Курсовая работа (т): Восстановление изношенного рельса наплавкой

- поперечные трещины в головке рельса;

- продольные трещины в головке рельса;

- пластические деформации (смятие), вертикальный, боковой и неравномерный износ головки рельса (длинные волны и короткие рифли);

- дефекты и повреждения шейки рельса;

- дефекты и повреждения подошвы рельса;

- изломы рельса по всему сечению;

- изломы рельса в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

- прочие дефекты и повреждения рельса.

Вид дефекта рельсов, определяемый основной причиной его зарождения и развития (второй знак), обозначается цифрой:

- дефекты, связанные с отступлениями от технологии производства рельсов;

- дефекты, зависящие от металлургического качества рельсовой стали (например, от местных скоплений неметаллических включений, вытянутых вдоль направления прокатки в виде дорожек-строчек) и недостаточной прочности рельсового металла;

- дефекты, связанные с некачественной обработкой торцов и с недостатками исполнения профиля рельсов;

- дефекты, связанные с нарушением требований инструкций по текущему содержанию железнодорожного пути, а также с нарушением в технологии обработки болтовых отверстий рельсов металлургическими комбинатами, линейными подразделениями и промышленными предприятиями путевого хозяйства дорог;

- дефекты, связанные с усиленным специфическим воздействием подвижного состава на рельсы (буксование, юз, ползуны и др.), в том числе из-за нарушения режимов вождения поездов или из-за недостатков в содержании подвижного состава;

- дефекты рельсов, полученные в результате механических воздействий на рельсы (удар инструментом, рельса о рельс и т.п);

- дефекты в зоне сварных стыков, связанные с недостатками и нарушениями технологии сварки рельсов;

-дефекты, связанные с особенностями работы рельсов в стыках;

- дефекты, связанные с недостатками и нарушениями технологии наплавки рельсов и приварки рельсовых соединителей;

- дефекты, вызванные коррозией.

Появление дефекта рельса часто бывает следствием нескольких причин. Так, недостатки в содержании пути ускоряют развитие заводских дефектов. В связи с этим при определении разновидности дефекта должна быть выявлена основная причина, с которой связано его появление и развитие.

Цифровое обозначение места расположения дефекта (третья цифра в номере дефекта) следующее:

О - по всей длине рельса;

- в стыке: в болтовом стыке на расстоянии менее 750 мм от торца рельса; в сварном стыке - на расстоянии 200 мм симметрично по 100 мм в обе стороны от оси сварного шва, что определяется толщиной сварного шва и зонами термического влияния от сварки и термообработки после сварки.

- вне стыка: в болтовом стыке на расстоянии 440 мм симметрично по 220 мм по обе стороны от оси сварного шва в подошве, что определяется расстоянием до прижимных электродов - губок контактной сварочной машины[6].

В этой работе будет более детально рассмотрен износ на стыках рельс.

.5 Предварительный выбор материала детали

Сталь для их изготовления применяют трех видов:

Мартеновскую;

Конверторную;

Электросталь.

До 1983 года была бессемеровская сталь

В состав рельсовой стали, кроме железа, входят:

углерод (0,71...0,82%),

марганец (0,75...1,05%),

кремний (0,18...0,4%),

фосфор (не более 0,045%)

медь (очень мало)

Углерод придает высокую твердость рельсовой стали. Повышение содержания углерода в мартеновской стали увеличивает её износостойкость. Верхние пределы содержания углерода установлены во избежание увеличения хрупкости стали и возникновения поверхностных дефектов, раковин, плен и т.п. Рельсы из стали с содержанием углерода выше среднего относятся к твёрдым. Рельсы из стали, содержание углерода в которых равно или ниже среднего значения, относятся к нормальным. Марганец также повышает твёрдость и износостойкость стали, увеличивая одновременно и её вязкость.

Кремний в указанных ограниченных количествах увеличивает твёрдость металла. Фосфор и сера - примеси вредные: при большом содержании фосфора рельсы становятся хрупкими при низких температурах, при большом содержании серы появляются трещины при прокате рельсов (красноломкость). Небольшая примесь меди несколько повышает коррозионную стойкость стали (таб.1.5).

Таблица 1.5 Обозначение марки стали

1 В марках стали буквы М,К,Э - обозначают способ выплавки стали, цифры - среднюю массовую долю углерода. Буквы Ф,С,Х,Т- легирование стали ванадием кремнием хромом и титаном соответственно.

Допускается массовая доля остаточных элементов - хрома (В рельсах категории Т1,Т2,Н), никеля и меди не более 0,15% каждого, при суммарной массовой доле не более 0,40%

Химический состав для рельсов Р65К должен соответствовать указанному, за исключением массовой доли углерода, которая должна быть 0,83-0,87%. При этом цифры в марке стали заменяют на 85.

Например:

Рельс Р65 -Т1- М76Т - 25 -3/2 ГОСТ Р 51685 -2000

Тип Р65;

Категория Т;

М- мартеновский способ выплавки;

76 - содержание углерода (в сотых долях процента);

Т - легирование титаном

25 -длина, м 3/2- по три болтовых отверстия с двух концов;

Гост

Легирование может быть:

Т- Титаном;

Ф - Ванадием;

С- кремнием;

Х - хромом;

Таблица 1.6 - Механические свойства рельсов железнодорожных широкой колеи Р50, Р65

Таблица 1.7 - Химический состав стали

2. Технологический процесс

В путевом хозяйстве широко применяют наплавку рельсов в местах образовавшихся в процессе эксплуатации выбоксовин и выкрашиваний, а также их изношенных концов, закрепленных в болтовых стыках. Раньше рельсы наплавляли исключительно ручными способами: в местах выбоксовин и выкрашиваний - газопорошковой наплавкой, а концы рельсов - ручной дуговой наплавкой. Ручной дуговой наплавкой восстанавливают также в пути изношенные крестовины. На настоящее время газопорошковая наплавка - это единственный способ восстановления рельсов, имеющих дефекты в средней по длине части.

Из всех наплавочных газотермических способов нанесения покрытий способ газопорошковой наплавки является наиболее простым и доступным. Данный способ в сравнении с другими обладает рядом технико-экономических преимуществ: относительная простота реализации процесса нанесения покрытий, практическое устранение проблемы отслоения покрытия от основы, низкие затраты на оборудование и реализацию процесса наплавки, универсальность применения.

Однако широкое применение способа газопламенной наплавки покрытий затруднено ввиду ряда недостатков:

низкая степень механизации и автоматизации процесса наплавки;

неудобство и низкая точность нанесения покрытий на малогабаритные детали;

высокие потери порошковых сплавов при наплавке (20…50%);

неравномерное распределение температур в пятне нагрева;

отсутствие стабильной однородности качества наплавленных слоев

С целью повышения производительности и качества наплавки в 2002...2003 г. закончены научные исследования по разработке технологий механизированной наплавки концов рельсов и высокомарганцовистых крестовин, а также необходимых для этих целей наплавочного оборудования и порошковых проволок[10]. Применение механизированной (полуавтоматической) и автоматической наплавки концов рельсов в сравнении с ручным способом штучными электродами позволяет повысить производительность наплавки в 2...2,5 раза и продлить срок службы рельсов до капитального ремонта пути. Максимальная длина наплавки составляет 400 мм, глубина - 8 мм.

Технология выполнения наплавки самозащитной порошковой проволокой в основном ничем не отличается от технологии наплавки в углекислого газе. Открытая дуга дает возможность точно направлять электрод, наблюдать за процессом формирования наплавляемого слоя, что имеет большое значение при наплавки деталей сложной формы. Одним из преимуществ этого способа является применение менее сложной аппаратуры по сравнении с аппаратурой, применяемой при наплавки под флюсом и защитного газе, а также возможность выполнять наплавочные работы на открытом воздухе; увеличивается производительность по сравнении с наплавкой под флюсом и в защитных газах, снижается себестоимость наплавляемого металла.

Самым универсальным и прогрессивным способом восстановления рельсов и элементов стрелочных переводов (крестовин и т.д.) в пути является механизированная наплавка с использованием порошковой самозащитной проволоки. Наплавка проводится согласно требованиям технологических инструкций ТИ-ВНИИЖТ СВ-03/04 «Наплавка рельсов в пути» и ТИ ВНИЖТ 0502/9-04 «Восстановление крестовин из стали марки Г13Л механизированным наплавкой в пути», разработанных ОАО «ВНИИЖТ» и утвержденных Департаментом пути и сооружений ОАО «РЖД».

- местный износ 2 - рельс

Рисунок 2.2 - Рельс до наплавки

Механизированная наплавка порошковой проволокой по сравнению с ручной наплавкой электродом обладает рядом преимуществ. К основным из них можно отнести:

больший объем наплавляемого металла в единицу времени, и следовательно, более высокая скорость наплавки;

лучшая стабильность электрической дуги и удобство контроля сварочной ванны;

меньше вероятность появления пор и шлаковых включений в наплавленном металле;

улучшенный внешний вид и форма валика, вследствие чего зона наплавки требует меньшей зачистк.

Технологический процесс восстановления состоит из следующих этапов:

. Доставка оборудования к месту работы (на автомашине, на дрезине, автомотрисы).

. Установка, подключение и проверка работоспособности оборудования на месте проведения работ.

. Предыдущая механической обработки дефектного места рельсы шлифовальной машиной (ШМ - РО, СЧРА и т.д.).

. Предварительный подогрев до 400°С (для концов рельсов). При восстановлении крестовин предварительный подогрев не проводится.

. Наплавка подготовленного места порошковой проволокой.

. Механическая обработка шлифовальной машиной ШМ - РО, СЧРА и т.д.) для придания рельсу в зоне наплавки соответствующей формы (рис. 2.3) [5].

Оборудование наплавочного комплекса мобильное, компактное, удобное в работе и обладает необхидними техническими характеристиками.

Состав комплекта оборудования:

Бензогенератор «Вепрь», что обеспечивает электроснабжение наплавочного комплекса в пути напряжением 220/380 В мощностью до 12 кВА;

Инверторный сварочный Выпрямитель ФЭБ - 315 «Магма», с максимальным сварочным током до 300 А (таб. 2.1) [ 7 ];

рельс железнодорожный восстановление наплавка

Таблица 2.1 - Технические характеристики выпрямителя Магма