Технология обработки поверхности и решения по повышению износостойкости эластичных пружин
Каковы основные виды и факторы, влияющие на поверхностный износ эластичных стержней?
К основным видам поверхностного износа эластичных стержней относятся:Адгезивный износ, абразивный износ и усталостный износ. Адгезионный износ возникает в месте контакта между эластичной планкой и концевым блоком. Из-за вибрации колес-рельса металл на контактной поверхности прилипает, а затем места сцепления рвутся, образуя следы износа. Абразивный износ вызван попаданием твердых частиц, таких как песок и ржавчина, в контактную поверхность извне. Эти частицы оставят царапины на поверхности эластичной планки и ускорят процесс износа. Усталостный износ заключается в том, что под действием длительной-переменной нагрузки на поверхности упругого стержня образуются микро-трещины, а расширение трещин приводит к отслаиванию материала, образуя питтинговый износ. Факторы, влияющие на износ, в основном включают контактное давление, частоту вибрации и условия окружающей среды. Чем больше контактное давление, тем выше скорость износа. Чрезмерно высокий предварительный натяг упругого стержня увеличит контактное давление; чем выше скорость движения поезда, тем выше частота вибрации и больше циклов износа; влажная и пыльная среда усугубит абразивный и адгезионный износ, сокращая срок службы эластичной планки.
Каковы основные технические типы и технологические моменты обработки поверхности эластичных стержней?
Основные технические виды обработки поверхности эластичного стержня включают в себя:обработка фосфатированием, усиление дробеструйной обработкой и обработка дакрометом. Обработка фосфатированием заключается в погружении эластичного стержня в раствор фосфатирования для образования на его поверхности защитной фосфатной пленки. Толщина пленки контролируется на уровне 5-10 мкм, температура фосфатирующего раствора составляет 50-60 градусов, время обработки составляет 15-20 минут. Фосфатирующая пленка может повысить износостойкость и устойчивость эластичного стержня к ржавчине, а также улучшить адгезию последующих покрытий. Упрочнение дробеструем заключается в воздействии на поверхность упругого стержня дроби из быстрорежущей стали, чтобы создать на поверхности остаточное сжимающее напряжение. Диаметр стальной дроби составляет 0,2-0,4 мм, интенсивность дробеструйной обработки составляет 0,2-0,3 А, степень покрытия больше или равна 100%. Остаточное сжимающее напряжение может препятствовать возникновению усталостных трещин и улучшить характеристики упругого стержня против усталостного износа. Обработка Dacromet заключается в погружении эластичного стержня в раствор покрытия Dacromet и формировании цинк-алюминиевого покрытия после обжига и отверждения. Содержание цинк-алюминиевого порошка в растворе покрытия превышает или равно 80%, температура обжига составляет 300-350 градусов, время составляет 30 минут, а толщина покрытия составляет 6-8 мкм, что обеспечивает отличную коррозионную стойкость и износостойкость. Эти три процесса следует выполнять последовательно: сначала обработка фосфатированием, затем упрочнение дробеструйной обработкой и, наконец, обработка дакрометом, чтобы обеспечить оптимальный эффект обработки поверхности.
Каков механизм повышения износостойкости эластичных стержней фосфатной обработкой?
Механизм повышения износостойкости эластичных стержней фосфатной обработкой в основном отражается в двух аспектах:снижение коэффициента трения и формирование защитного барьера. Фосфатирующая пленка представляет собой пористую кристаллическую структуру, которая может хранить смазочное масло, образовывать масляную пленку на границе контакта между эластичным стержнем и измерительным блоком, снижать коэффициент трения с 0,3 до уровня ниже 0,1 и уменьшать возникновение адгезионного износа. Твердость фосфатирующей пленки выше, чем у эластичной стержневой матрицы, твердость по Виккерсу может достигать 300-400HV, что позволяет противостоять царапанию твердых частиц и предотвращать повреждение матрицы абразивным износом. Фосфатирующая пленка также может изолировать контакт между воздухом, влагой и матрицей эластичного стержня, предотвратить ржавчину матрицы и избежать абразивного износа, вызванного частицами ржавчины. Кроме того, фосфатирующая пленка может повысить шероховатость поверхности эластичного стержня, улучшить эффект последующего упрочнения дробеструйной обработкой, сделать глубину слоя остаточного сжимающего напряжения более глубоким и более равномерным, а также дополнительно улучшить характеристики эластичного стержня против -усталостного износа. Благодаря фосфатированию срок службы эластичного стержня может быть увеличен на 20 %-30 %, что соответствует требованиям использования на высокоскоростных и тяжеловесных железных дорогах.
Каковы различия в выборе технологий обработки поверхности для разных типов эластичных стержней?
Различия в выборе технологий обработки поверхности различных типов упругих стержней определяются главным образомматериал и сценарий применения эластичной планки. Эластичный стержень типа W-, используемый на высокоскоростных-железных дорогах, изготовлен из 55SiCrA с высоким модулем упругости и большой предварительной нагрузкой и требуетфосфатирование + дробеструйная обработка + дакрометтехнология обработки композитов, обеспечивающая соответствие износостойкости и усталостной прочности стандартам и адаптацию к среде эксплуатации с высокочастотной-вибрацией. Эластичный стержень типа Ω-, используемый на тяжеловесных-железных дорогах, имеет высокую несущую способность и большое контактное давление, поэтому ему необходимо добавитьобработка жестким анодированиемна основе композитной технологии лечения. Толщина анодированной пленки больше или равна 10 мкм, твердость больше или равна 500HV, что еще больше улучшает характеристики защиты от абразивного износа. Эластичный стержень типа E-, используемый на обычных-скоростных железных дорогах, имеет относительно мягкие условия эксплуатации и может применятьсяфосфатирование + дробеструйная обработкаупрощенная технология обработки для снижения производственных затрат и удовлетворения основных требований по износостойкости. Из-за частых запусков и остановок, а также сильных вибрационных воздействий эластичные стержни, используемые в городском железнодорожном транспорте, должны быть адаптированы.дробеструйная обработка + электрофоретическое покрытиетехнология лечения. Адгезия электрофоретического покрытия превышает или равна 4 МПа, а ударопрочность превышает или равна 50 кг·см, что позволяет адаптироваться к сложной рабочей среде.
Каковы методы определения и стандарты приемки качества обработки поверхности эластичных стержней?
Методы определения качества обработки поверхности упругих стержней включают в себя:Проверка внешнего вида, проверка толщины пленки и проверка производительности. При проверке внешнего вида применяется визуальный метод, требующий, чтобы слой обработки на поверхности эластичного стержня был однородным и непрерывным, без дефектов покрытия, отслоений, сколов и других дефектов. Фосфатирующая пленка имеет серый или черный цвет, а дакрометовое покрытие — серебристо-серый. Для контроля толщины пленки используется вихретоковый толщиномер. Толщина фосфатирующей пленки составляет 5-10 мкм, толщина дакрометного покрытия составляет 6-8 мкм, толщина анодированной пленки больше или равна 10 мкм, а отклонение толщины меньше или равно ±1 мкм. Испытания производительности включают испытание коэффициента трения, испытание в солевом тумане и испытание на усталостный износ. Коэффициент трения должен быть меньше или равен 0,1, время коррозионной стойкости при испытании в солевом тумане должно быть больше или равно 1000 часов, а испытание на усталостный износ требует, чтобы эластичный стержень не имел очевидного износа при 1 × 10⁷ циклах переменной нагрузки. Стандарт приемки основан на TB/T 3395-2015. Уровень квалификации проверки внешнего вида должен составлять 100%, а уровень квалификации проверки толщины пленки и характеристик должен быть больше или равен 98%. Неквалифицированные эластичные стержни необходимо повторно обрабатывать поверхность до тех пор, пока они не будут соответствовать стандартам.