Опыт использования порошковых проволок производства ООО «ТМ.ВЕЛТЕК» при ремонте и постройке вагонов железнодорожного транспорта

Голякевич А.А., Нестыкайло В.В. ООО «ТМ.ВЕЛТЕК», Украина

Доповідь на VI Міжнародній партнерській конференції EuroTrain «Сучасний рухомий склад: пріоритети, інновації, перспективи», 6–11 червня 2016 р. Одеса, Україна.

С целью увеличения ресурса и надежности эксплуатации подвижного состава железнодорожного транспорта международной и ведомственной нормативной документацией (1; 2) введено требование к повышению твердости наплавленных поверхностей ответственных деталей до 240-300 НВ для грузовых вагонов и не менее 450 НВ для пассажирских и рефрижераторных вагонов.
     Нормативно-технологическая документация железнодорожного транспорта разрешает применять для износостойкой наплавки деталей вагонов порошковые проволоки марки WELTEC-H250-RM, WELTEC-H290, WELTEC-H490 и ПП-АН180МН. Эти проволоки используют для наплавки следующих деталей: надрессорная балка; боковая рама; корпус буксы; пятник; корпус автосцепки; замок; балочка центрирующая; корпус поглощающего аппарата; плита поддерживающая; хомут тяговый; плита упорная; конус нажимной; планка поддерживающая; тарель и клин буферного комплекта.

     Для повышения качества ремонта литых деталей вагонов, изготовленных по ГОСТ 977-88 и ГОСТ 22703-91, были разработаны, испытаны и внедрены в производство наплавочные порошковые проволоки марок WELTEC-H250-RM, WELTEC-H290 и WELTEC-H490, которые позволяют повысить износостойкость наплавленных поверхностей. Что обеспечивает в межремонтный период надежную и безопасную эксплуатацию подвижного состава.
     Как показали исследования износостойкости наплавленного металла порошковой проволокой деталей подвижного состава железнодорожного транспорта (3), комплексное легирование наплавленного металла

повышает абразивную износостойкость наплавленного слоя деталей за счет применения таких элементов как Mn, Si, Ni, которые существенно повышают прочность матричной фазы. Применение Cr, Mo, Ni повышает стойкость переохлажденного аустенита, в результате чего при охлаждении наплавленного слоя образуются низкотемпературные дисперсные продукты распада аустенита с повышенной твердостью – бейнит, тростит или сорбит. Такие элементы как Nb, V, Ti, Al обеспечивают дисперсное упрочнение вследствие образования дисперсных карбидов и нитридов - VC, VN, TiC, TiN, AlN. Проведенные исследования показали, что порошковая проволока марки WELTEC-H290 имеет более высокую износостойкость среди других порошковых проволок, обеспечивающих твердость наплавленного слоя 240-300 НВ, при наплавке деталей вагонов.

     При наплавке ударных и тяговых поверхностей большого и малого зубьев корпуса автосцепки, а также замыкающей поверхности замка применяют порошковую проволоку марки WELTEC-H290, которая обеспечивает твердость наплавленного слоя 240-300 НВ. Опыт проведения наплавки деталей автосцепного устройства с 2006 года в соответствии с требованиями типового технологического процесса ЦВ-0072 показал, что указанная порошковая проволока обеспечивает высокое качество наплавки с высокой износостойкостью.

     Порошковая проволока WELTEC-H290 является универсальной, то есть может применяться при наплавке как открытой дугой (самозащитная) так и в среде углекислого газа. Она обладает высокой стойкостью против образования дефектов наплавленного металла (пор). Самозащитная проволока позволяет применять более простое и надежное сварочное оборудование. Не требуется резервуаров для хранения и коммуникаций для подачи углекислого газа, и отсутствуют расходы на его приобретение. Также эта проволока значительно упрощает процесс автоматизации наплавки, что доказывает разработка Установки для автоматической наплавки зубьев корпуса автосцепки К 07.08 (разработка ПКТБ ЦВ УЗ, рисунок 6).

     Наличие в составе самозащитной проволоки раскислителей и модификаторов обеспечивает качественную микроструктуру наплавленного металла, что повышает его устойчивость против образования трещин и износостойкость.
     Проволока WELTEC-H290 обеспечивает хорошие сварочно-технологические свойства: стабильное мягкое горение сварочной дуги, качественное формирование валиков наплавленного металла, легкую отделимость шлаковой корки. Эту проволоку изготавливают и поставляют диаметром от 1,2 мм до 2,8 мм, что позволяет выбрать оптимальную технологию наплавки и оборудование для всей номенклатуры ремонтируемых деталей.
     Такие детали тележки как надрессорная балка и боковая рама, а также пятник рамы вагона подвергаются значительным износам при эксплуатации вагона и требуют больших затрат при проведении ремонта. Применение порошковых проволок марки WELTEC-H250-RM и WELTEC-H290 для наплавки изношенных поверхностей указанных деталей позволяет значительно повысить ресурс эксплуатации и уменьшить затраты на ремонт вагонов.
     При значительных износах деталей тележек, которые требуют проводить наплавку четырех и более слоев, рекомендовано применять WELTEC-H250-RM, которая в 3-4 слое дает твердость до 270 НВ, а проволока WELTEC-H290 в 3-4 слое наплавки обеспечивает твердость около 300 НВ, что усложняет механическую обработку деталей.

     Пятник рамы вагона во время эксплуатации подвергается большим нагрузкам и интенсивному абразивному износу, что приводит к большому объему наплавочных работ при его ремонте. Для повышения производительности и качества наплавки пятника целесообразно применять Установку для наплавки пятников грузовых вагонов КТ-102 (разработка ПКТБ ЦВ УЗ, рисунок 7) с использованием самозащитной порошковой проволоки WELTEC-H250-RM диаметром 2 мм.
     Совместно с ДП «Укрспецвагон» была разработана технология наплавки корпуса буксы колесной пары порошковой проволокой марки WELTEC-H290 диаметром 1,2 мм, которая успешно применяется и на других вагоноремонтных предприятиях. Эта технология обеспечивает проведение наплавки на минимальных режимах сварки (I_св=110-170 А, U=22-26 В), что позволяет снизить тепловложение во время наплавки и предотвратить возникновение значительных сварочных напряжений, что дает возможность предотвратить возникновение деформаций посадочных поверхностей под роликовые подшипники, тем самым избежать отбраковки наплавленных деталей.
     Современные требования к повышению межремонтных сроков эксплуатации вагонов до 4 лет ставят задачу повысить износостойкость и качество наплавки изношенных поверхностей деталей, которые работают в условиях высоких динамических нагрузок и сильного абразивного износа. Наплавка изношенных поверхностей деталей порошковой проволокой марки WELTEC-H290 с повышенной твердостью и износостойкостью позволяет решить поставленную задачу и дает значительный экономический эффект.
     При ремонте пассажирских вагонов в вагонном депо Бахмач и других вагоноремонтных предприятиях широкое применение получила порошковая проволока WELTEC-H490, которая обеспечивает твердость наплавленного слоя не ниже 450 НВ, для наплавки ударных и тяговых поверхностей большого и малого зубьев корпуса автосцепки, а также замыкающей поверхности замка и буферных клиньев.
     Для сварки кузова вагона при ремонте и постройке новых вагонов, с целью повышения качества сварки и производительности труда, целесообразно применять сварочную порошковую проволоку марки FCW-TMW7 диаметром 1,2мм, которая имеет международную сертификацию и достойно зарекомендовала себя в кораблестроении при сварке конструкционных низколегированных сталей. Сварку этой проволокой проводят з защитой дуги в углекислом газе (СО₂) или в смеси газов М21 (Аr + 15-25% СО₂) по ДСТУ ISO 14175. Механические характеристики наплавленного металла этой проволокой при сварке в нижнем пространственном положении (РА) приведены в таблице 1.

Таблица 1

Защитный газ	Временное сопротивление разрыву Gв, Н/мм2	Предел текучести Gт, Н/мм2	Удлинение δ5, %	Удельная вязкость КСV при минус 20°С, Дж/см2
СО2	640	480	24	110
Аr+18%СО2	580	470	26	160

 

При ремонте железнодорожных путей металлургических предприятий, качественные результаты показали порошковые проволоки марок ВЕЛТЕК-Н351 и WELTEC-H230. Для наплавки рельс и остряков (наконечников) стрелочных переводов применяли самозащитную порошковую проволоку марки ВЕЛТЕК-Н351 диаметром 1,6 мм. Анализ физико-механических свойств металла, наплавленного этой порошковой проволокой, показывает, что они близки к значениям свойств термоупрочненных рельсов (предел текучести – 860 МПа, временное сопротивление – 1070 МПа, относительное удлинение – 9,5 %, относительное сужение – 28,0 %, ударная вязкость – 40,0 Дж/см², твердость – 350 НВ). А для наплавки крестовин применяли самозащитную порошковую проволоку марки WELTEC-H230 диаметром 2,0 мм. При глубине износа крестовин более 6 мм сначала производят наплавку буферного слоя порошковой проволокой марки WELTEC-H215surf диаметром 2,4 мм, а затем наносят упрочняющий слой проволокой WELTEC-H230 диаметром 2,0 мм. Указанные проволоки могут успешно применяться для ремонтных работ на магистральных путях «Укрзалізниці» и при этом давать значительный экономический эффект.
     За годы сотрудничества с вагоноремонтными предприятиями ООО «ТМ.ВЕЛТЕК» изготовила и поставила вагоноремонтным предприятиям «Укрзалізниці» более 3 тысяч тонн высококачественной порошковой проволоки для износостойкой наплавки и сварки деталей вагонов.
     Учитывая требования Кабинета Министров Украины а также Дирекции Совета по железнодорожному транспорту стран Содружества о переходе на международные стандарты качества сварки, ООО «ТМ.ВЕЛТЕК» оказывает содействие ПКТБ ЦВ «Укрзалізниці» в разработке технологических инструкций (WPS) по износостойкой наплавке порошковой проволокой деталей вагонов железнодорожного транспорта согласно требований международных стандартов ISO.  

Библиография

1. Инструкция по сварке и наплавке грузовых вагонов ЦВ-201-2015. – М., 2015.
2. "Інструкції по зварюванню та наплавленню при ремонті вантажних вагонів та контейнерів" ЦВ-0019. – К.,2006.
3. Артемчук В.В., д.т.н., Дніпропетрівський національний універсітет залізничного транспорту ім. В. Лазоряна, Малінов Л.С., д.т.н., проф., Приазовський державний універсітет, Студент М.М., д.т.н., проф., Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, Нівінський А.І., заступник директора, Нестикайло В.В., головний технолог, ДП «ПКТБ ЦВ Укрзалізниці». «Порівняльний аналіз зносостійкості металу, який наплавляють порошковими дротами на деталях рухомого складу залізничного транспорту». Вагонный парк №12 (93) / 2014 – с. 8-11.
4. В.В. Нестикайло, В.А. Зайдулін, В.П. Краснюков, А.В. Хилько. Відновлення литих деталей вантажних вагонів. Металлургія. Технології & Обладнання, №15-16, 29.08.2011 р.