Безперекосна робота мостових кранів

       Вплив твердості на зносостійкість поверхонь, схильних до дії абрази-ву (корунду), показаний на рисунок 17. За одиницю прийнята зносостійкість поверхні з HV 500 (~HRC 45). Підвищення твердості на кожні 500 одиниць HV збільшує зносостійкість у 10 разів [17].

Рисунок 17. Залежність зносостійкості від поверхневої твердості 

       Сучасна технологія має у своєму розпорядженні  ефективні способи підвищення поверхневої  твердості: цементація і обробка  ТВЧ (HV 500—600); азотування — (HV 800— 1200); берилізація (HV 1000—1200); дифузійне хромування (HV 1200— 1400); плазмове наплавлення твердими сплавами (HV 1400—1600); борування (HV 1500—1800); бороціанування (HV 1800—2000) і ін.

Термічна обробка  ходових коліс

       Ходові  колеса кранів групи режиму роботи 5М і 6М служать кілька місяців, якщо вони неправильно встановлені і погано термічно оброблені. Одночасно з ходовими колесами зношуються рейки.

       Поверхні  катання і реборди термічно обробляються: гартуються, щоб уникнути швидкого зносу ходового колеса. Застосовують об'ємне загартування або сорбітизацію. Об'ємне загартування полягає в тім, що все колесо гартується, а при сорбітизації - загартовується тільки поверхня катання. Сорбітизація виконується на спеціальних машинах. Сорбітизаційна машина (рисунок 18) являє собою ванну, заповнену водою, куди вставляється колесо на опорні ролики. Нижній опорний ролик приводний і обертається з визначеною швидкістю, яка може змінюватися. Опускається у ванну тільки обід. Перед сорбітизацією проводять нормалізацію і відпуск. У термічному цеху колеса встановлюють на спеціальні візки і подають у нагрівальну піч, де вони нагріваються   до   температури   840- 860 °С. У печі колесо залежно від розмірів знаходиться від 1 до 2 год. Потім колесо подають на сорбітаційну установку, де його обертають від 1,5 до 4 хв. Після цієї операції колеса попадають в електропіч, де проходить відпуск у плині 3—4 год при 480—520 °С. Далі колеса проходять природне охолодження повітрям. НВ дорівнює 269.. .361 при цьому. Для конічного ходового колеса твердість повинна бути не нижче 350 НВ.

Рисунок 18. Сорбітаційна машина 

       В таблиці 1 за Ковальським Б. С. [14] наведено жорсткості ходових коліс.

Таблиця 1. Жорсткості ходових коліс

       Основними причинами виходу з ладу ходових  коліс є знос реборд при перекосі крана відносно кранових рейок і неправильна установка коліс (у плані) щодо моста. Зносостійкість коліс підвищують, виготовляючи їхні заготівки суцільнокатаними із сталі 75 або 65 Г з доріжкою катання, сформованою загартуванням на сорбіт. Є наступні дані про терміни служби коліс, загартованих ТВЧ та із сорбційними ободами [17].

       Для коліс невеликого діаметра може бути застосоване об'ємне загартування з  наступним відпуском.

Хімічна обробка ходових  коліс

       Значне  місце в технології підвищення зносостійкості коліс займають оксидування й фосфатирование. Оксидування - це штучне створення оксидної плівки. На сталі формується пориста плівка окису заліза Fe₃O₄ малі товщини (до 3 мкм), що має малу твердість і гарне зчеплення з основою. Вона добре втримує змащення, запобігає заїданню й, руйнуючись, утворить тонкий абразив, що сприяє прироблянню. Плівку одержують різними шляхами: хімічним, електрохімічним, термічним і термохімічним. Часто захисні плівки товщиною до 0,3 мм одержують електрохімічним шляхом - методом глибокого анодирування. Стовщення плівки відбувається як за рахунок проникнення вглиб деталі, так і за рахунок нарощування на поверхні. Таким чином, збільшується розмір деталі.

       Прогресивним  способом хімічної обробки поверхонь  обіду колеса є фосфатування - формування плівки з нерозчинних фосфорнокислих солей. Плівка формується  при  температурі  близько 100 ^о С у середовищу  розчину. Товщина плівки досягає 50 мкм (при цьому розміри деталі міняються слабко), вона міцно зчеплена з основою, жаростійка (до 600 ^о С), стійка до впливу кислот, що втримуються в змащенні, має низьку твердість і високу пористість. Плівка просочується маслом, що містить твердосмазочные добавки, і добре захищає деталі от задира.

       Одним з ефективних способів хімічної обробки  поверхонь є сульфидування, що полягає в збагаченні поверхневих шарів сталевих коліс сіркою. Сульфидування проводять у рідкої, твердої або газової серосодержащих середовищах. Воно може бути ряд-, середньо- і високотемпературним (150-450, 540-580, 850-950  С відповідно). У залежності от складу сірчистого середовища, температури й тривалості процесу вбрання з Fe, Fe₂ утворяться й інші залізосіркові з'єднання. Рідке сульфидування здійснюється в соляних ваннах. Глибина сульфидированного шаруючи досягає 50 мкм.

       Різновидом  сульфидирования є сульфоцианирование, при якому поверхня одночасно насичується  сіркою, азотом, вуглецем при температурі 540-580  С у рідкому середовищу. Застосовується й сульфидирование у твердому середовищі порошку сірчистого заліза. Шорсткість у минулих сульфидирование поверхонь значно вище вихідної, трохи збільшуються розміри деталей. У процесі експлуатації сульфідна плівка, менш міцна, чим основний метал, легко руйнується й відокремлюється, запобігаючи схоплюванню. Сульфідний шар і м'які малоабразивні продукти зношування мають високу адсорбційну здатність й активують молекули масла. Завдяки таким властивостям приробітку прискорюється, і швидко встановлюється рівноважна шорсткість із високим класом, що наближається до 9-10 класів. Цікаво, що по мер зношування металу під впливом температури й тиску атоми сірки дифундують углиб поверхні, підвищуючи антифрикційні властивості. У результаті насичений сіркою шар значно перевищує первісний по своїм противоизносным властивостях. Сульфоцианирование, на додаток до сульфидированию, не тільки прискорює приробітку, але й істотно підвищує зносостійкість за рахунок підвищення твердості й усталостной міцності.

       До  сучасних методів створення захисних плівок на поверхнях коліс ставиться  хімічний вплив газового середовища при певних значеннях температури й тиску (іноді із застосуванням пучків прискорених іонів). Прикладом такого методу є створення на поверхні міцно пов'язаного з основою шаруючи дисульфіду молібдену. Для цього на деталь наноситься електролітичним шляхом шар молібдену. Потім поверхня при певній температурі й тиску обдувають парами сірки. Дисульфід молібдену, що утвориться в хід поверхневої реакції, міцно зв'язується з основою й утворить надійне твердозмащуване покриття. Якщо потім поверхня бомбардувати прискореними іонами, то кристали дисульфіду молібдену площинами найменшого опору зрушенню встановлюються паралельно поверхні деталі, і коефіцієнт тертя по такій поверхні близький до нуля (аномально низьке тертя). Другим прикладом такого способу створення покриття є формування на поверхні тонкої алмазної плівки, що володіє найвищою зносостійкістю. У цьому випадку спеціально підготовлена поверхня деталі при відповідній діаграмі фазової рівноваги вуглецю значеннях температури й тиски обдувається одним з вуглеводнів. На поверхні утвориться тонка (до 10 мкм) плівка вуглецю у вигляді алмаза.

Наплавлення зносостійких шарів

       Це  один з найпоширеніших  способів відновлення зношеної поверхні коліс  крана. Різноманітні методи наплавлення  розрізняються джерелами теплової енергії, способами захисту наплавленного металу, рівнем автоматизації. Однак всі види наплавлення мають загальні металургійні й фізико-хімічні основи. До них ставляться розплавлювання наносимого металу із частковим розплавлюванням поверхневого шару, перемішування розплавів, кристалізація.

       Найбільше поширення одержало електродугове  наплавлення, здійснювана ручним і  напівавтоматизованим способами. При  механізованому наплавленні замість  окремих електродів застосовується згорнута в бухту дріт або електродна стрічка. Найчастіше використається наплавлення під шаром флюсу. Порошковий флюс, безупинно подаваний у зону дуги, утворить над швом жужільну оболонку, що через низьку теплопровідність зменшує швидкість охолодження наплавленого матеріалу, що сприяє нормалізації структури, а також захищає шов від окислювання, запобігає розбризкування металу, частка якого у шві коливається від 30 до 65 %, що погіршує властивості захисного шару й робить їх значною мірою  випадковими величинами. Якість покриття помітно поліпшується, коли виключається контакт наплавляемого матеріалу з киснем повітря. Для цього процес проводять у середовищі вуглекислого газу, аргону і їхніх сумішей. Цікавий високоефективний метод наплавлення порошковим дротом, що представляє собою тонку трубку зі сталі із запресованої в ній порошковою сумішшю, що забезпечує одержання необхідного складу наплавляемого шаруючи.

       Застосування  плазменно-дугового розряду замість  звичайного електродугового дозволило  істотно знизити шкідливий вплив  подплавления основного матеріалу. Тут можливі різні варіанти подачі наплавляемого матеріалу в зону наплавлення: подача дроту, проплавление заздалегідь покладеної, вдмухування наплавляемого порошку разом з потоком плазми. Останній метод кращий, оскільки дозволяє повністю автоматизувати процес. 

Напилювання покриттів з порошкових матеріалів

       Цей метод є одним з найбільш ефективних способів створення зносостійких шарів  на поверхні кочення колеса. Якщо у  високотемпературний струмінь газу подати частки порошку або краплі розплаву, то при зіткненні з поверхнею вони деформуються й міцно прикріплюються до деталі. Існують два різновиди такої технології: газоплазменное напилювання й електричне напилювання. При газоплазменном методі тепло виділяється в результаті спалювання суміші пального газу з киснем, при електричному методі джерелом тепла є електрична дуга. Для газопламенного напилювання в кустарних умовах виробництва використають звичайні газові пальники, що забезпечують плавлення й розбризкування матеріалу дроту, що подається в зону смолоскипа. Як  джерело високотемпературного й швидкісного струменя зручно використати плазмотрон. У цьому випадку напыляемый порошок подається в струмінь плазми. Є й електродугові пристрої, у яких через зону плавлення в дуговому розряді двох дротових електродів вдувається стиснене повітря. Струмінь розпеченого повітря разом із краплями розплаву направляється на поверхню деталі.

       Іншим варіантом нагрівання матеріалу, що напиляється є використання індукційних струмів високої частоти, які виникають у дроті, що проходить через охолоджуваний соленоїд, що генерує високочастотне електромагнітне поле. Через котушку продувається струмінь повітря, що підхоплює краплі  дроту, що розплавилося, і вдаряє їх об поверхню деталі.

       Напилювання широко застосовується для відновлення  форми зношених деталей. Більшу роль грає підготовка поверхні під напилювання. Поверхня повинна бути добре очищена від забруднень, мати шорсткість і пористість. Це гарантує гарне зчеплення наносимого матеріалу з основою. Поверхні знежирюють за допомогою промивання в розчинниках (бензин, бензол, ацетон і т.д.). Для усунення дефектів поверхневої структури використається обробка струменем абразиву (пескоструивание).

       Останнім  часом  для нанесення зносостійких твердосплавних покриттів використається метод детонаційного напилювання. Установка для детонаційного напилювання нагадує кулемет, що стріляє порціями розігрітого порошку. У замкнуту камеру згоряння, до якої прикріплюється стовбур, подається суміш кисню й горючого газу (ацетилен, пропан-бутан й ін.). Стовбур направляють на поверхня, що напилюється. Через завантажувальний отвір у камеру подається порошок. Суміш підпалюється електричною іскрою й вибухає. Розпечені частки разом із продуктами згоряння вдаряються об оброблювану поверхню й закріплюються на ній. Температура часток у момент удару досягає 4000  С. Частота пострілів - 3-4 у секунду. Недоліком методу є нерівномірний розподіл матеріалу по поверхні, що усувається шляхом оздоблювальної обробки шліфуванням. Покриття мають високу твердість і зносостійкістю. Зношування знижується до 10 разів.

Механічне зміцнення поверхонь

       Залучають простота й дешевина цього методу. Тут використається явище значного росту границі текучості, а отже, і твердості матеріалу, при високому ступені пластичної деформації - деформаційне зміцнення. Метод реалізується шляхом обкатування поверхонь роликами або кульками, вигладжування сферичними алмазними наконечниками, обробки струменем із дрібних сталевих або скляних кульок (дробеструивание). Крім зміцнення, поверхня вигладжується, помітно знижується висота шорсткості. Вершини виступів стають більше пологими, і контакт переходить із пластичного в пружний стан. Можливо також заліковування поверхневих дефектів (мікротріщин). Все це істотно підвищує усталостную зносостійкість, знижує строк приробляння.