Спосіб виготовлення вагонної осі колісної пари залізничного транспорту

1. Спосіб виготовлення вагонної осі колісної пари залізничного транспорту, який включає послідовні операції гарячої деформації ливарної заготовка, охолодження її до температури нижче температури фазового перетворення 590 °С, нормалізації, правки при температурі 700-600 °С, рівномірного охолодження, чорнової механічної обробки, попереднього ультразвукового контролю, попередньої чистової механічної обробки, ущільнення шляхом прокачування роликами, прикінцевої механічної обробки отриманих чистових осей та їх ультразвукового і магнітного контролю, який відрізняється тим, що формування заготовки U 1 3 складові перетворилися в аустеніт. Для уникнення крупнозернистої структури при кристалізації фериту необхідно охолоджувати заготовки від температури Аr1 до вказаних в пропозиції 300-500 С з підвищеною швидкістю, а вже це вимагає додаткових методів контролю температурного режиму виробництва, наприклад спеціального програмного забезпечення. Найбільш близьким за своєю суттю та ефектом, що досягається, і який приймається за прототип, є відомий спосіб виготовлення вагонної вісі колісної пари залізничного транспорту, що включає послідовні операції гарячої деформації ливарної заготовки, охолодження її до температури нижче температури фазового перетворення 590 С, нормалізації, правки при температурі 700-600 С, рівномірного охолодження, чорнової механічної обробки, попереднього ультразвукового контролю, ущільнення шляхом прокачування роликами, прикінцевої механічної обробки отриманих чистових осей та їх ультразвукового і магнітного контролю [див. Осі для рухомого складу залізниць колії 1520мм. Технічні умови (ГОСТ 31334-2007, IDT). [Чинний від 2007-06-08]. -М.: Стандартінформ, 2008]. Основним недоліком цього відомого способу виготовлення вагонної вісі колісної пари залізничного транспорту є висока ймовірність виникнення браку під час виробництва на етапі гарячої деформації ливарної заготовки. Даний недолік пояснюється наступним. Згідно з вимогами ГОСТ 313342007 гаряча деформація може бути здійснена будь-яким із нижчевказаних методів: радіальноротаційним деформуванням, гвинтовою прокаткою або куванням (вільним або штамповим). Як показує практика, тільки метод кування завдяки великим навантаженням на метал дозволяє усунути («заварити») невеликі внутрішні дефекти ливарних заготовок, що оброблюються, наприклад тріщини, мікропорожнини тощо. Інші два метода такого результату не забезпечують: метод гвинтової прокатки залишає 30% заготовок з внутрішніми дефектами, а метод радіально-ротаційного деформування, крім наявності вказаних дефектів, не сприяє зміцненню металу до нормативного показника ступеня укову не нижче 3 з балом зернистості не нижче 5. Враховуючи те, що наявність браку виявляється лише під час ультразвукового контролю на завершальному етапі виготовлення чорнової осі, тобто після проходження майже половини виробничого циклу та значних фінансовотрудових витрат, застосування методів гвинтової прокатки та радіально-ротаційного деформування є економічно недоцільним. Наступним недоліком відомого способу виготовлення вагонної вісі колісної пари залізничного транспорту є те, що він не передбачає операції точного визначення центру заготовки відносно її повздовжньої осі безпосередньо перед чорновою механічною обробкою. Відповідно до відомого способу, визначення центру заготовки з наступним виконанням на її торцях центруючих отворів здійснюють вже після чорнової механічної обробки («обдирки»). При такій послідовності дій дуже важко досягти належної якості обробленої заготовки, 55396 4 оскільки відсутність точного центрування призводить до нерівномірної обробки її поверхні. Відомо, що показники ступеня укову металу при формуванні чорнової заготовки, природно, в незначній мірі відрізняються в різних ділянках її поверхні, і щоб отримати єдиний показник (не менше 3 згідно з нормативами), даються технологічні припуски діаметром не менше діаметра кінця чорнової осі. За таких обставин відсутність точного центрування заготовки перед токарною обробкою призводить до нерівномірної обдирки із залишком ділянок металу з недостатнім ступенем укову. Також недоліком відомого способу виготовлення вагонної вісі колісної пари залізничного транспорту є невизначеність початкової форми профільної заготовки. Так, при формуванні гвинтовою прокаткою або радіально-ротаційним деформуванням профільна заготовка виходить циліндричної форми одного діаметру за довжиною, що збільшує трудоємність подальшого механічного її перетворення у ступеневу форму. Ще одним недоліком відомого способу виготовлення вагонної вісі колісної пари залізничного транспорту є те, що він не передбачає наявності припусків по діаметру підматочини чистової осі. Даний недолік полягає в наступному. Відсутність вказаних припусків різко погіршує споживчі властивості виготовлених осей як самостійної продукції, тобто без комплектування їх колесами. В цьому випадку у замовника осей без припусків можуть виникнути проблеми із посадкою на них різних типів коліс з різним діаметром маточин. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу виготовлення вагонної вісі колісної пари залізничного транспорту за рахунок підвищення його загальної продуктивності та зниження виробничого браку шляхом формування профільних заготовок методом кування і додаткового введення технологічної операції їх центрування перед загальною чорновою механічною обробкою, а також технологічної операції етапу їх центрування перед чистовою механічною обробкою. Рішення поставленої задачі досягається тим, що у відомому способі виготовлення вагонної вісі колісної пари залізничного транспорту, який включає послідовні операції гарячої деформації ливарної заготовка, охолодження її до температури нижче температури фазового перетворення 590 С, нормалізації, правки при температурі 700-600 С, рівномірного охолодження, чорнової механічної обробки, попереднього ультразвукового контролю, попередньої чистової механічної обробки, ущільнення шляхом прокачування роликами, прикінцевої механічної обробки отриманих чистових осей та їх ультразвукового і магнітного контролю, згідно з пропозицією, формування заготовки здійснюють методом кування з утворенням профільної заготовки круглого перерізу до ступеня укову металу не нижче 3 з балом зернистості не нижче 5, а перед чорновою механічною обробкою додатково виконують операцію визначення центру заготовки шляхом чотирьохкратного перекочування останньої на 90 на гладкій горизонтальній поверхні з нанесенням суворо горизонтальної лінії на її тор 5 55396 цях після кожного разу перекочування з утворенням мальованого прямокутника між вказаними лініями, перетин діагоналей якого визначається як центр заготовки, що співпадає з її поздовжньою віссю, а після чорнової механічної обробки перецентрують заготовку аналогічним описаному способом. У випадку, коли чистова вісь виступає як самостійний товар, вона має припуски по діаметру підматочини. Виконання операції гарячого деформування методом кування дозволяє суттєво знизити ймовірність браку за рахунок усунення більшості внутрішніх дефектів профільних заготовок, а отже є технологічно виправданим і економічно обґрунтованим. Додаткове уведення етапу точного визначення центру заготовки перед чорновою механічною обробкою дозволяє повністю вилучити з поверхні оброблюваної деталі не «обідрані» ділянки, а також отримати єдиний для всієї оброблюваної поверхні показник ступеня укову металу не менше 3. При цьому запропонований прийом чотирьохкратного перекочування заготовки на 90 на гладкій горизонтальній поверхні з нанесенням суворо горизонтальної лінії на її торцях після кожного разу перекочування та визначення центру заготовки на перетині діагоналей мальованого прямокутника, що утворюється між вказаними лініями, дозволяє здійснити операцію центрування з максимальною точністю, просто і швидко з використанням найпростішого обладнання, наприклад, штангельрейсмуса. За цих умов операція центрування вже обробленої заготовки має контрольний характер (перецентрування) і дозволяє максимально точно визначити місце для виконання центральних торцевих отворів. В цілому забезпечується підвищення продуктивності виробництва на етапі чорнової механічної обробки. Припуски на діаметр підматочини чистової осі залишають для забезпечення якісної посадки на неї коліс у випадку, коли вісь передається замовнику як самостійна продукція. Це значно підвищує споживчі властивості готових виробів і певним чином сприяє розширенню асортименту виробництва. Таким чином, уся сукупність суттєвих ознак запропонованого рішення забезпечує досягнення технічного результату. Запропонований спосіб виготовлення осей залізничного рухомого складу здійснюють так. Металеву ливарну заготовку квадратного перетину піддають гарячій деформації до отримання профільної заготовки методом кування і охолоджують до температури нижче температури фазового перетворення 590 С. Після формоутворення відрізають прибутки з торців у розмір. Потім отриману профільну заготовку із зміцненим металом до ступеню укову не менш 3 та з величиною зерна Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 металу не більше номеру 5 спочатку нормалізують, а потім правлять при температурі 700-600 С і рівномірно охолоджують. Перед початком чорнової механічної обробки визначають центр заготовки, для чого її попередньо розташовують на гладкій горизонтальній поверхні, чотири рази перекочують на 90 , виконуючи за допомогою штангельрейсмуса горизонтальну лінію на торцях після кожного разу перекочування, та знаходять центр заготовки на перетині діагоналей прямокутника, що утворився між проведеними лініями. Після цього виконують чорнову механічну обробку («обдирку»), перецентрування і нарізання центральних різьбових отворів. Потім здійснюють ультразвуковий контроль, попередню чистову механічну обробку, ущільнення шляхом прокачування роликами в шийках, передпідматочинах, підматочинах, середній частині осі, а також в гантелях переходу від одних частин до інших, остаточну чистову механічну обробку, під час якого підматочини шліфують під конкретну маточину колеса, або залишають припуск, якщо вісь без коліс передається замовнику. Завершальним етапом виробництва є ультразвуковий і магнітний контроль готової продукції. Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці. Спосіб виготовлення вагонної вісі залізничного транспорту, що пропонується, не містить у своєму складі жодних технологічних процесів, які неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, зокрема, у галузі металургійної промисловості, отже, є прийнятним для промислового застосування; має технічні та інші переваги перед відомими аналогами через запропоновані технологічні удосконалення, що підтверджує можливість досягнення технічного результату об'єктом, що заявляється; у відомих джерелах інформації не виявлено подібних способів виготовлення осей з указаною в пропозиції сукупністю суттєвих ознака, а тому вважається таким, що може отримати правовий захист. До основних технічних переваг запропонованого способу виготовлення вагонної вісі залізничного транспорту, у порівнянні з прототипом, можна віднести наступне: - зменшення ймовірності отримання браку за рахунок усунення більшості внутрішніх дефектів профільних заготовок методом кування; - підвищення якості оброблених профільних заготовок та продуктивності їх виробництва за рахунок додаткового центрування заготовок безпосередньо перед чорновою механічною обробкою; - покращення техніко-експлуатаційних характеристик чистових осей за рахунок можливості виконання припусків на діаметр їх підматочин для якісної посадки коліс із різним діаметром маточин. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601