СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ Российский патент 2018 года по МПК B23P6/00 E01B7/28 B23K9/04 B23K101/26 

Изобретение относится к технологии восстановления методом электродуговой наплавки изношенных в процессе эксплуатации железнодорожных стрелочных переводов, в частности рамных рельсов и остряков.

Известный способ восстановления стрелочного перевода (патент Российской Федерации №2382695, МПК В23Г 6/00, В23К 9/04. Е01В 31/18), по которому осуществляют зачистку изношенной поверхности до чистого металла, ее нагрев и наплавку электродуговым методом послойно на полную глубину изношенной поверхности с превышением номинального размера поверхности катания рельсы на величину припуска на механическую обработку. При снижении рабочей температуры осуществляют дополнительный нагрев наплавляемого участка изношенной поверхности рельса. Затем производят естественное охлаждение и механическую обработку восстановленной поверхности рельса.

Недостатком известного способа является то, что необходимость дополнительного нагрева приводит к дополнительным затратам, что усложняет и снижает качество проведения восстановительных работ. Кроме этого, увеличивается время проведения работ.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ (патент UA 92114) восстановления изношенных поверхностей стрелочных переводов, при котором изношенную поверхность зачищают, нагревают, наплавляют электродуговым методом, после чего охлаждают и осуществляют механическую обработку восстановленной поверхности. На участке, где находится изношенная поверхность, фиксируют магнитный захват. Наплавку осуществляют периодическим поперечным обратно-поступательным перемещением сварочной тележки. Процесс контролируется модульным блоком микропроцессорного управления с цифровой обработкой сигналов, который поддерживает заданный режим.

В сравнении с аналогом этот способ дает возможность увеличить качество и безопасность восстановления изношенных поверхностей стрелочных переводов, а также повысить срок их эксплуатации за счет увеличения износоустойчивости восстановленной поверхности.

Однако недостатками известного способа следует отметить недостаточную надежность восстановленных элементов из-за возникновения во время наплавки значительных внутренних напряжений, которые вызывают деформацию, холодные трещины и, как следствие, происходит излом элементов стрелочных переводов.

В основу изобретения поставлена задача по усовершенствованию технологии ремонта изношенных поверхностей стрелочных переводов, а именно улучшить качество, надежность и срок эксплуатации восстановленных элементов стрелочных переводов. Эта задача решается за счет технического результата, который состоит в значительном снижении внутренних напряжений, улучшении структуры наплавленного слоя и увеличение износоустойчивости восстановленной поверхности элементов стрелочных переводов.

Для достижения вышеуказанного результата в способе восстановления изношенных поверхностей стрелочных переводов, состоящий из операций по нагреву, наплавке электродуговым методом изношенных поверхностей остряка и рамного рельса стрелочного перевода, последующего охлаждения и механической обработки восстановленных поверхностей, согласно изобретения, изношенные поверхности остряка и рамного рельса нагревают до расчетной температуры, которую поддерживают на протяжении всего времени наплавки, причем, наплавку выполняют многослойную, а именно накладывают буферный и износостойкий слои, при этом материал буферного слоя обладает демпферным свойством, причем наплавку остряка выполняют после наплавки соответствующего рамного рельса, а место его наплавки принудительно изгибают и фиксируют, после чего выполняют проковку износостойких слоев всех наплавленных поверхностей и осуществляют их черновую механическую обработку, кроме того, после наплавки весь наплавленный участок стрелочного перевода накрывают теплоизоляционным материалом для медленного охлаждения, при этом скорость охлаждения регулируют с помощью электрического нагревателя и контролируют на протяжении всего времени охлаждения, далее выполняют чистовую механическую обработку и проводят дефектоскопию восстановленных поверхностей стрелочного перевода. Кроме того, изношенные поверхности остряка и рамного рельса нагревают до заданной температуры многофакельной газовой горелкой. Причем, наплавленные поверхности остряка и рамного рельса контролировано охлаждают до заданной температуры с помощью электрического нагревателя.

В результате сравнительного анализа предлагаемого способа восстановления изношенных поверхностей стрелочных переводов с прототипом установлено, что они имеют следующие общие признаки:

- изношенную поверхность остряка и рамного рельса зачищают;

-нагревают;

- наплавляют электродуговым методом;

- охлаждают;

- осуществляют механическую обработку восстановленной поверхности;

а также отличительные признаки:

- изношенные поверхности остряка и рамного рельса нагревают до расчетной температуры, которую поддерживают на протяжении всего времени наплавки;

- наплавку выполняют многослойную, а именно накладывают буферный и износостойкий слои;

- материал буферного слоя обладает демпферным свойством;

- наплавку остряка выполняют после наплавки соответствующего рамного рельса, а место его наплавки принудительно изгибают и фиксируют;

- выполняют проковку износостойких слоев всех наплавленных поверхностей и осуществляют их черновую механическую обработку;

- после наплавки весь наплавленный участок стрелочного перевода накрывают теплоизоляционным материалом для медленного охлаждения;

- скорость охлаждения регулируют с помощью электрического нагревателя и контролируют на протяжении всего времени охлаждения;

- выполняют чистовую механическую обработку и проводят дефектоскопию восстановленных поверхностей стрелочного перевода.

- изношенные поверхности остряка и рамного рельса нагревают до заданной температуры многофакельной газовой горелкой.

- наплавленные поверхности остряка и рамного рельса контролировано охлаждают до заданной температуры с помощью электрического нагревателя

Таким образом, предлагаемый способ восстановления изношенных поверхностей стрелочных переводов имеет новые операции, новую последовательность выполнения операций, и новые условия.

Между отличительными признаками имеется причинно-следственная связь.

Благодаря тому, что восстанавливаемые поверхности перед наплавкой проверяют ультразвуковой дефектоскопией, исключается возможность появления холодных трещин в следствии внутренних дефектов наплавленных элементов.

За счет того, что места наплавки остряка и рамного рельса перед наплавкой нагревают многофакельной газовой горелкой или электрическими средствами и поддерживают температуру на протяжении всего времени наплавки, достигается качественное сплавление основного металла с материалом наплавки и наплавленный слой не выкрашивается при эксплуатации восстановленного элемента.

Благодаря тому, что наплавка выполняется многослойной, а именно накладывают вначале буферный слой, а затем износостойкие слои, и при этом материал буферного слоя имеет демпферное свойство, то это предотвращает распространение трещин из поверхностного слоя в основной металл.

Благодаря тому, что наплавку остряка выполняют после наплавки соответствующего рамного рельса, а место его наплавки сначала изгибают и фиксируют, обеспечивается укрытие остряка возле его острия, и не происходит его деформация после окончания обработки.

Благодаря тому, что выполняют проковку наплавленных слоев снимаются внутренние напряжения, возникающие после наплавки и предотвращается деформация наплавленных элементов.

Благодаря тому, что весь наплавленный участок стрелочного перевода накрывают теплоизоляционным материалом для медленного охлаждения, при этом температуру охлаждения регулируют с помощью нагревателя и контролируют на протяжении всего срока охлаждения, создаются условия медленного охлаждения и недопущения образования закалочных структур, внутренних трещин и деформаций.

Благодаря тому, что выполняют чистовую механическую обработку и проводят дефектоскопию поверхностного слоя восстановленных поверхностей стрелочных переводов, стало возможным проверять их на отсутствие поверхностных трещин.

Исключение из указанной совокупности признаков отличительного признака не обеспечивает поставленного технического результата.

Техническое решение имеет изобретательский уровень потому, что предлагаемая технология для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Заявляемое техническое решение не известно из уровня техники, поэтому оно является новым.

Заявляемое техническое решение промышленно применимо, так как его исполнение не представляет трудностей.

Таким образом, заявляемому решению может быть представлена правовая охрана потому, что оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.

Сущность предложенного способа состоит в следующем.

Сначала проводят визуальный контроль и обмер изношенных участков элементов стрелочных переводов, Затем выполняют ультразвуковую дефектоскопию на наличие внутренних дефектов и отбирают пригодные для восстановления элементы стрелочных переводов. После чего, выполняют подготовку изношенных поверхностей элементов к наплавке. Производят механическую зачистку всех поверхностных дефектов на этих элементах, и уже зачищенные элементы тщательно проверяются на отсутствие поверхностных трещин и других дефектов с помощью цветной дефектоскопии. При этом глубина механической зачистки не должна превышать 10 мм от поверхности качения остряка или рамного рельса. При наличии трещин и отслоений глубиной больше чем 10 мм наплавка остряка или рамного рельса запрещена.

Далее наплавляемые поверхности разбивают на сектора и нагревают специальной многофакельной газовой горелкой до расчетной температуры. Одновременно поверхность двух секторов. Заданную расчетную температуру нагревания поддерживают на протяжении всего последующего процесса наплавки.

Наплавку зачищенных элементов выполняют электродуговым методом и осуществляют ее многослойно, а именно наплавляют сначала буферный слой, а потом износостойкие слои. При этом буферный слой выполняют из материала, который имеет демпферное свойство. Наплавку рамного рельса и остряка осуществляют последовательно секторами. Для буферных слоев применяют самозащитную порошковую нержавеющую проволоку для сварки и наплавки марганцевосодержащих, и тяжело сварочных сталей, а износостойкую наплавку выполняют основной самозащитной порошковой проволокой для ремонта и наплавки дефектных участков рельсовых путей или специальными покрытыми наплавочными электродами с наложением горизонтальных валиков возвратно-ступенчатым способом. Также следует отметить, что наплавка остряка выполняется после наплавки соответствующего рамного рельса, а место его наплавки сначала изгибают и фиксируют по специальной схеме для исключения его деформации после окончания процесса восстановления.

Перед наплавкой каждого следующего валика ранее наплавленный металл зачищают от шлаков и проковывают, что упрочняет наплавленный слой и снимает внутренние напряжения возникающие при наплавки. После наплавки каждого участка выполняют предварительную черновую механическую обработку (шлифование «по горячему»).

Для обеспечения медленного охлаждения наплавленного остряка и рамного рельса, для уменьшения внутренних напряжений и предотвращения образования хрупких закалочных структур, все наплавленные участки укутывают термоволокном. Для осуществления медленного подогрева наплавленного элемента на протяжении всего времени охлаждения используют электрический нагреватель. После охлаждения восстановленных элементов, производят окончательную чистовую механическую обработку (шлифование) восстановленных элементов в размер.

На заключительном этапе восстановления элементов выполняют контроль их геометрических размеров согласно техническим условиям или стандартам, которые регламентируют механические и геометрические параметры остряка и рамного рельса, с помощью специальных измерительных инструментов. Наплавленные элементы должны быть проверены на наличие дефектов в зоне наплавки дефектоскопией.

Из всего вышеизложенного видно, что реализация способа восстановления изношенных поверхностей стрелочных переводов в соответствии с формулой изобретения исключит образование хрупких закалочных структур и минимизирует внутренние напряжения наплавки, что поднимет качество, надежность и срок эксплуатации элементов стрелочных переводов.

Изобретение может быть использовано при восстановлении методом электродуговой наплавки изношенных в процессе эксплуатации железнодорожных стрелочных переводов, в частности рамных рельсов и остряков. Выполняют многослойную наплавку путем наложения буферного слоя из материала, обладающего демпферным свойством, и износостойких слоев. Выполняют проковку каждого наплавленного слоя и осуществляют их черновую механическую обработку. Наплавку остряка выполняют после наплавки соответствующего рамного рельса. Место наплавки остряка принудительно изгибают и фиксируют. Скорость охлаждения после наплавки регулируют с помощью электрического нагревателя и контролируют на протяжении всего времени охлаждения. После чистовой механической обработки проводят дефектоскопию восстановленных поверхностей стрелочного перевода. Способ обеспечивает снижение внутренних напряжений, улучшение структуры наплавленного слоя и увеличение износостойкости восстановленной поверхности элементов стрелочных переводов. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ восстановления изношенных поверхностей стрелочных переводов, включающий нагрев, наплавку электродуговым методом изношенных поверхностей остряка и рамного рельса стрелочного перевода, последующее охлаждение и механическую обработку восстановленных поверхностей, отличающийся тем, что нагрев изношенных поверхностей остряка и рамного рельса осуществляют до расчетной температуры, которую поддерживают на протяжении всего времени наплавки, при этом выполняют многослойную наплавку путем наложения буферного слоя из материала, обладающего демпферным свойством, и износостойких слоев с выполнением проковки каждого слоя и его черновой механической обработки, причем наплавку остряка выполняют после наплавки соответствующего рамного рельса, место наплавки остряка принудительно изгибают и фиксируют, а после наплавки весь наплавленный участок стрелочного перевода накрывают теплоизоляционным материалом для медленного охлаждения, при этом скорость охлаждения регулируют с помощью электрического нагревателя и контролируют на протяжении всего времени охлаждения, а затем выполняют чистовую механическую обработку и проводят дефектоскопию восстановленных поверхностей стрелочного перевода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев изношенных поверхностей остряка и рамного рельса до заданной температуры проводят многофакельной газовой горелкой.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контролируемое охлаждение наплавленных поверхностей остряка и рамного рельса до заданной температуры осуществляют с помощью электрического нагревателя.