Дифференцированная термическая обработка рельсового полотна для повышения срока службы рельсов
Оборудование для термообработки рельсового полотна. Определение расположения зоны контакта колеса с рельсом на прямолинейных и криволинейных участках железнодорожного пути. Цели индукционной закалки и последующей обработки стали лазерным излучением.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.03.2019 |
| Размер файла | 103,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Колледж инновационных технологий и предпринимательства ВлГУ
имени А.Г. и Н.Г. Столетовых
Дифференцированная термическая обработка рельсового полотна для повышения срока службы рельсов
(Differentiated thermal treatment of railway track for increase service life of rails)
Волков П.И.
Владимир, Россия
Надежная работа железных дорог во многом определяются качеством и эксплуатационной стойкостью основного элемента железнодорожного пути - рельсов, при этом широкий спектр требований, предъявляемых в связи с этим к качеству железнодорожных рельсов, требует внедрения новых технологий упрочнения рельсов.
На рисунке 1 приведено расположение зоны контакта колеса с рельсом на прямолинейных и криволинейных участках железнодорожного пути.
Рисунок 1 - Расположение зоны контакта колеса с рельсом на прямолинейных и криволинейных участках железнодорожного пути
Для увеличения срока службы рельс предлагается дифференцированная термическая обработка, включающая первоначальную индукционную закалку токами высокой частоты и последующую обработку высокоэнергетическим лазерным излучением.
На рисунке 2 приведена схема расположения зон фазового состояния поверхностных слоев рельса после термического упрочнения.
Рисунок 2 - Схема расположения зон фазового состояния поверхностных слоев рельса после термического упрочнения; 1- мелкозернистая дисперсная мартенситная структура; 2 - однородная мелкодисперсная перлитная структура
Первоначальную термическую обработку рельсов, как из углеродистых нелегированных сталей, так и из легированных сталей предлагается осуществлять ТВЧ с мощностью до 20 кВт на оба рельса.
Охлаждение рельсов следует осуществлять со скоростями охлаждения в пределах 12-20°C/с с плавным изменением скорости охлаждения в процессе термообработки, что позволяет получить однородную мелкодисперсную структуру пластинчатый перлит - сорбит закалки на глубину более 22 мм от поверхности и получать твердость по поверхности катания до НВ400.
Регулирование охлаждающей способности газовой среды следует производить по программно заданному режиму путем импульсной квазинепрерывной и/или непрерывной инжекции воды в поток воздуха. В зависимости от химического состава рельсовой стали и начальной температуры рельса не ниже температуры аустенизации следует регулировать расходом газовой среды от 20 до 60 м3/мин на 1 метр погонный рельса, при этом расход инжектируемой воды может составлять до 12 л/мин на 1 метр погонный рельса. Кроме того, содержание воды в газовой среде должно составлять до 0,2 литра воды на 1 метр кубический воздуха. Давление газовой среды регулируемое в пределах от 0,005 до 0,1 МПа.
На рисунке 3 приведена схема управляемой подачи воздуха для регулирования скорости охлаждения рельса после индукционного нагрева.
Рисунок 3 - Схема управляемой подачи воздуха
Предварительная термическая обработка рельсовой стали приведет к формированию поликристаллической структуры, представленной зернами структурно свободного феррита, зернами перлита пластинчатой морфологии и в небольшом количестве зернами «псевдоперлита» (зернами феррита, содержащими включения цементита пластинчатой и глобулярной формы, расположенными хаотически в объеме зерна). Зерна феррита и «псевдоперлита» содержат дислокационную субструктуру в виде сеток и хаотически расположенных дислокаций. В ферритных прослойках перлита выявляется дислокационная субструктура преимущественно в виде хаотически распределенных дислокаций.
После облучения стали высокоинтенсивным лазерным излучением с плотностью энергии до 10 Дж/см2 в поверхностном слое формируется поликристаллическая мелкозернистая дисперсная мартенситная структура, средний размер зерен которой до 0,3 мкм. Для управляемого процесса формирования структуры поверхностного слоя с размером частиц 0,14- 0.3 мкм на глубину до 1.5 мм целесообразно упрочняемую поверхность предварительно охлаждать потоком холодного воздуха как на риунке 3.
Для осуществления процесса лазерного термического упрочнения рельсов со скоростью 1 км/час необходима мощность излучения до 120 кВт при интенсивности до 1*105 Вт/см2 . Тип лазера - СО2 или волоконный.
Для размещения оборудования, выполняющего термообработку необходим один специализированный вагон для индукционного нагрева и охлаждения и два вагона (платформы) для установок лазерного нагрева и охлаждения двух рельсов. железнодорожный индукционный закалка рельс
Библиографический список
1. Оптимизация взаимодействия колеса и рельса // Железные дороги мира. - 2003. - № 1.
2. Скоростная очистка рельсов лазерным излучением // Железные дороги мира. - 2005. - № 2.
3. Структура перлита в рельсовой стали после дифференцированной закалки и плазменной обработки / В.В. Коваленко [и др.] // Изв. вузов. Чер. металлургия. - 2002. - № 10.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Элементы и строение рельсового пути, особенности технологии его укладки. Путевое оборудование для обмена вагонеток. Механизм действия и устройство стрелочного перевода. Порядок укладки постоянных путей. Методы повышения устойчивости подвижного состава.
контрольная работа [6,9 M], добавлен 25.07.2013Понятие, общая характеристика и виды термической обработки стали. Особенности основных этапов собственно-термической обработки стали, а именно отжига, нормализации, закалки, отпуска и старения. Отпускная хрупкость I, II рода и способы ее устранения.
лабораторная работа [38,9 K], добавлен 15.04.2010Проектирование участка химико-термической обработки зубчатых колёс коробки передач с раздаточной коробкой. Выбор марки стали и разработка технологического процесса термообработки. Выбор печи для цементации и непосредственной закалки. Расчет оборудования.
курсовая работа [710,0 K], добавлен 08.06.2010Термическая обработка металлов и ее основные виды. Превращения, протекающие в структуре стали при нагреве и охлаждении. Основы химико-термической обработки. Цементация, азотирование, нитроцементация и цианирование, борирование и силицирование стали.
реферат [160,5 K], добавлен 17.12.2010Предварительная и окончательная термическая обработка стали. Виды отжига: полный и неполный, изотермический, диффузионный и гомогенизационный. Оборудование для термообработки. Электродуговая и ручная сварка. Электрошлаковая сварка. Газовая резка металлов.
лабораторная работа [43,4 K], добавлен 06.04.2011Применение поверхностной закалки с индукционным нагревом. Стадии химико-термической обработки стали. Технология цементации твердым карбюризатором, газовой цементации и азотирования. Термическая обработка после цементации и свойства цементованных деталей.
презентация [309,5 K], добавлен 29.09.2013Закаливаемость и прокаливаемость стали. Характеристика конструкционных сталей. Влияние легирующих элементов на их технологические свойства. Термическая обработка сплавов ХВГ, У8, У13 и их структуры после нее. Выбор вида и режима термообработки детали.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 12.01.2014Классификация видов термической и химической обработки. Схемы к объяснению закалки с полиморфным превращением и без него. Особенности процесса старения сплавов. Пример технологического процесса с использованием термической обработки. Виды оборудования.
реферат [679,1 K], добавлен 12.06.2013Теоретические основы термической обработки стали. Диффузионный и рекристаллизационный отжиг. Закалка как термообработка, при которой сталь приобретает неравновесную структуру и повышенаяеться твердость стали. Применение термической обработки на практике.
лабораторная работа [55,6 K], добавлен 05.03.2010Обработка поверхностей инструментальной оснастки лазерным излучением. Структурные составляющие модифицированного слоя легированных сталей. Изменение скорости лазерной обработки поверхностного слоя. Распределение микротвердости в поверхностном слое.
статья [602,6 K], добавлен 29.06.2015Теория термической обработки. Превращения в стали при нагреве и охлаждении. Отжиг и нормализация. Дефекты термической обработки. Дефекты при отжиге и нормализации. Дефекты при закалке. Химико-термическая обработка и поверхностное упрочнение стали.
доклад [411,0 K], добавлен 06.12.2008Химический состав и области применения сталей. Определение режимов термической обработки для получения заданных структур. Расчет верхней критической скорости закалки. Построение изотермической диаграммы распада переохлажденного аустенита в стали У13.
контрольная работа [4,4 M], добавлен 26.02.2015Описание работы зубчатого колеса и предъявляемые к нему требования. Химический состав, механические свойства и температуры критических точек стали 18ХГТ. Технология химико-термической обработки зубчатого колеса из стали 18ХГТ, контроль качества.
контрольная работа [3,1 M], добавлен 29.11.2014Изготовление металлографического шрифа. Дилатометрический анализ, термическая обработка. Испытание материала образцов на ударную вязкость и сопротивление разрыву. Рентгеноструктурный анализ. Определение марки стали, оптимальных режимов термообработки.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.05.2011Изучение понятия и особенностей термической обработки стальных деталей. Характерные черты закалки, отпуска и отжига - температура нагрева и способ последующего охлаждения. Отпуск закаленных деталей. Отжиг дюралюминия, меди и латуни. Воронение стали.
презентация [152,4 K], добавлен 20.06.2014Характерные особенности полумуфт, спектр их форм, размеров, характеристик и материалов для изготовления. Применение в прокатных станах, станках, двигателях, бытовых приборах. Выбор и обоснование марки стали, термическая обработка полумуфты, качество.
контрольная работа [330,2 K], добавлен 07.10.2009Термическая обработка чугуна: понятие и виды. Микроструктура и свойства сталей после химико-термической обработки: цементация и азотирование. Зависимость твердости от содержания углерода по глубине цементованного слоя. Распределение азота по толщине слоя.
реферат [541,9 K], добавлен 26.06.2012Общая характеристика методов термической обработки. Разработка операций термической обработки детали. Температура нагрева, продолжительность выдержки в печи, скорость охлаждения. Оборудование для термической обработки. Дефекты термической обработки.
курсовая работа [249,8 K], добавлен 29.05.2014Производство стали в кислородных конвертерах. Легированные стали и сплавы. Структура легированной стали. Классификация и маркировака стали. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Термическая и термомеханическая обработка легированной стали.
реферат [22,8 K], добавлен 24.12.2007Анализ работы зуборезных долбяков и область их применения. Перечень требований, предъявляемый к быстрорежущей стали для изготовления детали и описание ее свойств. Определение физических параметров изделия. Расчет времени и параметров термообработки.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 09.12.2014
