Бунтаков Д.В.
МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННОСТИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ *
Аннотация:
в статье рассматриваются методы обработки материалов для восстановления изношенности рельсового пути. Проблема изношенности рельсового пути возникает из-за постоянного контакта колес железнодорожного подвижного состава с рельсами. Этот контакт создает трение и приводит к изнашиванию рельсов. Износ рельсов может проявляться в виде оплавления, изломов, забоев и расколов.
Ключевые слова:
изношенность рельс, методы, дуговая наплавка, электроискровое легирование, ультразвуковая обработка, наплавка ультразвуком
Изношенность рельсов является обычным явлением в железнодорожной инфраструктуре. Для их восстановления применяют различные методы обработки материалов.Основные причины износа рельсов:1. Тоннаж: Чем больше вес поезда, тем больше давление оказывается на рельсы, что ускоряет их износ.2. Скорость: Повышенная скорость увеличивает силу трения между колесами и рельсами, что также способствует износу.3. Неровность укладки: Если рельсы не уложены ровно и имеют неровности, то это приводит к дополнительному износу в местах соприкосновения колес и рельсов.4. Присутствие песка или гравия: Частицы песка или гравия между рельсами и колесами создают дополнительные точки трения, что ускоряет износ.5. Погодные условия: Влажность, образование льда или снега на рельсах также повышают трение, приводя к усиленному износу.Борьба с износом рельсового пути является важной задачей для обеспечения безопасности и эффективности железнодорожной инфраструктуры.Существует несколько технологических методов восстановления рельсов:1. Шлифовка рельсов:Описание: Этот метод включает в себя применение шлифовальных машин для удаления слоев изношенного материала с поверхности рельсов.Преимущества: Улучшает геометрию рельсов, повышает их сопротивление износу и увеличивает комфортность движения поездов.Недостатки: Не всегда эффективен для устранения серьезных повреждений.2. Сварка рельсов:Описание: Сварка используется для восстановления дефектов, таких как трещины и изгибы. Могут применяться различные методы сварки, включая электросварку и термитную сварку.Преимущества: Устранение дефектов, увеличение срока службы рельсов.Недостатки: Требуется высокая квалификация для выполнения сварочных работ.3. Наплавка материалов:Описание: Процесс добавления дополнительного материала к изношенным участкам рельсов для восстановления износа.Преимущества: Увеличение толщины рельсов, улучшение износостойкости.Недостатки: Требует тщательного контроля качества наплавки.Выбор метода зависит от степени износа, характера повреждений и технических особенностей конкретного участка железнодорожного пути. Комбинированный подход, включающий несколько методов, часто является наиболее эффективным [1].В настоящее время активно исследуются различные перспективные методы восстановления изношенных частей рельсов.Авторами [2] предложен способ восстановления изношенных поверхностей катания железнодорожного рельсового пути без его снятия с полотна. Для этого проводится зачистка изношенной поверхности до металла, ее нагрев до температуры 400-450°С и наплавка нового слоя методом электродуговой сварки. Наплавка проводится по всей длине рельса и по обе стороны изношенного участка с превышением номинального размера поверхности катания. После этого поверхность катания рельса естественным образом охлаждается и подвергается механической обработке.Также авторами [3] предложен способ восстановления изношенных поверхностей катания железнодорожного рельсового пути без его удаления с полотна. При котором осуществляют зачистку изношенной поверхности до бездефектного металла. После происходит нагрев поврежденного участка рельса газовой горелкой до температуры ниже температуры плавления материала рельса и нанесение на рабочую поверхность рельса покрытия из порошкового самофлюсующегося сплава.Предложен [4] способ восстановления профиля рамного рельса Р50 электродуговой наплавкой, включающий определение зон восстановления поверхности рельса, подлежащих наплавке, и их предварительную механическую обработку. Нагрев каждого участка зоны восстановления и последующую электродуговую наплавку данного участка. Таким образом, анализ научно-технической и патентной литературы подтверждает большую потребность в современных методиках восстановления изношенных частей рельсов.В данной статье рассматриваются основные способы, которые используются для восстановления изношенных участков рельсов.Дуговая наплавка. /Рис. 1. Дуговая наплавка.Дуговая наплавка (рис. 1) является одним из методов восстановления изношенных частей рельс. Она используется для увеличения срока службы рельсов, устранения дефектов и восстановления оригинального профиля рельса.Процесс дуговой наплавки начинается с очистки поверхности рельса от загрязнений и окислов. Затем на поврежденную часть рельса наносится слой сварочного материала при помощи дуговой сварки. Для дуговой сварки обычно используется электрод с покрытием, который плавится в дуге и образует наплавленный металл [5].Особенностью дуговой наплавки является использование высоких температур и энергии, что позволяет наносить твердый и прочный наплавленный слой на рельс. Такой слой обычно имеет высокую стойкость к износу, ударам и другим воздействиям.В целом, дуговая наплавка используется для устранения дефектов и восстановления поверхности рельса, что позволяет продлить его срок службы и обеспечить безопасность и комфорт при движении поездов.Электроискровое легирование./Рис. 2. Схема физических процессов в межэлектродном промежутке.при электроискровом легировании: а) этап оплавления, б) электрическая эрозия,в) физико-химическое взаимодействиеЭлектроискровое легирование (рис. 2) - это процесс, при котором металлическое покрытие наносится на поверхность изношенных частей рельс с помощью электрического разряда.Процесс начинается с создания электрического разряда между электродом и поверхностью рельса. В результате разряда происходит плавление поверхности рельса и улавливание плавящегося металла с электрода. Этот плавящийся металл формирует новое покрытие на поверхности рельса, укрепляя её и повышая износостойкость [6].Основные преимущества электроискрового легирования для изношенных частей рельс:1. Улучшение износостойкости,2. Улучшение свойств поверхности, 3. Уменьшение издержек.Ультразвуковая обработка и наплавка ультразвуком Ультразвуковая обработка:Ультразвуковая обработка - это технология, использующая ультразвуковые волны для обработки материалов. В железнодорожной отрасли ультразвуковая обработка может применяться для различных целей, включая:1. Дефектоскопия:Описание: Ультразвуковые волны используются для обнаружения дефектов, таких как трещины или внутренние дефекты, в структуре рельсов.2. Ультразвуковая шлифовка:Описание: Применение ультразвуковых волн для точной шлифовки поверхности рельсов, устранения мельчайших дефектов и улучшения геометрии.Наплавка ультразвуком:Наплавка ультразвуком – это процесс добавления материала к поверхности объекта с использованием ультразвуковой волны. В контексте восстановления рельсов это может быть использовано для:1. Наплавка изношенных участков:Описание: Ультразвуковая энергия используется для наплавки дополнительного материала на изношенные или поврежденные участки рельсов.Преимущества: Высокая точность нанесения материала, минимизация теплового воздействия на окружающую область.2. Сварка ультразвуком:Описание: Ультразвуковые волны применяются в процессе сварки, обеспечивая высокую степень проникновения и качество соединения.Преимущества: Улучшенная прочность сварного соединения, снижение возможности дефектов.Обе технологии, ультразвуковая обработка и наплавка ультразвуком, предоставляют инновационные методы обработки материалов в железнодорожной промышленности. Их применение может повысить эффективность восстановления рельсов и обеспечить более долгий срок их службы [7].Схема технологической установки для наплавки с ультразвуком и металлопорошковой присадкой. /Рис. 3. Схема технологической установки для наплавки с ультразвуком и металлопорошковой присадкой:1 – устройство для передачи ультразвуковых колебаний на электрод, 2 – волновод-концентратор, 3 – электродная проволока, 4 – корпус наплавочной головки, 5 – токовод, 6 – устройство для подачи газопорошковой смеси, 7 – наплавляемая поверхность.Установка работает следующим образом. Устройство 1 передает от генератора через волновод-концентратор 2 продольные ультразвуковые колебании тоководу 5, установленному в наплавочной головке. В направляющей трубке токовода 5 возбуждаются поперечные колебания, которые передаются наплавочной проволоке 3. Колебания электродной проволоки вызывают диспергирование капель расплава электрода на мелкие частицы, которые получив колебательные движения, попадают в сварочную ванну и, став дополнительными центрами кристаллизации, способствуют образованию однородной структуры.Таким образом, анализ методов восстановления изношенности рельсового пути позволяет сделать вывод о необходимости улучшения этих методов, внесения доработок или разработки новых подходов. Развитие и совершенствование методов восстановления изношенности рельсового пути является важной задачей для обеспечения безопасности и эффективности железнодорожного транспорта. Улучшение существующих методов и создание новых подходов не только продлит срок службы рельсового пути, но также позволит снизить затраты на его обслуживание и улучшить качество транспортного обслуживания.
Номер журнала Вестник науки №12 (69) том 4
Ссылка для цитирования:
Бунтаков Д.В. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННОСТИ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ // Вестник науки №12 (69) том 4. С. 1143 - 1152. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/11996 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+