Вагонные колеса
Вагонные колеса с отбеленным ободом характеризуются рядом весьма интересных свойств: 1) малым износом гребня колеса и рельсов, 2) большим коэффициентом трения между колесом и колодкой тормоза, 3) равномерным износом по окружности, вследствие чего сохраняется круглая форма обода. В связи с этим чугунные колеса и значительной степени вытеснили теперь стальные, главным образом, в товарных вагонах.
а) Особенности производства вагонных колес с отбеленным ободом. Собранная форма колеса изображена в разрезе на рис. 311.
Рис. 311. Схема формовки чугунного колеса с отбеленным ободом.
Рабочая поверхность кокилей покрывается слоем пасты для создания гладкой и плотной поверхности катания на колесе и предохранения от термических ударов при заливке. Обычно применяется паста, состоящая из глины, просеянной через сито (6,5 л), машинного масла (2,5 л) и керосина (1,0 л), имеющая консистенцию сметаны. При заливке паста воспламеняется, причем продукты горения образуют газовую простойку между жидким металлом и кокилем, что предохраняет от (приваривания и препятствует быстрому охлаждению наружной корки в первый период ее формирования.
Инспектирование вагонного колеса состоит из: 1) наружного осмотра и поверки размеров, 2) взвешивания, 3) ударного испытания, 4) термического испытания, 5) поверки глубины отбеленного слоя и регламентируется ГОСТ.
Все вагонные колеса обмериваются по окружности. Длина окружности не должна давать отклонений в ту или другую сторону больше 8 мм, причем в пределах допускаемых отклонений все колеса делятся на 5 размерных групп в обозначаются соответствующими номерами. Поверхность вагонного колеса должна быть ровной и свободной от шлака, песочин, утяжин, пузырей, вздутия, отпечатков неровностей от кокиля или других дефектов. Поверхность катания и место перехода ее в гребень должны быть гладкие. Несоответствие нормальному весу допускается в пределах 2%.
Ударные испытание на вагонные колеса производится следующим образом. Вагонное колесо располагается на трех опорах ребордой вниз. Удар бойка весом в 112 кг с высоты около 4 м направляется в центр ступицы. Нужно, чтобы при 12 таких ударах колесо не сломалось. После первых 9 ударов вагонное колесо не должно обнаруживать никаких трещин. При термическом испытании колесо кладется в песок ребордой вниз, вокруг него делается канал шириной 75 мм и глубиной 100 мм. Канал заполняется горячим чугуном. По истечении 6 мин. колесо не должно давать трещин. Таким испытанием имитируется торможение.
Вагонные колеса, выдержавшие испытания на удар и термостойкость, разбиваются таким образом, чтобы была возможность определить глубину отбела чугуна не менее чем в четырех местах. В случае, если колесо не отвечает техническим условиях ударного и термического испытаний или глубина отбела не укладывается в указанные выше пределы, вся контролируемая партия колес бракуется. Условия приемки колес являются, таким образом, весьма жесткими, и поэтому производство их требует опыта и высокой технической культуры.
б) Характерные виды брака вагонных колес с отбеленным ободом и меры борьбы с ними. Главными и наиболее специфическими видами брака при производстве колес с отбеленным ободом являются горячие трещины на поверхности катания, реборде и в ступице. Трещины на поверхноти катания располагаются обычно поперек окружности, параллельно оси колеса. Их образование обязано, как в случае отбеленных валков, неравномерной толщине отбеленного слоя. Участки белого слоя, имеющие разную толщину, дают различную усадку, что влечет за собой образование скалывающих напряжений, способных вызвать трещину на поверхности катания в месте перехода от глубоко отбеленного слоя к тонко отбеленному. Неравномерность отбела обусловливается состоянием кокиля, характером и составом смазки. Поэтому тщательным наблюдением за кокильным парком и правильной смазкой кокилей можно уменьшить опасность образования этого вида брака.
Кроме того, следует отметить, что образованию горячих трещин способствует окисленности металла, повышенное содержание серы, низкое отношение Mn : S, недостаточное содержание фосфора и высокая температура заливки, ведущая к увеличению. Такие заливы образуются вследствие недостаточно тщательной отделки кромки реборды.
Все это следует учитывать при борьбе с горячими трещинами на вагонных колесах с отбеленным ободом. При этом необходимо иметь правильный состав чугуна, тщательно изготовленную форму и надлежащую температуру заливки (около 1300°). Кроме того, полезна установка специальных усадочных ребер на внутренней поверхности ступицы. Температурный перепад, поступающий в вагонные колеса в процессе затвердевания, сохраняется и при последующем охлаждении.
Недостатки отбела обусловливаются несоответствием химического состава шихты, условиями заливки, отжига или пороками. При некачественной пасте (плохое смешение) на отбеленной поверхности образуются газовые раковины (ситовины).