастабильной системе - на феррит и цементит, при этом скорость образования цементитных пластинок определяет тонкость их строения (дисперсность): чем выше скорость охлаждения, тем дисперс-нее получаемый продукт, а значит, и выше твердость.
Приведенные данные показывают, что режимы литья и охлаждения могут сказываться на твердости чугуна в большей степени, чем содержание углерода и других элементов. Вот почему при входном контроле колодок не выявляются нарушения по химическому составу, зато твердость может иметь самые различные значения.
Анализ состава предлагаемых для тормозных колодок чугунов показывает, что его изменение приводят к изменению три-бологических свойств, но их применение сдерживается отсутствием глубоких эксплуатационных исследований. Например, в работе [5] в составе несколько изменено
содержание кремния, марганца, фосфора, что обеспечило уменьшение тормозного пути в 1,2-1,3 раза, снижение износа колодки - в 1,1-1,44 раза, но ничего не известно о характере износа колеса, о схва-тываемости материала, без чего невозможно получить комплексную оценку три-бологических свойств.
В работе [6] предлагается увеличить содержание фосфора до 4%, ввести добавки ванадия, титана, алюминия, что снижает расход материала на изготовление колодок более чем на 35 млн руб. в год. При этом не указывается влияние состава материала на тормозной путь, на стойкость материала к трещинообразованию, схватыванию и т.д.
В работе [7] предлагается в состав с увеличенным содержанием углерода до 4,1%, кремния - до 3,12%, меди - до 3,12%, дополнительно ввести хром, магний, титан, алюминий с целью увеличения стабильности перлитной структуры. При этом не указывается влияние добавок на стоимость изделий, на трибологические показатели в процессе трения. Аналогичные претензии можно отнести и к фрикционным чугунам, предлагаемым в работах [8, 9].
Неоднородность структуры тормозной колодки сказывается на процессе ее износа, а также на износе контактирующей поверхности бандажа. Массовая проверка на твердость нескольких поставок колодок (около 450 шт.) на Красноярской железной дороге, проведенная Красноярским институтом железнодорожного транспорта совместно с Дирекцией тяги Красноярской железной дороги, показала, что разброс твердости в объеме каждой колодки варьируется до 25% при бракованности колодок по твердости до 24% [4]. Большой разброс твердости указывает на наличие в объеме колодки достаточно крупных твердых и мягких зон. В процессе торможения происходит неравномерный износ поверхности: мягкие зоны изнашиваются в большей степени, в результате образуются возвышенные твердые участки. Это приводит к неравномерному распределению усилия торможения по поверхности, возвышенные зоны работают при больших удельных
нагрузках, что приводит к перераспределе- возникновению притиров и затем к задиру нию температурных полей в зоне трения - поверхности бандажа8 [10].
Методика исследований
Для исследования процесса износа тормозных колодок в условиях эксплуатации были отобраны 48 тормозных колодок и разделены по твердости на три группы (по 16 шт. в каждой):
1-я группа - среднестатистическая твердость - 248 НВ;
2-я группа - повышенная твердость
- 295 НВ;
3-я группа, - повышенная твердость
- 263 НВ (предназначенная для изготовле-
ния экспериментальной структуры).
Микрошлифы колодок этих групп показаны на рис. 1-3 соответственно.
3-я группа колодок была обработана высокотемпературным графитизирующим отжигом при температуре 950оС с выдержкой 2 ч и охлаждением вместе с печью [1, 11]. В результате такой обработки была получена феррито-графитная микроструктура.
Рис. 1. Микроструктура чугуна тормозной колодки первой группы (слева - нетравленный образец, где хорошо видно строение графитной части)
Fig. 1. Microstructure of the cast iron of first group brake pad (on the left - unetched sample where the structure of the graphite part is clearly visible)
8Афонин Д.Г. Исследование и разработка технологии изготовления отливки тормозной колодки для железнодорожного транспорта из износостойкого графитизированного чугуна с повышенной эксплуатационной стойкостью: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.16.04. М., 2001. 19 с. / Afonin D.G. Research and development of the production technology of brake shoe casting for railway transport from wear-resistant graphitized cast iron with improved operational durability: Author's abstract of the Candidate's dissertation in technical sciences: 05.16.04. M., 2001. 19 p.
Рис. 2. Микроструктура чугуна тормозной колодки второй группы (слева - нетравленый образец, где хорошо видно строение графитной части)
Fig. 2. Microstructure of the cast iron of second group brake pad (on the left - unetched sample where the structure of the graphite part is clearly visible)
Рис. 3. Микроструктура чугуна тормозной колодки с экспериментальной микроструктурой (Ф + Г) Fig. 3. Microstructure of brake pad cast iron with an experimental microstructure (F + G)
Как видно из микрошлифов тормозных колодок 3-й группы (см. рис. 3), в микроструктуре отсутствует свободный цементит и фосфидные эвтектики. Соединения
фосфора распались, фосфор растворился в феррите, легируя его. Цементит полностью графитизировался, образуя крупные розетки графита. Перлит распался на вы-
сокодисперсные частицы - феррит и графит. Часть эвтектоидного графита присоединилась к ближайшим пластинам свободного графита, цементит и фосфидные эвтектики распались на феррит и графит, при этом образовалась зона свободного феррита, в котором растворился фосфор. Графит образовал небольшие отдельные розетки, а атомы графита, близко лежащие к свободным пластинам графита, присоединились к нему. В результате этого образовалась равномерная структура с большим количеством графита, который представлен в трех размерных формах: мелкодисперсный эвтектоидного происхождения; розеточный, образованный после распада цементита; укрупненные пластины графита.
Исследования экспериментальных колодок на твердость показали, что твердость на поверхности составляет 231 НВ,
Результаты исслед
Для анализа влияния твердости колодок и структуры на качество износа были проведены исследования поверхности износа колодок. Были измерены площади на-тиров (синие пятна рис. 2) и выявлены следы задиров (наличие металла бандажа на поверхности износа колодок рис. 4-6).
В результате было установлено, что в 1-й группе колодок (стандартная структура пониженной твердости) на каждой из них
внутри - 220 НВ, при этом разница составила 4,8% [12, 13].
Отобранные колодки были установлены на электровоз-толкач и эксплуатировались в течение 40 дней до предельного износа. Анализ изношенных колодок показал, что среднестатистическая твердость на поверхности износа составила по группам:
1-я группа - 205 НВ;
2-я группа - 245 НВ;
3-я группа (экспериментальная) -223 НВ.
Разница по твердости, измеренной на поверхности новых колодок и на поверхности износа, составила: в 1-й и 2-й группах - 21%, а в группе экспериментальных колодок - 1%. При этом рассеяние твердости по колодкам на поверхностях износа в 1-й группе составило 14,6%, во 2-й - 15,5%, в группе экспериментальных колодок - 8,1%.
1я и их обсуждение
количество притиров изменялось от 3 до 11 и составило в среднем по группе 8. Площадь притиров изменялась от 23,25 до 101,02 см2, средняя площадь составила 44,14 см2. Площадь притиров изменялась от 6,73% до 29,45% от рабочей площади колодки и в среднем составила 13%, а 25% колодок имели наслоение металла от бандажа колеса (задиры) (рис. 7).
Рис. 4. Натиры на поверхности износа колодки Fig. 4. Wear-ins on the wear surface of the pad
Рис. 5. Металл бандажа, выдавленный на торец колодки Fig. 5. Band metal squeezed on the pad end butt
Рис. 6. Металл бандажа (навар) на поверхности колодки Fig. 6. Band metal (weld-on deposit) on the brake pad surface
Во 2-й группе колодок (стандартная структура повышенной твердости) на каждой из колодок количество притиров изменялось от 5 до 21 и составило в среднем по партии 14. Площадь притиров изменялась от 32,24 до 86,62 см2, средняя площадь одного притира составила 50,32 см2. Площадь притиров изменялась от 9,73% до 25,48% от рабочей площади колодки и в среднем составила 15%. Заметим, что 27% колодок имели наслоение металла от бандажа колеса (навар) (рис. 6).
В 3-й группе колодок (с экспериментальной структурой Ф + Г) на каждой из колодок количество притиров изменялось от 3 до 13 и в среднем по партии составило 9. Площадь притиров изменялась от 8,75 до 48,64 см2, средняя площадь одного притира составила 36,85 см2. Площадь притиров изменялась от 2,57% до 14,31% от рабочей площади колодки и в среднем составила 11% (рис. 5). Наслоение металла от бандажа колеса на колодках (задиры) отсутствовало.
Рис. 7. Зависимость количества следов износа на поверхностях исследованных колодок
от твердости (в среднем по группам) Fig. 7. Dependence of wear track number on the surfaces of the tested pads in terms of hardness
(on average by groups)
Выводы
Таким образом, сравнительный анализ поверхностей износа трех групп тормозных колодок после сравнительных эксплуатационных испытаний показал, что средняя площадь притиров на поверхностях трения составила 15% от средней площади колодки при стандартной микроструктуре повышенной твердости, 13% -при стандартной микроструктуре пониженной твердости, и 11% - при экспериментальной структуре. При этом 27% колодок повышенной твердости и 25% колодок пониженной твердости имели следы задиров (с металлом от бандажа на поверхностях).
Колодки с экспериментальной микроструктурой следов задиров не имели. Это говорит о том, что повышенное содержание графита в микроструктуре обеспечивает разделительный слой между поверхностями трения, который в свою очередь обеспечивает сухое трение без задира поверхностей. Это подтверждает правильность выводов о необходимости использования феррито-графитовой микроструктуры тормозных колодок, которая имеет улучшенные трибологические свойства по сравнению со стандартной.
Библиографический список
1. Пат. № 2575505, Российская Федерация, МПК C21D5/02. Способ повышения износостойкости тормозных локомотивных колодок / А.В. Стручков, Р.А. Денисов, А.А. Климов, А.В. Стручков, Д.С. Хац-кевич; заявитель и патентообразователь ИрГУПС. № 2014119180/02; заявл. 13.05.2014; опубл. 20.02.2016, Бюл. № 5.
2. Шерман А.Д., Жуков А.А. Чугун: справочник. М.: Металлургия, 1991. 576 с.
3. Пат. № 2489511, Российская Федерация, МПК С22С37/10; С22С1/03. Способ получения серого чугуна / Л.В. Костылева, Л.В. Палаткина, Г.И. Жидков; заявитель и патентообразователь Волгоградская гос. сельскохоз. акад.; заявл. 15.11.2011; опубл. 10.08.2013. Бюл. № 22.
4. Климов А.А., Домнин С.В., Стручков А.В., Хацке-вич Д.С., Денисов Р.А., Хабаров И.В. Некоторые результаты массового обследования тормозных локомотивных колодок // Системы. Методы. Технологии. 2015, № 1 (25). С. 73-77.
5. Пат. № 1567652, Российская Федерация, МПК С22С37/ОО. Фрикционный чугун для тормозных колодок / Я.И. Шоташвили, Б.М. Асташкевич, А.А. Теплухин, А.Г. Карноухов, Т.В. Ларин, Е.А. Яковлев, И.В. Абашкин, В.С. Гудков; заявл. 06.04.1987; опубл. 30.05.1990. Бюл. 1120(71).
6. Пат. № 834206, СССР, МПК С22С37/10. Чугун / А.Т. Головатый; заявитель и патентообразователь Уральский науч.-иссл. ин-т черных металлов; заявл. 21.12.1979; опубл. 30.05.1981. Бюл. № 20.
7. Пат. № 2101379, Российская Федерация, МПК С22С37/10. Антифрикционный чугун; заявитель и патентообразователь Брянская гос. инж.-технол. акад., АО «Термотрон» / Г.И. Сильман, Ю.В. Жаворонков, В.Н. Соболь, А.С. Малахов; заявл. 29.07.1996; опубл. 10.01.1998.
8. Пат. № 2409689, Российская Федерация, МПК С22С37/10. Серый антифрикционный чугун /
В.А. Алов, М.И. Карпенко, О.М. Епархин, И.Н. Куприянов, У.С. Бадюкова, А.В. Гунин, В.Н. Синякин, В.В. Алов; заявитель и патентообразователь Ярославский гос. техн. ун-т; заявл. 11.06.2009; опубл. 20.01.2011, Бюл. № 2.
9. Пат. № 2212467, Российская Федерация, МПК С22С37/10. Антифрикционный чугун / Г.И. Сильман, В.И. Лемешко, А.А. Тарасов, Л.Г. Серпик, С.В. Давыдов, Д.В. Новиков; заявитель и патентообразова-тель Брянская гос. инж.-технол. акад.; заявл. 01.08.2001; опубл. 20.09.2003, Бюл. № 26.
10. Климов А.А., Домнин С.В., Стручков А.В., Кирпи-ченко В.П., Ильинский В.П., Бондарик В.Б. Влияние микроструктуры и твердости тормозной локомотивной колодки на трещинообразование чугуна // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 2 (30). а 64-68.
11. Пат. № 2573848, Российская Федерация, МПК С22С37/10, С2Ю 5/02. Фрикционный чугун для тормозных локомотивных колодок и способ его получения / А.А. Климов, А.В. Стручков, Д.С. Хацкевич, Р.А. Денисов; заявитель и патентообразователь ИрГУПС; заявл. 24.07.2014; опубл. 27.01.2016, Бюл. № 3.
12. Климов А.А., Домнин С.В., Хацкевич Д.С. Способ повышения износостойкости тормозных локомотивных колодок из серого чугуна // Современные концепции научных исследований: материалы IX меж-дунар. науч.-практ. конф. (Москва, 27-30 декабря 2014 г.). Москва, 2014. Ч. 1. С. 82-85.
13. Климов А.А., Домнин С.В., Стручков А.В., Кирпи-ченко В.П. Ильинский В.П., Бондарик В.Б. Способ улучшения трибологических характеристик пары «колесо - тормозная колодка» локомотивов: стат. из сб. // Технические науки - от теории к практике: материалы VIII междунар. науч.-практ. конф. (Санкт-Петербург, 20 апреля 2016 г.). Санкт-Петербург, 2016. С. 47-53.
References
1. Struchkov A.V., Denisov R.A., Klimov A.A., Struchkov A.V., Hackevich D.S. Sposob povyshenija iznosostojkosti tormoznyh lokomotivnyh kolodok; zaja-vitel' i patentoobrazovatel' [A method to improve locomotive brake shoe wear resistance]. Patent RF, no. 2575505, 2016.
2. Sherman A.D., Zhukov A.A. Chugun: spravochnik [Cast iron: handbook]. Moscow: Metallurgija Publ., 1991, 576 p. (In Russian)
3. Kostyleva L.V., Palatkina L.V., Zhidkov G.I. Sposob poluchenija serogo chuguna [Method of grey cast iron production]. Patent RF, no. 2489511, 2013.
4. Klimov A.A., Domnin S.V., Struchkov A.V., Hackevich D.S., Denisov R.A., Habarov I.V. Some results of the mass examination of locomotive brakeblock // Sistemy. Metody. Tehnologii [Systems. Methods. Technologies]. 2015, no. 1 (25), pp. 73-77. (In Russian)
5. Shotashvili Ja.I., Astashkevich B.M., Tepluhin A.A., Karnouhov A.G., Larin T.V., Jakovlev E.A., Abashkin I.V., Gudkov V.S. Frikcionnyj chugun dlja tormoznyh kolodok [Frictional cast iron for brake blocks]. Patent RF, no. 1567652, 1990.
6. Golovatyj A.T. Chugun [Cast iron]. Patent RF, no. 834206, 1981.
7. Sil'man G.I., Zhavoronkov Ju.V., Sobol' V.N., Malahov A.S. Antifrikcionnyj chugun [Antifriction cast iron]. Patent RF, no. 2101379, 1998.
8. Alov V.A., Karpenko M.I., Eparhin O.M., Kuprijanov I.N., Badjukova U.S., Gunin A.V., Sinjakin V.N., Alov V.V. Seryj antifrikcionnyj chugun [Antifriction grey iron]. Patent RF, no. 2409689, 2011.
9. Sil'man G.I., Lemeshko V.I., Tarasov A.A., Serpik L.G., Davydov S.V., Novikov D.V. Antifrikcionnyj chu-gun [Antifriction cast iron]. Patent RF,
no. 2212467, 2003.
10. Klimov A.A., Domnin S.V., Struchkov A.V., Kir-pichenko V.P., Il'inskij V.P., Bondarik V.B. Influence of microstructure and hardness of locomotive brakeblocks on cast iron crack growth // Sistemy. Metody. Tehnologii [Systems. Methods. Technologies]. 2016, no. 2 (30), рр. 64-68. (In Russian)
11. Klimov A.A., Struchkov A.V., Hackevich D.S., Den-isov R.A. Frikcionnyj chugun dlja tormoznyh lokomo-tivnyh kolodok i sposob ego poluchenija [Frictional cast iron for brake locomotive shoes and its production method]. Patent RF, no. 2573848, 2014.
12. Klimov A.A., Domnin S.V., Hackevich D.S. Sposob povyshenija iznosostojkosti tormoznyh lokomotivnyh kolodok iz serogo chuguna [A method to improve wear resistance of locomotive brake blocks made of grey cast iron]. Materialy IX mezhdunarodnoj nauchno-
Критерии авторства
Климов А.А., Стручков А.В., Бондарик В.Б., Ильинский В.П., Домнин С.В., Кирпиченко В.П. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила 23.10.2017 г.
prakticheskoj konferencii "Sovremennye koncepcii nauchnyh issledovanij" [Proceedings of IX international scientific and practical conference "Modern concepts of scientific researches", Moscow, 27-30 December 2014]. Moscow, 2014, part I, pp. 82-85. (In Russian) 13. Klimov A.A., Domnin S.V., Struchkov A.V., Kir-pichenko V.P., Il'inskij V.P., Bondarik V.B. Sposob uluchshenija tribologicheskih harakteristik pary «koleso - tormoznaja kolodka» lokomotivov: statja iz sbornika [A method to improve tribological characteristics of a pair of locomotive "wheel-brake shoe']. Materialy VIII mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii "Tehnicheskie nauki - ot teorii k praktike" [Proceedings of VIII international scientific and practical conference "Engineering sciences - from theory to practice, Saint-Petersburg, 20 April 2016]. Saint-Petersburg, 2016, pp. 47-53. (In Russian)
Authorship criteria
Klimov A.A., Struchkov A.V., Bondarik V.B., Ilyinsky V.P., Domnin S.V., Kirpichenko V.P. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
The article was received on 23 October 2017
