НАНОТЕХНОЛОГИИ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

В. К. Загорский, Я. В. Загорский

Аннотация


Одной из основных задач модернизации экономики железнодорожного транспорта России является внедрение инновационных технологий по ресурсосбережению и повышению энергоэффективности. На ЖД транспорте ежедневно расходуется порядка 160 тонн бандажной стали идущей на восстановление износа колесных пар подвижного состава. Ежегодные потери от их износа составляют более 1млрд рублей. Одной из основных причин столь интенсивного износа контактной пары «колесо-рельс» является химическое сродство бандажной и рельсовой сталей, отличающихся по химическому составу отдельных компонентов буквально на десятые доли процента. Указанное обстоятельство способствует возникновению самого интенсивного в природе вида разрушения «схватыванием». Рассмотрены возможности повышения долговечности контактной пары «колесо-рельс». Предложена технология электродугового упрочнения (ЭДУ), которая относится к комбинированной химико-термической обработке концентрированным источником энергии обеспечивающим получение в поверхностном слое структуры аустенитно-мартенситного композита попадающего в наноразмерный диапазон, обладающего при этом высокой износостойкостью. Изменение химического состава в процессе оплавления поверхностного слоя и легирования позволило устранить износ «схватыванием» и повысить сопротивление микрообъемов поверхностного слоя усталостному выкрашиванию. Показана целесообразность устранения механической обработки после упрочнения, которая является источником зарождения микротрещин в поверхностном слое и очагами дальнейшего разрушения. Совмещение операций ЭДУ и упрочнения пластическим деформированием в процессе эксплуатации позволяет дополнительно повысить износостойкость за счет превращения остаточного аустенита. Исследования структуры упрочненного слоя легированного в процессе оплавления и закалки в массу бандажа показали парадоксальное сочетание высокой твердости, пластичности и вязкости одновременно, что недостижимо известными способами. Электронная микроскопия позволила выявить наличие в структуре зародышевой фазы шаровидного графита в аустенитно-мартенситной матрице, отсутствие карбидов, весь углерод находится в твердом растворе. Исследования на ИК-Фурье спектрометре позволили выявить наличие значительного количества фуллеренов С-60 и их производных. Высокое сопротивление разрушению поверхностного слоя объясняется совместным влиянием всех перечисленных отличий структуры, ее высокой дисперсностью, превращением аустенита в мартенсит в процессе механического воздействия идущего с поглощением энергии разрушения. Реализация научных и производственных аспектов получивших лавинное наслоение в процессе проведения промышленных испытаний, позволяет прогнозировать, что при соответствующей доводке, повышение долговечности бандажей может быть доведено до десяти лет.

Ключевые слова


austenite;carbides;carbon;deformation. composite;ductility;durability;electron microscopy;fullerenes;hardening;hardness;infrared spectroscopy;martensite;nanoscale;solid solution;toughness;wear resistance;аустенит;вязкость;деформация;долговечность;износостойкость;ИК спектроскопия;карбиды;композит;мартенсит;наноразмер;пластичность;твердость;твердый раствор;углерод;упрочнение;фуллерены;электронная микроскопия

Полный текст:

PDF

Литература


Загорский В. К., Загорский Я. В., Приказчиков В. А. Повышение долговечности элементов контактной пары колесо-рельс //Механика и трибология транспортных систем - 2003: сб. докл. международ. конгресса в 2-х т. Ростов-на-Дону, 2003. - Т. 1. С. 345-347.

Перов С. М., Ежевская Л. А., Загорский В.К. Применение электродугового упрочнения для повышения срока службы бандажей колесных пар маневровых тепловозов //Фундаментальные и прикладные исследования-транспорту-2010: тр. /Всерос. науч.-практ. конф. Екатеринбург, 2000. - Ч. 1. С. 3-4.

Ежевская Л.А. Эксплуатационные испытания бандажей колесных пар, упрочненных электродуговым методом//Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: тр. /Третьей науч.-практ. конф.- М.:МИИТ, 2000. С. 1-6.

Гжиров Р. И. Краткий справочник конструктора. Л. Машиностроение, 1984. 463 с.

Крагельский И. В. Трение, износ, и смазка. Справочник. В 2-х кн. М.: изд-во «Машиностроение», 1968. - Кн. 1. 478 с.

Способ химико-термической обработки поверхности металлических деталей/ Загорский Я.В., Загорский А.В., Загорский В.К. : пат. №2416674 С1, МПК С23С 8/20, опубл. бюл. №11от 20 04 2011.

Загорский В.К., Рудаков А.А. Технология электродугового упрочнения поверхности деталей машин //Нефть и газ: межвуз. сб. науч. ст./ УГНТУ. 1999. Вып.1. С.136-139.

Балабанов В.Б., Балабанов И.Б. Нанотехнологии. М.: ЭКСМО, 2010. 380 с.

Загорский В.К., Загорский Я.В., Попова С.В. Механизм упрочнения деталей машин электродуговым методом: материалы 11-ой междунар. науч.-техн. конф. (14-17 апр. 2009г.). С-Пб, 2009. - Ч. 2. С. 119-122.

Загорский В. К. Разработка технологии поверхностного упрочнения электрической дугой: дис…. д-ра техн. наук. Уфа, 1993. 55 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2014-3-435-456

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.