Технология идеальной чистоты

Для того чтобы железнодорожный транспорт завтра выполнял поставленные перед ним задачи, уже сегодня следует приложить максимальные усилия, чтобы в общем развитии техники и технологий железные дороги занимали лидирующие позиции. Как ос-новную задачу отрасли при этом необходимо рассматривать внедрение новейших науч-ных разработок.

Во многих случаях эксплуатационные свойства деталей определяются состоянием их поверхностного слоя. Это объясняется тем, что поверхностный слой детали при ее эксплуатации наиболее сильно подвергается механическому, тепловому, химическому и другим воздействиям. При всех основных способах нагружения поверхностный слой деталей оказывается более нагруженным, чем сердцевина. Поверхностный слой в некоторой части детали может оказаться в самых неблагоприятных условиях (с точки зрения напря-женности), поскольку рабочие напряжения складываются с технологическими остаточными микронапряжениями. Это приводит к принципиальным изменениям напряженности в поверхностном слое: резко возрастают результирующие напряжения, действующие в процессе эксплуатации, полностью меняется эпюра распределения напряжений по сечению детали. Таким образом, с позиции прочности детали важно, какая будет применена ее технологическая обработка, обусловливающая напряженное состояние материала поверхностного слоя.

Большой практический интерес представляет разработка технологических процес-сов, основанных на изменении поверхностных свойств материалов плазмой вакуумно-дугового разряда, позволяющих наиболее эффективно управлять эксплуатационными свойствами деталей. Обработка поверхности плазмой вакуумной дуги может способствовать повышению механической прочности деталей, улучшению их антикоррозионных свойств и сопротивлению износа, изменению коэффициента трения, повышению тепло-защитности деталей, осуществляет прецизионную размерную обработку поверхности.

Активные исследования в данной области, проводимые научно-производственной фирмой ООО «ФАКТОРИЯ ЛС» (Санкт-Петербург), стали приоритетным направлением ее инновационной деятельности применительно к техническому и технологическому пе-реоснащению на железнодорожном транспорте, решению задач совершенствования подвижного состава, его ремонта и технического обслуживания, повышению эффективно-сти и безопасности движения.

Наиболее существенных результатов удалось добиться в области разработки прин-ципиально новой для железной дороги технологии – технологии вакуумно-дуговой очистки поверхности изделий от ржавчины, окалины, технологических отложений, масленых пленок и др. загрязнений.

На 5-й Международной специализированной выставке «Exporail 2011» большой интерес со стороны как отечественных, так и зарубежных посетителей вызвала действу-ющая установка вакуумно-дуговой очистки внутренней поверхности корпуса вагонной буксы. Данная разработка явилась результатом тесного сотрудничества ООО «ФАКТО-РИЯ ЛС» с учеными Института проблем машиноведения РАН и сотрудниками ВНИИЖТ.

Технология вакуумно-дуговой очистки поверхности материалов, являясь новым направлением в металлообработке, относится к высокоэффективным, ресурсосберегающим, экологически чистым процессам. На настоящее время данная технология не нашла еще широкого промышленного распространения. Она используется в основном на экспериментальных установках для очистки стального листа от окалины, ржавчины и загрязнений, очистки металлической ленты от технологической смазки, очистки катанки от окалины, очистки сварочной проволоки, очистки внутренней и внешней поверхностей труб от загрязнений и т.д. Очистка осуществляется с помощью вакуумного дугового разряда, горящего между поверхностью обрабатываемого изделия, являющегося катодом, и анодом в вакуумной камере, при котором образуется множество быстродвижущихся катодных пятен, локализующихся в местах скопления загрязнений, окисных пленок и удаляющих их до полного обнажения основного материала обрабатываемого изделия.

Основными достоинствами технологии являются:

1. Технология является высокоэффективной материало- и ресурсосберегающей.

2. Полная экологическая безопасность. По сравнению с химической очисткой отсутствуют вредные химические растворы.

3. В результате очистки на поверхности металла создается пассивирующая пленка, защи-щающая металл от коррозии, в том числе и фреттинг-коррозии.

4. Очищенная таким образом поверхность за счет активации ее плазмой приобретает вы-сокую адгезионную способность ко всем существующим на сегодня защитным покрытиям (металлическим, полимерным, лакокрасочным).

5. Технологический процесс позволяет эффективно залечивать выходящие на поверхность металла микротрещины, причем это осуществляется как в процессе очистки, так и при обработке чистой поверхности.

6. Установки, применяемые для технологии вакуумно-дуговой очистки, могут быть автоматизированы, легки в обслуживании, занимают небольшое пространство и отвечают требованиям техники безопасности.

7. Очистку можно осуществлять на изделиях любых геометрических размеров, как простой, так и сложной геометрической формы.

Авторы:

Владимир Павлович ПОНИМАТКИН, председатель научно-технического совета ООО «ФАКТОРИЯ ЛС».

Вячеслав Геннадьевич КУЗНЕЦОВ, заместитель директора производства по научным вопросам ООО «ФАКТОРИЯ ЛС», доктор технических наук, лауреат Государственной премии России в области науки и техники

Сергей Алексеевич САПОЖНИКОВ, заместитель генерального директора ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта», кандидат технических наук.