ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Одной из важнейших задач локомотиворемонтного производства российских железных дорог является повышение срока службы подвижного состава: локомотивов и вагонов. В данной статье рассматривается применение новой методики ремонта коллекторно-щеточного узла электровоза, что позволит улучшить коммутационные характеристики, повысить надежность работы тяговых электродвигателей (ТЭД) и увеличить время эксплуатации всего электровоза в целом. Целью работы является повышение надежности работы и ресурса ТЭД-электровозов. Методы исследования. Для снижения коэффициента трения между пластинами коллектора и щетками и повышения срока службы коллекторно-щеточного узла предлагается выполнять науглероживание поверхностного слоя медных пластин коллектора методом электроискровой обработки (ЭИО). Метод электроискровой обработки, по сравнению с традиционными механическими методами ремонта тяговых электродвигателей, является более предпочтительным, так как позволяет повысить износостойкость контактной поверхности коллекторных пластин, что обеспечивает требуемые эксплуатационные свойства и повышает надежность работы коллекторно-щеточного узла. Результаты. В статье предложен технологический процесс выполнения ремонта коллектора электродвигателя, отличающийся применением электроискровой обработки с формированием углеродистого поверхностного слоя на контактной поверхности коллектора. Представлено устройство для формирования углеродистого слоя на рабочей поверхности коллектора тяговых электродвигателей посредством электроискровой обработки. Даны результаты атомно-эмиссионного спектрального анализа науглероженного медного образца, которые показали, что доля углерода в науглероженном медном образце повысилась на 0,1 % по сравнению с медной пластиной, не подвергавшейся электроискровой обработке. Представлена оценочная модель зависимости глубины композиционного слоя от напряжения, подаваемого на электроды. Обсуждение. Представленная в статье оценочная модель позволяет: 1) произвести предварительный оценочный расчет зависимости глубины и толщины слоев, образующих композиционную структуру поверхности, подвергшейся ЭИО, от подаваемого на электроды напряжения; 2) на основании этого расчета провести экспериментальную ЭИО поверхности коллектора ТЭД с регулированием толщины и глубины слоев посредством описанной методики; 3) экспериментально определить режимы обработки для исследуемых образцов.

1. Распоряжение президента ОАО «РЖД» от 17.01.2005 № 3р «О системе технического обслуживания и ремонта локомотивов». – М.: ОАО «РЖД», 2005. – 8 с.

2. Распоряжение президента ОАО «РЖД» от 13.01.2006 № 181 «Дополнительные меры по повышению уровня обеспечения безопасности движения в локомотивном хозяйстве железных дорог ОАО «РЖД». – М.: ОАО «РЖД», 2006. – 7 с.

3. Поручение первого вице-президента ОАО «РЖД» от 26.08.2010 № П-ВМ-120 «Об оптимизации структуры и повышении эффективности локомотиворемонтного комплекса». – М.: ОАО «РЖД», 2010. – 6 с.

4. Авилов В.Д., Петров П.Г., Моисеенок Е.М. К вопросу о повышении коммутационной устойчивости коллекторных электрических машин постоянного тока [Электронный ресурс] // Извеcтия Транссиба. – 2010. – № 2 (2). – С. 2–6. – URL: http://izvestia-transsiba.ru/images/journal_pdf/2010-2(2).pdf (дата обращения: 01.02.2019).

5. Степанов Ю.С., Сотников В.И., Ткаченко А.Н. Экспериментальное исследование процесса комбинированной обработки точением и алмазным выглаживанием торцовых поверхностей деталей из меди [Электронный ресурс] // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2012. – № 8. – С. 43–48. – URL: http://www.mashin.ru/files/2012/utp8_12.pdf (дата обращения: 01.02.2019).

6. Трибологические характеристики покрытий, полученных электроискровым легированием с последующим лазерным упрочнением / Е.Э. Фельдштейн, М.А. Кардаполова, Р. Гайда, Б. Хородыски, О.В. Кавальчук // Трение и износ. – 2013. – Т. 34, № 2. – С. 175–180.

7. Влияние добавок нанодисперсного алмаза на свойства композиционного материала на основе бронзы / М.Н. Сафонова, П.П. Тарасов, А.С. Сыромятникова, А.А. Федотов // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2013. – № 5 (695). – С. 3–6.

8. Коэффициенты трения покоя и скольжения для пар наиболее распространенных материалов [Электронный ресурс]. – URL: http://www.dpva.info/Guide/GuidePhysics/Frication/FrictionToVariousPairs (дата обращения: 01.02.2019).

9. Патент 137639 Российская Федерация, МПК H 01 R 43/06 (2006.01). Установка для электроискровой обработки с позиционированием электродов относительно поверхности коллектора электрической машины / А.А. Кузнецов, Д.Ю. Белан, А.О. Отраднова, Т.В. Отраднова, И.В. Отраднова. – № 2013132790/07; заявл. 15.07.2013; опубл. 20.02.2014, Бюл. № 5.

10. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2 т. Т. 1. Обработка материалов с применением инструмента / под ред. В.П. Смоленцева. – М.: Высшая школа, 1983. – 247 с.

11. Sandeep K. Current research trends in electrical discharge machining: a review [Electronic resource] // Research Journal of Engineering Sciences. – 2013. – Vol. 2 (2) – P. 56–60. – URL: https://pdfs.semanticscholar.org/93e1/7a1521161a361dc1600aa61618166f8de5e7.pdf (accessed 01.02.2019).

12. Nishiwaki N., Hori S., Natsu W. Detection of electric discharge machining state by using ultrasonic technique [Electronic resource] // 17th World Conference on Nondestructive Testing, Shanghai, China, 25–28 October 2008. – Shanghai: Shanghai Exhibition Center, 2008. – P. 1–6. – URL: https://www.ndt.net/article/wcndt2008/papers/128.pdf (accessed: 01.02.2019).

13. Nonlinear servomotor in single pulse simulation of electrical discharge machining system modeling [Electronic resource] / H. Lee, A. Yahya, N.H. Khamis, S. Samion // Indonesian Journal of Electrical Engineering and Computer Science. – 2016. – Vol. 1, N 2. – P. 319–328. – URL: https://www.researchgate.net/publication/299433312_Nonlinear_Servomotor_in_Single_Pulse_Simulation_of_Electrical_Discharge_Machining_System_Modeling (accessed: 01.02.2019).

14. Equbal A., Sood A.K. Electrical discharge machining: an overview on various areas of research [Electronic resource] // Journal of Manufacturing and Industrial Engineering (MIE). – 2014. – Vol. 13, N 1–2. – P. 1–6. – URL: http://www.qip-journal.eu/index.php/MIE/article/view/339 (accessed: 01.02.2019).

15. Choudhary A.K., Chhabra K.K. Effect of control parameters in electrical discharge machining – a review [Electronic resource] // International Journal of R&D in Engineering Science and Management. – 2014. – Vol. 1, N 3. – P. 72–76. – URL: http://www.rndpublications.com/wp-content/uploads/2014/10/Paper_1oct.pdf (accessed: 01.02.2019).

16. Gupta S., Singh G. A review on fabrication of copper graphite composite material & its mechanical properties [Electronic resource] // International Journal of Advance Research and Innovative Ideas in Education. – 2017. – Vol. 3, iss. 3. – P. 537–543. – URL: http://www.ijariie.com/PastIssueSelected.aspx?VolumeId=18 (accessed: 01.02.2019).

17. Ojha K., Garg R.K., Singh K.K. MRR improvement in sinking electrical discharge machining: a review [Electronic resource] // Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering. – 2010. – Vol. 9, N 8. – P. 709–739. – URL: http://file.scirp.org/pdf/JMMCE20100800004_52519296.pdf (accessed: 01.02.2019).

18. Hsu W.-H., Chien W.-T. Effect of electrical discharge machining on stress concentration in titanium alloy holes // Materials. – 2016. – Vol. 9, iss. 12. – doi: 10.3390/ma9120957.

19. Reddy C.B., Reddy G.J., Reddy C.E. Growth of electrical discharge machining and its applications – a review [Electronic resource] // International Journal of Engineering Research and Development. – 2012. – Vol. 4, iss. 12. – P. 13–22. – URL: http://www.ijerd.com/paper/vol4-issue12/C04121322.pdf (accessed: 01.02.2019).

20. Singh A., Grover N.K., Sharma R. Recent advancement in electric discharge machining, a review [Electronic resource] // International Journal of Modern Engineering Research. – 2012. – Vol. 2, iss. 5. – P. 3815–3821. – URL: http://www.ijmer.com/papers/Vol2_Issue5/EN2538153821.pdf (accessed: 01.02.2019).

21. Banu A., Ali M.Y. Electrical discharge machining (EDM): a review // International Journal of Engineering Materials and Manufacture. – 2016. – N 1 (1). – P. 3–10. – doi: 10.26776/ijemm.01.01.2016.02.