close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
УДК 621.891
ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАЗМЕННОЙ ЗАКАЛКИ НА ОАО «НАУЧНОПРОИЗВОДСТВЕННАЯ КОРПОРАЦИЯ «УРАЛВАГОНЗАВОД»
М.В. Злоказов, В.В. Козлов, И.А. Алексеев
ОАО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод», г. Нижний Тагил
В статье приведен опыт применения ручной плазменной закалки на ОАО «Научно-производственная
корпорация «Уралвагонзавод» для повышения износостойкости деталей оборудования, выпускаемой
продукции и инструмента.
Ключевые слова: Плазменная закалка, износостойкость, детали оборудования, штамповый инструмент,
вагонная тележка.
В 2003 году на ОАО «НПК
«Уралвагонзавод»
при
содействии
Нижнетагильского филиала «Уральского
Федерального Университета имени первого
президента России Б.Н. Ельцина» был
создан первый в России отдел триботехники
и нанотехнологий. Перед отделом были
поставлены
задачи
по
увеличению
межремонтного срока службы выпускаемой
продукции,
деталей
заводского
оборудования и инструмента. Для решения
поставленных задач была применена (тогда
еще только разработанная, а впоследствии
ставшая первой серийной) установка для
ручной плазменной закалки УДГЗ-200 [1, 2].
штампы после плазменной закалки сразу
идут в работу.
Было установлено, что плазменная
закалка увеличивает твердость на штампах
из стали 5ХВ2С до HRC61, на штампах из
5ХНМ и 7Х3 – до HRC64, из У8А – до
HRC58.
Износостойкость
при
этом
увеличивается в среднем 2,7 раза [3].
Плазменная закалка штампов
В 2003 г. Уралвагонзавод впервые за
10 лет получил госзаказ на поставку вагонов,
что было по выражению генерального
директора равноценно второму рождению
завода.
Но
госзаказ
предусматривал
применение более прочных категорий
металлопроката, что вызвало повышенный
расход штампов. Для его сокращения
применили упрочнение штампов установкой
УДГЗ-200. Была выполнена плазменная
закалка рабочих кромок штампов для
горячей
вырубки
(5ХВ2С)
деталей
толщиной 10 мм, холодной вырубки (7Х3)
деталей − 6,5 мм и вытяжки с формовкой
деталей толщиной 3 мм (У8А).
На рис. 1 показана матрица ( У8А) со
следами плазменной закалки, которые
представляют собой цвета побежалости,
обычно не приводят к ухудшению
шероховатости
поверхности.
Поэтому
277
Рис.1. Матрица для вытяжки
с формовкой детали толщиной 3 мм.
Полученный
результат
стал
основанием для внедрения плазменной
закалки штампов в серийное производство и
создания в 2007 году в штамповом цехе
участка плазменной закалки. Его создание
позволило
расширить
номенклатуру
упрочняемых вырубных, вытяжных и
гибочных штампов (табл. 1), обеспечить
бесперебойное
снабжение
сборочных
конвейеров комплектующими деталями, а
также
упрочнять
крупногабаритный
инструмент,
который
ранее
эксплуатировался без термообработки.
Плазменная закалка запчастей
к заводскому оборудованию
Темпы
выпуска
продукции
на
Уралвагонзаводе предъявляют высокие
требования к надежности заводского
оборудования. От его безотказной работы
зависит выполнение плана, качество,
себестоимость выпускаемой продукции. В
большинстве случаев для увеличения сроков
межремонтной
эксплуатации
деталей
применяют объемную и закалку ТВЧ,
различные
виды
химико-термической
обработки. Но по различным причинам они
не всегда применимы. Поэтому крупные
дорогостоящие
детали
зачастую
эксплуатируются в «сыром» состоянии.
Решить эту проблему позволяет применение
ручной плазменной закалки. На рис. 2
показана износостойкость стали 40Х с
различными видами термообработки при
испытаниях на машине трения.
В том же году в штамповом цехе для
гидравлического
пресса
плазменной
закалкой упрочнили рабочую поверхность
плунжера длиной 2 м (рис. 3). Отсутствие
деформаций и качество упрочненной
поверхности в результате плазменной
закалки позволило установить плунжер на
пресс без каких-либо дополнительных
доводочных операций. При этом стойкость
возросла в 2,5 раза.
Таблица 1
Увеличение номенклатуры упрочняемых
плазменной закалкой штампов
ПОВЕРХНОСТЬ ЗАКАЛКИ
Рис.3. Плунжер с плазменной закалкой.
Полученные результаты побудили в
2007 году создать еще один участок
плазменной закалки, теперь уже в ремонтномеханическом цехе. Закаленные детали
существенно продлевают срок службы в
2…3 и более раз. На сегодняшний день
участком для подразделений корпорации и
сторонних организаций упрочнено более
1 000 деталей различной номенклатуры и
габаритов (табл.2): рельсы, направляющие,
шестерни, вал-шестерни, бабы, штока,
зубчатые колеса, валы, штанги, плунжера,
ролики, звездочки и др.
Таблица 2
Количество упрочненных деталей
2014
2013
2012
2011
2010
2009*
2008
2007
Год
Кол-во,
20 24 15 24 28 31 40 40
шт.
Примечание: * – снижение связано
с экономическим кризисом.
1,013
0,801
0,462
0,014
1
0,005
2
3
40Х Норм НВ220
40Х. ОЗ. НВ350
40Х. ПЗ. НВ460
4
20072009*
Год
20102013
2012
2014,
8 мес
Кол-во,
286
487
138
121
шт.
Стойкость упрочненных деталей
увеличилась в 3,5 раза
Рис. 2. Износостойкость стали 40Х.
В металлургическом цехе в 2004 году
боковую и опорную части головки
подкрановых
рельс (Р18)
упрочнили
методом плазменной закалки. В ходе
эксплуатации было установлено, что их
твердость возросла с HRC 35 до HRC 55, а
износостойкость увеличилась в 2,5…3 раза.
Плазменная закалка деталей
вагонной тележки
ОАО
«РЖД»
ставится
задача
увеличения межремонтного пробега вагонов
с 250 тыс. км до 500 тыс. км. Детали
278
вагонной тележки изготавливаются из
низкоуглеродистой стали 20ГЛ, которая
плохо воспринимает объемную закалку,
поэтому
детали
используются
без
упрочнения.
Но
плазменная
закалка
Скорость износа,
мкм/100 тыс.км
а
1000
50
б
увеличивает ее твердость стали 20ГЛ в 2 раза (от
НВ180
до
НВ
360),
и
вызывает
наноструктурирование [4]. С 2005г по 2009г
на
экспериментальном
кольце
ОАО
«ВНИИЖТ»
на
станции
Щербинка
проводились
испытания
полувагонов
оборудованных надрессорными балками с
плазменной закалкой упорной поверхности
(бурт) подпятника. Было установлено, что
плазменная закалка способна за счет
снижения скорости износа, обеспечивать
безремонтный пробег более 1 млн. км
(табл. 3).
В 2009 году на там же были проведены
испытания
двух
полувагонов
оборудованных балка надрессорной с
плазменной закалкой подпятникового места
и рамой боковой с упрочненным буксовым
проемом (рис.4). В результате установлено,
что контактные поверхности упрочненных
деталей после 500 тыс. км. пробега
сохранялись без износа (появилась лишь
следы потертости).
В
2011
году для
проведения
подконтрольной
эксплуатации
были
изготовлены и поставлены на ж/д сети ОАО
«РЖД» 50 полувагонов с плазменной
закалкой бурта подпятникового места
надрессорной балки. В 2014 году после
первого деповского ремонтам (250 тыс.км),
по данным ремонтных компаний, без замены
и ремонта бурта подпятникового места
продолжили 86 % полувагонов.
Таблица 3
Скорость износа бурта подпятникового
места вагонной тележки
Пробег, тыс. км
Детали
без ПЗ,
(НВ180)
250
Детали
с ПЗ
(НВ360)
> 1000
Рис. 4. Детали вагонной тележки
с плазменной закалкой: а – подпятниковое
место, б – буксовый проем.
Заключение
Применение плазменной закалки на
ОАО «НПК «Уралвагонзавод» позволило
увеличить износостойкость штампового
инструмента,
деталей
заводского
оборудования и увеличить безремонтный
пробег деталей вагонной тележки с 250тыс.
км
до
требований
ОАО
«РЖД».
Экономический эффект от применения
плазменной закалки составляет десятки млн.
рублей.
Список литературы
1. Investigations into Plasma Quenching./
Korotkov V.A., Shekurov A.V.
Welding
International. 2008. Vol. 22, № 7. С. 475-479.
2. Коротков В.А. «Установка УДГЗ-200
расширяет
область
применения
поверхностной закалки» // Справочник
инженера, 2014. №4. С.34-40.
3. Злоказов
М.В.
«Исследования
эффективности применения плазменной
закалки для упрочнения штампов» // Ремонт
восстановление модернизация, 2006 г., №2.
С. 10…14.
4. Шур В.Я., Коротков В.А., Шишкина
Е.В.
«Исследование
изменения
поверхностного слоя стали 20ГЛ при
плазменной
закалке»
//
Вопросы
материаловедения, 2013. №3 (75). С.15-20.
THE USE OF PLASMA HARDENING OJSC «SCIENTIFIC
AND PRODUCTION CORPORATION «URALVAGONZAVOD»
Zlokazov M.V., Kozlov V.V., Alexeev I.A.
279
OJSC «Scientific and production Corporation «Uralvagonzavod», Nizhny Tagil
The article presents the experience of using manual plasma hardening OJSC «Scientific production Corporation
«Uralvagonzavod» to improve the wear resistance of parts, equipment, products and tools.
Keywords: plasma hardening, wear resistance, equipment parts, stamping tool, car truck.
280
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа