Изготовление деталей автосцепного устройства

Автосцепное устройство относится к основным и ответст­венным частям вагона. Оно предназначено для соединения (сцеп­ления) вагонов и локомотивов, удержания их на определенном расстоянии друг от друга, передачи и смягчения действия про­дольных (растягивающих и сжимающих) усилий, развивающихся во время движения в поезде и при маневрах.

Литые детали автосцепного устройства отливают из стали, выплавляемой в мартеновских или электрических печах. Кроме деталей поглощающего аппарата, литые детали автосцепного уст­ройства делятся на две группы. К первой относятся корпус ав­тосцепки, тяговый хомут, передний и задний упоры, а ко второй — замок, займодержатель, подъемник замка, валик подъемника, центрирующая балочка и кронштейны.

Корпус автосцепки отливают из низколегированных сталей ма­рок 20ГФЛ, 20ФЛ-У и 20ГЛ-Б. Стали должны иметь химический состав (%): углерода 0,17—0,25, марганца 1,2—1,5% (20ФЛУ 0,8— 1,2); кремния 0,2—

0,5; хрома, никеля и меди не более 0,03; фос­фора и серы не более 0,04. В сталь 20ГФЛ и 20ФЛ-У вводят добавки ванадия 0,06—0,13%. Минимальные значения механических харак­теристик всех этих сталей для деталей первой группы составляют: временное сопротивление 539 МПа, относительное удлинение 18%, относительное сужение 25%, ударная вязкость при температуре 20 °С 0,49 МДж/м², при 60 °С 0,245 МДж/м². Детали первой груп­пы, отлитые из стали 20ГЛ-5, подвергают закалке и отпуску. Во всех остальных случаях — нормализуют (иногда с отпуском). Корпуса и горловины корпуса поглощающих аппаратов отливают из стали, марки и химический состав которой показаны в таблице 1.

Отливки подвергают закалке и отпуску, после чего механи­ческие свойства стали должны быть не менее: предел текучести 490 МПа; временное сопротивление разрыву 657 МПа; относитель­ное удлинение 10%; относительное сужение 20%; ударная вяз­кость при 20°С 0,29 МДж/м².

Основания корпусов и стержни отливают из стали 20Л или 25Л и нормализуют. Клинья и конусы штампуют из стали 30 с последующей цементацией или нитроцементацией, закалкой и от­пуском; шайбы — из сталей 40, 45, 58 или 38ХС с закалкой и отпуском.

Маятниковые подвески штампуют из стали СтЗ, Ст5, 38ХС; упорные плиты — из стали 38ХС или 45 или отливают из стали 20Л; поддерживающие планки и стяжные болты изготовляют из стали марки СтЗ. Технология литья корпуса автосцепки из стали 20ГЛ-Б в песчаную форму заключается в следующем. Формовка двух моделей в опоке (рис.4) осуществляется с отделкой формы, с продувкой, установкой и наколкой газоотво­дов, постановкой предохранительных шаблонов. В нижнюю полу­форму устанавливают стержни для получения в отливке полостей после заливки металлом. Для ускорения процесса охлаждения зон, где располагаются утолщенные части детали, в них разме­щают холодильники, препятствующие образованию различных де­фектов (трещин, раковин, утяжин). Взаимное положение нижней полуформы с верхней фиксируется штырями, вставляемыми в спе­циальные отверстия опок. Их жесткое соединение обеспечивается стягиванием фасонными скобами.

Форму, в которой детали располагаются горизонтально, за­ливают расплавленным металлом (температура 1480—1580°С) из ковша вместимостью 30 т. Эта операция выполняется на заливоч­ном участке цеха. Расплавленный металл заливают в форму через литниковые чаши. Транспортировать залитую форму можно не ра­нее чем через 10 мин после окончания заливки, что позволяет металлу несколько затвердеть. Чтобы избежать коробления и образо­вания трещин в отливке, ее выдерживают в форме, пока тем­пература не снизится примерно до температуры 500 °С.

Формовочную смесь, стержни, холодильники, каркасы и от­ливки из опок удаляют на выбивном участке с использованием инерционных решеток. Вибрация решеток, возникающая при враще­нии вала с неуравновешенным грузом, приводит к разрушению фор­мовочной смеси в опоках и просыпанию ее либо непосредственно в бункер, либо на ленту транспортера и далее в бункер.

Литники и заливы, а также прибыли удаляют с помощью га­зокислородных резаков и кувалды. Затем отливки подвешивают на цепной конвейер и направляют в дробеструйную камеру, где на специальных установках с помощью чугунной дроби их очищают.

Таблица 1

Марка стали	Содержание элементов, %
C	Mn	Si	Cr	Ni	Cu	S	P
не более
30ГСЛ-Б   32Х06Л-У	0,25-0,35 0,25-0,35	1,20-1,60 0,50-0,90	0,20-0,50 0,20-0,42	0,30 (не более) 0,50-0,80	0,4 0,3	0,04 0,04

Рис.4. Литейная форма для корпуса автосцепки:

1-нижняя полуформа; 2-верхняя полуформа; 3-газоотвод-стояк; 4-стержни;

5-литниковая чаша; 6-прибыль; 7-газоотвод-прокол; 8-верхняя опока;

9-нижняя опока; 10-формовочная земля; 11-холодильник; 12-литниковая система

 

После очистки детали осматривают, выявляют и устраняют дефекты. Разрешается заваривать вертикальные трещины сверху и снизу в углах зева со стороны большого зуба, не выходящие (с учетом разделки) на горизонтальные плоскости наружных ре­бер.

Выплавка дефектов, заварка, обрубка и зачистка осущест­вляются с помощью газокислородной резки, электродуговой свар­ки, шлифовальных машинок и пневматических зубил. Для улучшения структуры металла отливок и снятия внут­ренних напряжений детали автосцепного механизма и корпус автосцепки подвергают термообработке при установленных режи­мах. Например, при закалке с последующим отпуском на входе печи поддерживается температура 840—860°С, а во второй зо­не нагрева и на выходе 940—960 °С. Температура в печи для от­пуска деталей находится в диапазоне 600—650 °С. Причем на под­вижном поддоне печи располагаются пять корпусов автосцепки или восемь тяговых хомутов одновременно.

Детали в закалочной печи находятся от 2 ч 42 мин до 3 ч, а в печи для отпуска от 3 ч 18 мин до 3 ч 40 мин.

После термической обработки детали автосцепного механиз­ма очищают от окалины в дробеструйных камерах с последующей зачисткой местного пригара и подгонкой контура зацепления под шаблон 827А, для чего используются пневмозубила и шлифоваль­ные машинки.

Наиболее часто встречающимися литейными дефектами явля­ются раковины, газовые поры, горячие трещины, а также тонкостенность отдельных частей изделия. Отклонения геометрической формы обычно проявляются в уменьшении размеров против чертеж­ных, что в основном происходит из-за неправильной установки стержней или их недостаточно прочного закрепления в форме. В результате стержень сдвигается со своего места или даже всплы­вает в процессе заливки. При этом размер одной стенки детали уменьшается, а другой увеличивается.

Для предотвращения таких дефектов необходимо: предусмат­ривать в соответствующих местах газоотводящие каналы; устраивать прибыли, в которых собираются газы и неметаллические включения; создавать требуемую газопроницаемость стержневой и формовоч­ной смеси; применять холодильники в виде металлических вкла­дышей, гвоздей или шпилек в формах для регулирования скорос­ти охлаждения отдельных участков отливки; закреплять недоста­точно прочные места формы и стержни специальными металличе­скими шпильками и т. д. Существенное влияние на качество отливок оказывают так­же состав, влажность и технология приготовления формовочных и стержневых смесей. Качество термического упрочнения отливок контролируют измерением твердости металла, которая, например, для ударно-тяговых поверхностей контура зацепления автосцепок рефрижераторных и пассажирских вагонов должна быть не менее HB 450.

Для получения более точной геометрической формы отливок, уменьшения трудоемкости работ на доводочных операциях при одновременном повышении качества рекомендуется использовать метод литья в корковые формы. С по­мощью пескоструйных машин наносят на горячие металлические мо­дели специальную формовочную смесь, состоящую из промытого песка, новолачной смолы (термопластичной, фенольно-формальдегидной) и уротропина. После оплавления состава получаются кор­ковые полуформы с толщиной стенки 8—10 мм.

 

Рис.5 Схема литейной корковой формы

Эти полуформы с предварительно вставленными в них стержнями склеивают, полу­чая целую форму.

Корковую форму 3 (рис. 5) устанавливают в металличе­ский ящик-опоку 6 на специальные опоры, после чего простран­ство между формой и стенками опоки заполняют металлической дробью 2 с последующим виброуплотнением. Металл заливают че­рез литниковую систему 4. Дно опоки выполняют в виде решетки /, через которую с помощью специальной установки газы отса­сываются по каналу 5.

После остывания и освобождения опоки от отливки произво­дят предварительную, вибрационную очистку деталей, а затем уда­ляют литниковую систему. После дробеструйной очистки детали подвергают термообработке и зачищают до чертежных размеров. После изготовления корпуса автосцепки и деталей механизма сцеп­ления производится сборка автосцепки с подгонкой деталей по соответствующим шаблонам.

Операции по отливке в песчаные формы тягового хомута из стали 20ГЛ-Б в основном аналогичны приведенным выше. Повтор­ную термообработку обычно выполняют в тех случаях, когда де­таль не выдержала механических испытаний или после заварки крупных дефектов. Общими для технологии литья являются следующие требова­ния: при заливке из ковша расстояние от начала струи до лит­никовой воронки должно быть не более 200—250 мм; время про­цесса заливки должно составлять 20—30 с; температуру термо­обработки контролируют автоматически с использованием термо­пар и самопишущих потенциометров.

Стержни для форм сушат в сушилах горизонтального и вер­тикального типа. Для повышения стойкости стержней к высокой температуре используют противопригарную краску.

Технология отливки корпуса поглощающего аппарата и других деталей автосцепного устройства также не имеет принципи­альных отличий от приведенной выше.

Поглощающий аппарат собирают на полуавтоматических ли­ниях с использованием специальных прессов для постановки стяж­ного болта, а также стендов для испытания аппарата на энерго­емкость и для комплектования его с тяговым хомутом.

На литых деталях автосцепного устройства отливают, а на фрикционных клиньях, конусах и нажимных шайбах выбивают уста­новленные знаки маркировки.

Наружные поверхности корпуса автосцепки и горловины, а также основания поглощающих аппаратов, тяговый хомут, упоры, центрирующую балочку и кронштейны окрашивают в черный цвет, а сигнальный отросток замка — в красный.

В зависимости от характера выполняемых работ для обес­печения требований охраны труда и техники безопасности преду­сматривается использование приточно-вытяжной вентиляции, ди­электрических перчаток, защитных очков, спецодежды, ковриков и др. На участках изготовления деталей автосцепного устройства и поглощающего аппарата используют пневматические трамбовочные машинки, ошуровочные решетки (для удаления стержней), пресс Бринелля, многопостовые сварочные машины типа ВДМ-1001, верти­кально-фрезерные и точильно-шлифовальные станки, гайковерты, краскораспылители, весы и др.