Плазменная технология

Абсолютное большинство деталей тягово-подвижного состава (ТПС) утилизируются не по причине выработки усталостной прочности, а из-за геометрического изнашивания в сопряжениях пар трения.

Например, гильза цилиндра ДВС до начала усталостного разрушения, если она не имеет брака заготовки, способна отработать ресурс 3...5 миллионов километров, но достаточно часто она не способна пройти и 300 тысяч по причине абразивного износа и электрохимической коррозии и, вследствие этого, снижения компрессии в дизеле.

Оси колесных пар, чаще всего, выбраковываются по причине фреттинг-износа посадочных мест подшипников и бандажей колес, при этом ресурс работоспособности оси остается еще не менее 90%.

Аналогичная ситуация — ресурс деталей практически на порядок выше их износостойкости — соблюдаются для большинства пар трения. Это, например, такие дорогостоящие изделия, как плунжера ТНВД дизелей, распределительные и коленчатые валы, клапаны, поршни, тяжело нагруженные подшипники скольжения деталей подвески агрегатов, детали автосцепки и др.

У большинства изношенных деталей, возможно, восстановить номинальный размер контактной поверхности практически без уменьшения усталостной прочности самой детали, ведь основное требование при этом — не изменить структуру изношенной поверхности, т.е. нанести новое покрытие, не нагревая деталь более 200^оС.

В полной мере этому условию удовлетворяют процессы плазменного напыления покрытий. Несмотря на то, что температура плазмы составляет 10.000...20.000^оС (в зависимости от используемых плазмообразующих газов), металлическое покрытие можно нанести даже на бумагу.

Плазменная технология позволяет создавать покрытия из высоколегированных сплавов, керамики, керметов, полимеров, металлополимеров, керамополимеров, позволяя не только решать задачи по восстановлению геометрических размеров деталей, но и обеспечивать увеличение их ресурса за счет применения более качественных сталей или металлокерамики в зоне износа, что фактически является модернизацией деталей и узлов.

Направление восстановление и защиты деталей и узлов подвижного состава методом плазменного напыления и наплавки.

Восстановления осей колесных пар с использованием сверзвукового высокоэнергетического плазменное напыление покрытий (СВЭП).

Этот процесс существенно отличается от используемых в настоящее время в промышленности и на транспорте процессов электродуговой и плазменной металлизации высокой энергетической мощностью — до 160 kWи высокой кинетической энергией частиц напыляемого материала покрытия. В результате использования процесса СВЭП адгезионная и когезионная прочность напыленного покрытия повышается в 3...5 раз. Производительность — до 20 кг/час напыленного покрытия.

Утилизация оси происходит по причине фреттинг-износа двух шеек. Наплавка поверхности запрещена по техническим условиям. Оригинальная технология СВЭП (была представлена на рассмотрение ВНИИЖТа и получила положительную оценку) позволяет восстанавливать оси колесных пар, получая на выходе отремонтированную деталь с ресурсом не меньше ресурса новой детали при стоимости процесса ~ 30% от цены нового изделия.

Организация располагает одной установкой мощностью 60кВт, реализующей процесс СВЭП, позволяющей восстанавливать до 270 осей в год.

При выделении денежных средств в размере 700.000 Евро на создание установки повышенной мощности, а также средств автоматизации (манипулятора) и специализированного металлообрабатывающего оборудования, производительность возрастет до 10000 осей в год.

Справка: На 1.02.2003 стоимость новой вагонной оси для Куйбышевской ж.д. составляла 8123 рубля, стоимость восстановления оси 2400 руб.

Восстановление цилиндров и блоков компрессоров

Данная технология включает расточку внутреннего диаметра компрессорного блока на единый размер, последующее плазменное напыление подготовленной поверхности высокопрочным материалом, повторную расточку на размер и заключительную хонинговку.

Стоимость процесса восстановления компрессорного блока от 30-50% от стоимости нового при не меньшем ресурсе.

Наша организация располагает специализированной установкой напыления и станочным парком, позволяющим восстанавливать до 720 блоков в год.

При выделении денежных средств в размере 30.000 Евро на создание модернизацию установки, а также средств автоматизации (манипулятора) и изготовление специализированного шлифовально-хонинговального оборудования, производительность возрастет до 4800 блоков в год.

Восстановление коленвалов компрессоров, двигателей внутреннего сгорания

Утилизация происходит по причине износа шеек вала. Наплавка поверхности запрещена по техническим условиям. Восстановление геометрии и увеличение износостойкости производится методом плазменного напыления.

Износостойкость увеличивается в 2-3 раза.

Справка: стоимость нового коленвала ДВС «КАМАЗ» составляет 38 т.р, стоимость восстановления 8,9т.р. на 12.2007г.

Плазменная наплавка и различные виды электродуговой наплавки применяются для восстановления деталей автосцепки, крестовин рельс, различных валов и осей, подверженным ударным нагрузкам и не боящихся значительных термических воздействий. Качество восстановления зависит от состава наплавляемого материала и режимов наплавки.

Достаточно просто осуществляется процесс восстановления плунжеров ТНВД, обеспечивая износостойкость в 3...10 раз большую, чем новый плунжер, за счет применения уникального Ni-Cr-B-Siсплава, клапанов газораспределительного механизма дизелей и кулачков распределительного вала, но опорные шейки распредвала восстанавливаются только по технологии СВЭП.

Производительность этого процесса значительно меньшая, чем при напылении, но прочность сцепления наплавленного слоя наивысшая среди всех способов восстановления.

	Технология восстановления шатунов Предусматривает операции по восстановлению бронзовой втулки, расточке нижней головки шатуна, напыления дополнительного слоя на внутреннюю поверхность отверстия нижней головки шатуна под вкладыши, и последующую хонинговку отверстия.   Стоимость восстановленных шатунов находится в пределах 40% от стоимости новых. Ресурс не меньше, чем у новой детали.

Технология плазменная закалка поверхности гребней колесных пар

Среди упрочняющих технологий плазменная является относительно новой, интенсивно развивающейся в последние годы. Особенности плазменной поверхностной закалки — кратковременность процесса нагрева и возможность создания условий охлаждения, обеспечивающих высокую интенсивность процессов формирования закаленного приповерхностного слоя с сохранением исходной структуры и свойств сердцевины металла.

Технология плазменной поверхностной закалки обеспечивает увеличение надежности и долговечности колесных пар тягового и подвижного состава. Интенсивность изнашивания гребней колесных пар с плазменным упрочнением значительно ниже, чем у серийных (в 2,5-3 раза).

Технология закалки колесных пар обеспечивает две отличительные особенности, способствующие улучшению механических свойств: снижению коэффициента трения в контакте гребня с боковой поверхностью рельса и повышению трещиностойкости материала колеса в зоне плазменного упрочнения. Кроме того, проведение плазменной поверхностной закалки колесных пар осуществляется без выкатки их из-под локомотива.

При выделении денежных средств в размере 800.000 Евро на создание специализированной установки, а также средств автоматизации (манипулятора) и специализированного металлообрабатывающего оборудования, производительность возрастет до 8000 втулок в год.