Алмалыкский филиал НИТУ МИСИС, Алмалык, Узбекистан

Э. С. Набиев, доцент кафедры металлургии, канд. техн. наук, эл. почта: nes.2406@mail.ru

Предложена наплавка железнодорожных рельс с дефектами поверхности катания одним широкослойным валиком. Это обосновано тем, что сталь, из которой изготавливают рельсы, относится к группе плохосвариваемых металлов, и применение однопроходной наплавки не только повышает производительность процесса восстановления, но и позволяет получить высокое качество металла в околошовной зоне (ОШЗ). Для выполнения однопроходной наплавки выбран многоэлектродный способ, позволяющий вести наплавку на большой тепловой мощности с рассеянным тепловложением в основной металл. Изучена структура основного металла и выявлены характерные дефекты поверхности катания. Для рельсов с глубокими дефектами предложена двухслойная наплавка. В качестве сварочных материалов использованы низколегированная проволока марки Св-08ХНМ и флюс АН-60. Представлены результаты по структурообразованию в ОШЗ и качеству металла, полученного как при однослойной, так и двухслойной однопроходной наплавке. Установлено, что принятая тепловая мощность процесса наплавки и увеличение числа наплавляемых слоев до двух способствует образованию мелкозернистой структуры в зоне термического влияния, что служит резервом повышения усталостной прочности основного металла. Наплавленный металл имеет ферритно-перлитную структуру твердостью 27–30 HRC. Металл с такой твердостью характеризуется высокой сопротивляемостью термомеханическим повреждениям, а необходимая износостойкость будет достигнута при эксплуатации за счет наклепа поверхности катания рельса. В качестве наплавочного оборудования предложено использовать обычный сварочный трактор, переделанный на одновременную подачу четырех проволок в зону наплавки.

1. Гадалов В. Н., Кутепов С. Н., Губанов О. М., Филонович А. В. и др. Мониторинг с оценкой состояния рельсовой стали на различных этапах ее эксплуатации // Известия ТулГУ. 2023. Вып. 3. С. 258–263.
2. Шур Е. А., Борц А. И., Сухов А. В., Абдурашитов А. Ю. и др. Эволюция повреждаемости рельсов дефектами контактной усталости // Вестник ВНИИЖТ. 2015. № 3. С. 3–9.
3. Шипицин С. Я., Бабаскин Ю. З., Короленко В. П., Золотарь Н. Я. Новые рельсовые и колесные стали для железнодорожного транспорта недалекого будущего // Металл и литье Украины. 2013. № 6 (241). С. 29–33.
4. Solano-Alvarez W., Fernandez Gonzalez L., Bhadeshia H. K. D. H. The effect of vanadium alloying on the wear resistance of pearlitic rails // Wear. 2019. Vol. 436-437. Р. 1–6.
5. Jabłonska M., Lewandowski F., Chmiela B., Gronostajski Z. Advanced heat treatment of pearlitic rail steel // Materials. 2023. Vol. 16. Р. 1–16.
6. Ferreira V. M., Mecozzi M. G., Petrov R. H., Sietsma J. Microstructure development of pearlitic railway steels subjected to fast heating // Materials & Design. 2022. Vol. 221. Р. 1–12.
7. Воробьев Г. Г., Берзин М. М., Куминов Е. С., Бульканов С. А. Оборудование для механизированной наплавки и сварки элементов верхнего строения пути // Сварочные и наплавочные технологии на железнодорожном транспорте : сб. тр. ВНИИЖТ. 2008. С. 59–63.
8. Гудков А. В., Берзин М. М., Лозинский В. Н. Основные направления и результаты разработок отделения сварки за 60 лет // Сварочные и наплавочные технологии на железнодорожном транспорте : сб. тр. ВНИИЖТ. 2008. С. 3–29.
9. Берзин М. М., Пурехов А. Н., Филиппов А. Н., Крикунов В. В. Состояние и проблемы восстановления наплавкой дефектных рельсов и высокомарганцовистых крестовин стрелочных переводов // Сварочные и наплавочные технологии на железнодорожном транспорте : сб. тр. ВНИИЖТ. 2008. С. 49–58.
10. Пат. 2693252 РФ. Способ ремонта эксплуатационных повреждений поверхности катания головки железнодорожного рельса / Головачев А. А. ; заявл. 28.05.2018 ; опубл. 01.07.2019, Бюл. № 19.
11. Пат. 2708126 РФ. Способ устранения дефекта смятия и износа головки рельсов в зоне сварного стыка электродуговой наплавкой / Неживляк Д. А., Габитов А. Г., Неживляк А. Е., Бачурин С. Н. ; заявл. 08.04.2019 ; опубл. 04.12.2019, Бюл. № 34.
12. Nezhivlyak D., Nezhivlyak A., Grechneva M. Electric arc surfacing of defective plots of rails in the area of electrocontact welded joint // X International Scientific and Practical Conference «Innovations in Mechanical Engineering» (ISPCIME-2019). 2019. Vol. 297. Р. 1–6.
13. Клименко Ю. В. О ремонте деталей наплавкой // Техника в сельском хозяйстве. 1996. № 9. С. 12–14.
14. Ткаченко О. Г. Наплавка рельсов с поверхностной закалкой головки по всей длине // Новое в сварке на железнодорожном транспорте : сб. тр. ВНИИЖТ. 1963. Вып. 260. С. 128–143.
15. Шейнман Е. Л., Меликов В. В., Бродянский М. О. Структура рельсовой стали после многоэлектродной наплавки // Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции «Современные методы термической, химико-термической обработки и поверхностного упрочнения деталей машин и инструментов». — Ташкент : ТГТУ, 1994. С. 11.
16. Меликов В. В. Многоэлектродная наплавка. — М. : Машиностроение, 1988. — 140 с.
17. ГОСТ Р 51685–2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. — Введ. 01.07.2014.
18. ГОСТ 8233–56. Сталь. Эталоны микроструктуры. — Введ. 01.07.1957.
19. ГОСТ 5639–82. Сталь и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. — Введ. 01.01.1983.
20. ГОСТ 9013–59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. — Введ. 01.01.1969.
21. Кузнецов Р. В., Громов В. Е., Иванов Ю. Ф., Кормышев В. Е. и др. Градиенты структуры, фазового состава и дислокационной субструктуры рельсов при сверхдлительной эксплуатации // Известия АлтГУ. 2022. № 1(123). С. 44–50.
22. Кормышев В. Е., Жаворонкова Е. Ю., Рубанникова Ю. А., Громов В. Е. и др. «Белые» слои на поверхности рельсов // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2020. № 1(31). С. 1–4.
23. Кравцов Т. Г. Электродуговая наплавка электродной лентой. — М. : Машиностроение, 1978. С. 97–101.
24. Петров Г. Л. Неоднородность металла сварных соединений. — М. : Металургиздат, 1974. — 187 с.