Упрочнение колесной стали волоконными лазерами

Научная библиотека Комментариев к записи Упрочнение колесной стали волоконными лазерами нет

А.В. Богданов, Н.В. Грезев, С.А. Шмелев, М.А. Мурзаков, Ю.В. Маркушов // Наукоёмкие технологии в машиностроении, № 9, 2016, с:30-37, УДК 621.78, DOI: 10.12737/21237

Приведены результаты исследования процесса лазерного упрочнения колесной стали марки 2, а также сравнение технологии лазерного и плазменного упрочнения для решения задачи повышения износостойкости и контактно-усталостной прочности железнодорожных колес. Для данной задачи рекомендуется использование волоконного лазера.

Описание на английском языке:

Wheel steel strengthening with fiber lasers

At present time in Russia under conditions of a stable industrial growth the effectiveness of railway transport work obtains importance. One of the basic expense items of “RR” Co. (“Russian Railways” Company) is connected with the intensive wear problem of contact surfaces in wheel pairs at the interaction with a railway surface. In the railway system of Russia there are used many ways for the solution of this problem such as friction constant decrease – lubrication, wear-resistance increase in wheel pairs at the expense of various methods use for surface strengthening and other methods. The authors offer for the strengthening problem solution to use fiber lasers the application of which gives a number of incontestable advantages in comparison with common methods of material processing: a controllability of a strengthened layer depth, a possibility of surface local working and others. Today the demand for laser techniques grows actively because, in the opinion of authors, fiber lasers give a considerably higher result in comparison with common methods of processing

В настоящее время снижение износостойкости и контактно-усталостной прочности локомотивных и вагонных колесных пар является одной из основных проблем железнодорожной отрасли [1]. Множество факторов в той или иной степени влияют на боковой износ железнодорожных колес. Называется до 50 различных причин, суммарно приведших к повышению бокового износа гребней железнодорожных колес [2].
Особую остроту данная проблема приобрела во второй половине XX века в период уменьшения ширины колеи, замены подшипников качения на подшипники скольжения в буксовых узлах, применения гребнесмазывания, повышения нагрузки на ось, увеличения объемов перевозок и т.д. Сегодня на сети железных дорог России применяется множество различных способов решения данной проблемы. Рассмотрим более подробно некоторые пути снижения интенсивного износа рабочих поверхностей колес подвижного состава.

В последние 10 лет на рынке появились мощные волоконные лазеры мультикиловаттного диапазона, которые произвели настоящую революцию в области обработки материалов. Уже сегодня многие индустриальные лидеры производственного сектора сделали выбор в пользу волоконных лазеров [6, 11]. По мнению авторов, именно упрочнение с использованием волоконных лазеров должно в будущем быть использовано для решения задачи повышения износостойкости и контактно-усталостной прочности железнодорожных колесных пар.
Лазерная поверхностная обработка имеет следующие преимущества по сравнению с традиционными способами упрочнения материалов: низкий уровень напряжений и деформаций, вносимых в изделие; высокая скорость обработки; возможность обработки на большую глубину; низкие затраты на обслуживание оборудования; возможность локальной обработки поверхности; возможность осуществлять термообработку без нанесения поглощающих покрытий; компактные размеры лазерного оборудования; отсутствие необходимости в применении газовых смесей; передача излучения по транспортному волокну без юстировки.
Принцип термообработки с использованием волоконных лазеров схож с традиционными процессами термообработки. Как показано на рис. 1, нагрев до температуры выше критической происходит энергией расфокусированного лазерного луча, перемещаемого по поверхности заготовки.
Рис. 1. Механизм лазерной термообработки На этой стадии происходит фазовое превращение из феррита в аустенит. Далее происходит быстрый теплоотвод за счет основного материала изделия, что приводит к преобразованию аустенита в мартенсит. Кристалл мартенсита образуется в пределах зерна аустенита и не переходит границу между его зернами. Получаемая структура обладает высокой твердостью и повышенной износостойкостью.

Высокая твердость углеродистых сталей со структурой мартенсит достигается вследствие искажений кристаллической решетки пересыщенного твердого раствора вследствие внедрения атомов углерода [7]. Результат лазерной термообработки – повышение износостойкости и контактно-усталостной прочности обработанной детали в несколько раз [8]. По мнению авторов лазерная термообработка в железнодорожной сфере может быть эффективна не только для решения задачи повышения прочностных характеристик в рамках трибосистемы «колесо–рельс». Возможные применения лазерной термообработки в промышленных циклах ОАО «РЖД» – это упрочнение надрессорных балок и боковин тележек грузовых вагонов в зоне пятниковых узлов и в зонах буксовых проемов соответственно; прочнение фрикционных клиньев вагонов, гильз цилиндров тепловозов.

Полное содержание статьи: http://www.naukaru.ru/app/uploads/docs/2016-09-09/862a5cdad5857941ee595b02785469eb.pdf

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top