Железнодорожная крестовина из марганцовистой стали

 

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3441482/22-02 (22) 12 02.82 (46) 30.01.84 Бюл. М, 4 (72) Г.М.Воробьев, M.E. Р ябчий, Т.З.Гайворонская, H.Ì.Aïòåêàðü и A.A.Ñèìîí (71) Днепропетровский ордена Трудово. го Красного Знамени металлургический институт (53) 621.746 ° 58 (08 8 ° 8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 628995, кл. В 2 D 27/04, 1977.

2. Повьпаение качества отливок металлургического оборудования и эффективности технологических процессов их производства, Тезисы докл. респ. научи.-техн. конф., 15-16 ноября 1978, с 31.

ÄÄSUÄÄ 1969943 А

3(5Н В 220 27 04 Е 01 В7 10 (54) (57) ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ КРЕСТОВИНА .

ИЗ МАРГАНЦОВИСТОй СТАЛИ, содержащая усовики и сердечник, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повыаения эксплуатационной стойкости и снижения стоимости, она выполнена из стали типа 120 ГЗЛ и на рабочей поверхности с выемками глубиной (0,05-0,2)5, протяженностью на усовиках (12,8-13)5 и на расстоянии от математического центра крестовины на сердечнике (14,8-15)S на усовиках — (3,8-4)S (где б — ширина усоника), заполненными наплавлейным слоем высокомарганцовистой стали типа Г13Н4.

1069943

50-0

Микротрещины в слое основы

2,8

1150

3,5

Изобретение относится. к производству железнодорожных стрелочных переводов, в частности к конструкции железнодорожных крестовин.

Известна железнодорожная крестовина, полученная заливкой в литейную 5 форму расплавленной стали Г13Л и последующим охлаждением 7-12 град/мин.

Поверхности катания охлаждают со скоростью 80-500 град/минl(lg .

Недостаток укаэанной желеэнодорож-(() ной. крестовины — большой расход дефицитного ферромарганца на ее изготовление, фактически неоправданный условиями работы. Высокое сопротивление ударным нагрузкам, которое является, отличительной особенностью стали Г13Л, требуется только на тех участках острия и усовиков, которые подвержены большим ударным нагрузкам и, соответственно, наибольшему износу при эксплуатации.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является железнодорож. ная крестовина, содержащая усовики и сердечник. Крестовину получают заливкой стали в форму, кристаллизацией и охлаждением в форме до . 150.-200ОС, выбивкой, охлаждением до комнатной температуры, зачисткой до формовочной смеси отбойными мо- ЗО лотками, нагревом под закалку до

1050-1100ОС, выдержкой в печи при этой температуре в течение 3-3,4, 2 ч, последующей закалкои в воде, обрезкой литниковой системы, выпрям- 35 лением закаленной крестовины на прессе„ фрезеровкой поверхности катания крестовины для уцаления обезуглероженного слоя 2 .

К недостаткам относятся сильный 4() износ поверхности катания острия и усовиков крестовины в начальный период эксплуатации, пока поверхностные слои не получат достаточного наклепа, и склонность к образованию . 5 выкрашиваний на их поверхности катания при длительной эксплуатации, а также большой расход дефицитного ферромарганца для изготовления этих крестовин, ° Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости железнодорожной крестовины и снижение ее стон мости !

Поставленная цель достигается тем, что железнодорожная крестовина из марганцовистой стали, содержащая усовики и сердечник, выполнена иэ стали типа 120 ГЗЛ и на рабочей поверхности с выемками глубиной (0,050,2)5, протяженностью на усовиках (12,8 -13)5. и на расстоянии от математического центра крестовины на сердечнике (14,8-15)5, на усовиках(3,8-4)5 (где 5 — ширина усовика), заполненными наплавленным слоем высокоМарганцовистой стали типа Г13Н4 °

На фиг. 1 изображен наплавленный участок крестовины, вид сверху; на фиг. 2 — разрез А-A на фиг. 1.

Крестовина состоит из сердечника 1 и усовиков 2 и имеет выемку 3 под наплавку в теле крестовины 4.

На изготовление цельнолитой железнодорожной крестовины расходуется

1800 кг дефицитной дорогостоящей стали Гадфильда (Г13Л) . Такой расход неоправдан условиями работы крестовины, в которых изнашиваются только участки повышенных ударных нагрузок °

Использование в качестве основного материала для изготовления крестовин среднемарганцовистой стали типа

130ГЗЛ обусловлено ее сравнительно низкой стоимостью и распространенностью. Для заплавки выемок, выфрезерованных в местах повышенных ударных нагрузок, достаточно 4-5 кг стали Г134Н. При глубине выемки меньшей 0,05 ширины усовика толщина слоя наплавки иэ высокомарганцовистой стали недостаточна для того, чтобы защитить от деформации при эксплуатации материал основы иэ среднемарганцовистой или углеродистой стали. В результате этого возможно развитие трещин в материале основы у границы соприкосновения ее с наплавкой. При глубине выемки 0,2 ширины усовика создается конструкционное прослабление и повышается опасность излома ее по выемке .

Оптимальную глубину наплавленного рабочего слоя определяют опытным испытанием крестовин на прессе для рихтовки при нагрузке 5 тыс.т. Результаты испытаний приведены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

1069943

Продолжение табл, 1

1400

Конструкционное прослабление, излом

1350

600

Для определения оптимальных пределов наплавленного рабочего слоя, обеспечивающих высокую эксплуатационную стойкость, которая определяется механическими свойствами, степенью износа и сроком службы железнодорожных крестовин, проводят серии сравнительных испытаний двухслойных и серийных крестовин на рихтовочном прессе и подъездных путях. Для опреде ления оптимальной протяженности и местоположения наплавленного рабочего слоя замеряют износ усовиков и сердечника на различном расстоянии от математического центра крестовин (ИЦК) после пропуска по ним

70 млн.т. груза. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

Величина износа

Крестовина сердечника, мм от МЦК

260 520 780 1000 11000 1 5 2 8 5 2

0 0,5 2 3 1

Базовая

Предлагаемая 5 3,5 3 1 0

50 ходстве механических свойств материала наплавки (Г13Н4) над свойствами литой стали Г13Л вЂ” материалом изготовления серийных крестовин. Ударная вязкость, т.е ° основной показатель пластичности наплавленного материала, возврастает на 17% по сравнению с материалом литой стали, предел прочности — на 10%, относительное удилинение — на 12-13% .

Способ опробован на отливке кре- . стовины Р50 из среднемарганцовистой стали 120 ГЗЛ, которую заливают в собранную из верхней и нижней опок форму. Отливка остывает в форме в теМаксимальную стойкость под нагрузкой показывают рабочие слои, нап 15 лавленные толщиной 7-14 мм, Уменьшение глубины наплавки приводит к более быстрому разрушению материала основы в результате образования мик.ротрещин у границы соприкосновения 20 ее с наплавкой. Увеличение глубины наплавки более 14 мм также сокращает время эксплуатации. Причина излома в данном случае — конструкционное прослабление крестовины. 25

Протяженность и ограничение выемок под иацлавку ограничиваются оптимальными размерами износа от колес подвижного состава в процессе зксплу-ЗО атации.

8. 5,8 4,5. 1,5 0

Из табл. 2 следует, что максимальный износ сердечника отстоит от М11К иа расстоянии 260 мм и снижается до 0 на расстоянии 1100 мм от МЦК.

На усовиках величина максимального износа находится также на расстоянии

260 им от МЦК, снижаясь до 0 на расстоянии 650 мм от МЦК и на расстоянии 300 мм в сторону горла крестовины. сопоставление данных,табл. 2 60 показывает, что износ наплавленного рабочего слоя меньше износа соответствующих элементов листов литой железнодорожной крестовины на 303 и более. Это свидетельствует о превосусовиков, мм в сторону против горла крестовины

МЦК

300 260 260 520 650

1069943

I Составитель Т.Королева

Редактор A.Ëåæíèíà Техред B.далекорей . Корректор С.,Шекмар

Заказ 11616/16 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 чение 6 ч, после чего форму выбивают на выбивной решетке. Затем отливку крестовины подвергают обрубке: прошивают отбойным молотком отверстия, и различные выемки очищают от формовочной земли. Затем отливку под- 5 вергают термообработке: выдержка при 86.0О в течение 3-4 ч и охлаждение на воздухе. Выемки, предназначенные для заплавки, фрезеруют твердосплавными пластинами Т5К10. Нап- 10 лавку выполняют порошковой проволокой (С 0.,13 М 13-15%, Si « 0,8%, М 2 5 3%, Р 0 035%, 5 0 033

Т 0,4-0,64 специально подобранным режимом и скоростью подачи прово- 5 локи.

Пробная проверка материала, вырезанного иэ наплавки, показывает, что механические свойства материала наплавки превосходят свойства литой стали Г13Л, Ударная вязкость стали

Г13Л (материал наплавки) 2,4МДж/м

2 а стали Г13ЛЗН (литая сталь) 1,82,0 МДж/м2, т.е. основной показатель пластичности наплавленного материала возрастает на 17% по сравнению с материалом литой стали. Предел прочности возрастает на 10%, относительное удлинение — на 12-13%. Испытания наплавленной крестовины на излом на прессе показывают, что такая крестовина разрушается вне участков наплавки. При искусственном деформировании крестовины на прессе вплоть до ее разрушения не наблюдается откалывания материала наплавки.

Результаты испытаний показывают, что эксплуатационная стойкость указанных крестовин выше эксплуатационной стойкости крестовины из стали

Г13Л. Аналогично изготавливают крестовины из углеродистой стали. Отличие ог среднемарганцовистой крестовины заключается только в термообработке.

Для одной крестовины массой 0,6 т снижение ее стоимости составит

74,8 руб.