Роль колес в безопасности метрополитена
Благодаря своей высокой эффективности и большой пропускной способности железнодорожный транспорт стал одной из наиболее важных альтернатив снижения заторов на дорогах, особенно в городских районах. Хотя крупных или серьезных происшествий с безопасностью не произошло, развитие промышленности и технический прогресс действительно повысили важность безопасной эксплуатации поездов. Колесо – одна из важных частей вагона метро. Характеристики линий метро более сложны, чем у высокоскоростных поездов, а частое торможение и ускорение могут легко повредить колеса. Распространенные типы повреждений колес включают износ обода, царапины протектора, износ протектора, отслаивание протектора и выпадение обода. Кроме того, относительное перемещение колеса по рельсу во время ремонта колеса может привести к износу протектора шины. Очень важно изучить характеристики трения скольжения колеса, чтобы обеспечить безопасность поезда.
Технология лазерной наплавки
Технология лазерной наплавки наносит на подложку поверхностный слой металлических сплавов, который имеет множество потенциальных применений при ремонте деталей с высокой добавленной стоимостью и обладает высокой устойчивостью к износу и трещинам, вызванным контактной усталостью.
Технология лазерной наплавки укрепляет материал и обеспечивает превосходное качество поверхности подложки. Большинство исследователей полагают, что технология лазерной наплавки позволяет использовать различные порошки сплавов для получения покрытий из сплавов, обладающих износостойкостью, снижением трения, коррозионной стойкостью, усталостной стойкостью и стойкостью к окислению.
Выбор правильного порошка сплава очень важен для технологии лазерной наплавки. Порошки на основе железа и никеля часто используются в конструкциях гусениц и колес. Однако эти два порошка различаются по составу, функциям и характеристикам.
Анализ сухого трения скольжения и износостойкости сплавов Ni и Fe при ремонте колес метрополитена.
Предполагается, что исследователи сравнили эффективность покрытий из сплавов на основе Ni и Fe при ремонте колес метро. Материал железнодорожных колес ЭР9 покрыт сплавами на основе никеля и железа методом лазерной плавки. Полученное покрытие имеет плотную микроструктуру, не имеет дефектов, трещин и пор.
Исследователи использовали энергодисперсионную спектроскопию (EDS), сканирующую электронную микроскопию (SEM), трехмерную оптическую топографию и рентгеновский дифрактометр (XRD) для изучения морфологии микроструктуры, элементов интерфейса и фазовых типов покрытия.
Механические свойства покрытия проверялись с помощью электрохимического измерителя износа и трения возвратно-поступательного действия MFT-EC4000 и микротвердомера по Виккерсу. Были выбраны покрытия на основе Ni с фазами (Ni, Fe), Cr23C6 и Cr7C3, а также покрытия на основе Fe с фазами твердого раствора -Fe, (Fe-Cr-Ni) и (Fe, Ni).
В сплавах на основе Ni осаждение хрома усиливает межатомные связи и способствует упрочнению твердого раствора. Кроме того, наличие твердой карбидной фазы и твердого раствора в структуре плакировки повышает прочность материала на сжатие и растяжение.
В сплавах на основе Ni осаждение хрома усиливает межатомные связи и способствует упрочнению твердого раствора. Кроме того, наличие твердой карбидной фазы и твердого раствора в структуре плакировки повышает прочность материала на сжатие и растяжение.
Когда основным механизмом износа был адгезионный износ, покрытие на основе Ni подвергалось более сильному окислению в конце испытаний на износ и трение.
Твердость покрытия на основе Fe составляет 715 HV0,7, что в 2,86 раза выше, чем у основного материала. Максимальная твердость покрытия на основе Ni составляет 268,4HV0,7. Кроме того, коэффициент трения покрытия на основе Ni ниже, чем у покрытия на основе Fe. С точки зрения износа и трения долговечность покрытия на основе Ni примерно в четыре раза выше, чем у покрытия на основе Fe.
Благодаря наличию фазы твердого раствора покрытия на основе железа обладают твердорастворным упрочнением. Локальная закалка происходит за счет предварительного нагрева расплава покрытия, что повышает твердость и износостойкость ткани.
Функционирование покрытия на основе Ni при высоких температурах соответствует ожиданиям, его твердость и качество трения также низкие. Однако экономическая выгода от сплавов на основе Ni невелика.
Это исследование показывает, что технология лазерной наплавки может улучшить твердость и износостойкость колес. Кроме того, исследования показали, что, когда покрытие из сплава такое же, как и основной материал, порошок сплава может обеспечить более существенное улучшение характеристик.
Из-за оптимального соотношения износа между гусеницей и колесом, а также высокой износостойкости и твердости покрытия покрытия на основе Fe не подходят для облицовки колес.
Ссылка:
Сяо, Ц., Чжан, Б., и Ян, В. (2022) Трибологические свойства скольжения лазерных наплавочных сплавов на колесах метро. https://www.mdpi.com/2079-6412/12/10/1561/htm