их вагонів електропоїзда ЕР2 депо Москва-Жовтнева в середньому становить, відповідно, для неупрочнённих колісних пар контрольної групи - 290 тис. км, а зміцнених - 760 тис. км.
Порівняльний аналіз раціональних пробігів до обточування, показав, що він лімітований мінімальною товщиною гребеня і становить у середньому для неупрочнённих колісних пар 310 тис. км, для зміцнених - 540 тис. км. Таким чином, лазерне зміцнення поверхонь катання дозволяє збільшити пробіг колісних пар до обточування в 1,76 рази. [8]
. 2.3 Плазмове поверхневе зміцнення
Плазмове поверхневе зміцнення (загартовування) гребенів колісних пар вважається основним (поряд з рельсосмазиваніем) способом запобігання зносу гребеня.
Установка зміцнення колісних пар (УУКП) являє собою механізм обертання колісної пари і два плазмотрона, встановлених безпосередньо поблизу робочої поверхні коліс, з профільованим зрізом каналу на виході відповідно до профілю колеса. Обертання колісної пари і режим роботи плазмотронів управляються комп'ютером.
Для генерування плазми використовуються плазмотрони із закритою електричною дугою непрямої дії, тобто негативний і позитивний полюса джерела живлення подаються на електроди плазмотрона, відповідно, катод і анод, розташовані всередині плазмотрона. При роботі плазмотрона стисла електрична дуга, палаюча між катодом і анодом, стабілізується вихровим газовим потоком. Як плазмообразующего газу використовується технічний азот т.к. він є нейтральним газом по відношенню до електродів. Вольфрамовий наконечник катода упаяний в мідний тримач. Міжелектродному вставка (сопло) і мідний анод служать для створення необхідних електричних параметрів дуги. Низькотемпературна плазма утворюється при взаємодії електричної дуги з азотом. Далі плазмовий струмінь формується в щілину перетворювачем потоку.
Технологія термоупрочнения заснована на впливі низькотемпературної плазми на поверхню обода колеса. Конструкція плазмотрона дозволяє за один прохід обробляти гребінь і частина поверхні катання, тобто область колеса, найбільш піддану зносу, це так звана область бічного зносу raquo ;. Нагрівання металу виробляється в g - області до температури, що не приводить до утворення оплавленого шару. Охолодження здійснюється на повітрі і за рахунок тепловідводу металом колеса.
На рис. 2.2.3.1. представлено поперечний переріз обода колеса, підданого плазмовій обробці, на якому травленням виявлена ??зміцнена зона. Ця зона має вигляд безперервної смуги шириною до 70 мм, що охоплює частину поверхні катання (до 35 мм) і гребеня (до 35 мм). Максимальна товщина зміцненого шару - 5 мм.
Рис. 2.2.3.1. Поперечний шліф обода термоупрочненного колеса
Структура і властивості термоупрочненного колеса.
При дослідженні мікроструктури термоупрочненного і перехідних шарів виявлено п'ять ділянок з різним типом мікроструктури (рис. 2.2.3.2.):
Тонкий поверхневий шар з аустенітної структурою товщиною до 20 мкм (рис. 2.2.3.2 а). Шар міцно пов'язаний з металом колеса, не відшаровується. Спостерігається проростання голок фермообразного мартенситу вглиб даного шару. Його твердість трохи нижче, ніж у прилеглого шару з голчастою структурою. Визначити точне значення мікротвердості не представляється можливим через малу товщини шару. Електронно-мікроскопічне дослідження показало п?? ісутствіе в цьому шарі нітридних фаз, що утворилися в результаті насичення поверхневих шарів металу азотом, внаслідок особливостей технології плазмової обробки. Та обставина, що поблизу поверхні є шар аустеніту, дозволяє припустити, що вміст азоту в поверхневому шарі може досягати 1.5-2.0% вагу.
Шар зі структурою нізкоотпущенного пакетного мартенситу з мікротвердістю H m 0,981=500 - 740 Н/мм 2 (рис. 2.2.3.2 б). Ширина цього шару досягає 1 мм. Тонка структура цього шару включає дві складові - двойнікованние пластини і більш тонкі рейки мартенситу. Усередині двойнікованних кристалів мартенситу спостерігаються дисперсні частинки карбідів розміром 50-100 мкм.
Рис. 2.2.3.2. Зміна мікроструктури зі збільшенням товщини термоупрочненного шару
а) на товщині до 20 мкм, б) 0.1 мм, в) 1.0 мм, г) 7.0 мм (збільшення в 500 разів).
Область неоднорідною проміжної структури, що представляє собою суміш ділянок троостомартенсіта з H m 0,981=420 Н/мм 2 і мартенситу з H m 0,981=610 Н/мм2. Ширина цього шару також до 1 мм (рис. 2.2.3.2 в).
Проміжна структура троостосорбіта з H m 0,981=300 - 390 Н/мм 2 шириною до 1 мм плавно переходить до основного металу.
Структура основного металу колеса - сорбіт відпустки з ділянками фериту по межах зерен (H m 0,981=300 - 320 ...
