Закономерности структурообразования при плазменной поверхностной обработке металлических изделий и разработка на этой основе ресурсосберегающих промышленных технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, доктор технических наук Тюфтяев, Александр Семенович

• Тюфтяев, Александр Семенович
• доктор технических наук
• 2013

Оглавление диссертации доктор технических наук Тюфтяев, Александр Семенович

ВВЕДЕНИЕ

1 ПЛАЗМОТРОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1.1 Разработка и исследование плазмотрона с расширяющимся

каналом выходного электрода

1.1.1 Профилирование выходного электрода плазмотрона с самоустанавливающейся длиной дуги

1.1.2 Секционирование выходного электрода как эффективный метод исследования энергетических характеристик плазмотронов

1.1.3 Сравнительные исследования вольт-амперных характеристик плазмотронов

1.1.4 Распределение электрического тока и тепловых потоков по длине выходного электрода. Тепловой КПД дуги

1.1.5 Исследования электрического разряда в плазмотроне с расширяющимся каналом выходного электрода

1.1.6 Исследование параметров плазмы спектроскопическими методами

1.2 Разработка и исследование плазмотрона с внешним электродом

Выводы по части 1

2 ПЛАЗМЕННОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ

2.1 Разработка технологии плазменного упрочнения

железнодорожных колес

2.1.1 Разработка устройства для плазменной обработки

2.1.2 Исследование влияния параметров плазменной обработки на структурно-фазовое состояние и свойства упрочненной зоны стали 60Г61

2.1.2.1 Геометрические параметры и твердость упрочненной зоны

2.1.2.2 Определение механических свойств металла упрочненной зоны

2.1.2.3 Структура и микротвердость упрочненной зоны

2.1.2.4 Фазовый состав и структурное состояние поверхностного слоя75

2.1.3 Исследование влияния химического состава на структуру и свойства упрочненного слоя при различных режимах плазменной обработки

2.1.3.1 Влияние углерода на структуру и свойства упрочненного слоя

2.1.3.2 Исследование структуры и свойств упрочненного слоя в зависимости от содержания хрома в стали

2.1.3.3 Испытания на износостойкость упрочненного слоя

2.1.3.4 Исследование влияния плазменного упрочнения на макроостаточные напряжения в бандаже

2.1.4 Исследование влияния температуры металла перед плазменной обработкой на механические свойства и параметры микроструктуры упрочненного слоя

2.1.5 Сравнительные исследования свойств стали 60Г упрочненной по разным технологиям

2.1.5.1 Общая характеристика образцов

2.1.5.2 Определение механических свойств образцов

2.1.5.3 Износостойкость поверхности упрочненного слоя

2.1.5.4 Результаты испытаний на усталость

2.1.5.5 Оценка склонности к замедленному разрушению упрочненного металла при воздействии напряжений, коррозионной среды и водорода

2.1.5.6 Микроструктура упрочненного слоя

2.1.5.7 Электронно-микроскопическое исследование металла упрочненной зоны

2.1.5.8 Рентгенографический анализ фазового состава упрочненной зоны

2.1.5.9 Обобщение результатов сравнительных исследований. Структурный механизм повышения уровня свойств плазменноупрочненной стали

2.1.5.10Исследование влияния деформации на изменение фазового состава упрочненного слоя

2.2 Разработка математической модели процесса упрочнения

2.2.1 Определение зависимости коэффициента теплопроводности стали типа 60Г от температуры

2.2.2 Разработка математической модели процесса плазменного поверхностного упрочнения стали

2.3 Разработка и освоение промышленной установки для упрочнения колесных пар (УУКП)

2.3.1 Состав и технические данные промышленной установки

2.3.2 Автоматизированная система управления

2.3.3 Разработка системы мониторинга колесных пар и результаты исследования их эксплуатационного ресурса

2.4 Плазменное упрочнение роликов транспортного рольганга

Выводы по части 2

ПЛАЗМЕННАЯ НАПЛАВКА

3.1 Плазменная наплавка на высокоуглеродистую сталь

3.1.1 Плазменная наплавка на сталь 110Г13 Л

3.1.1.1 Исследование химического состава и механических свойств покрытия

3.1.1.2 Фрактографические исследования образцов

3.1.1.3 Микроструктура основы, границы раздела и покрытия

3.1.1.4 Рентгенографический анализ фазового состава покрытия и основного металла

3.1.2 Плазменная наплавка на сталь 76Ф

3.1.2.1 Исследование влияния исходного состояния основного металла и отпуска после наплавки на механические свойства покрытия

3.1.2.2 Влияние ударной обработки на механические свойства, фазовый состав и напряженное состояние покрытия

3.1.3 Разработка промышленной установки для плазменной наплавки и результаты эксплуатационных испытаний восстановленных крестовин

стрелочных переводов

3.2 Плазменная наплавка на медь

3.2.1 Результаты исследования механических свойств покрытия

3.2.2 Исследование микроструктуры покрытия

3.2.3 Исследование напряженного состояния, фазового состава и концентрационных зависимостей покрытия

Выводы по части 3

4 ПЛАЗМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕ

4.1 Разработка установки для напыления в вакууме

4.2 Разработка системы измерения скорости и температуры частиц

порошка при их нагреве в плазменной струе

Выводы по части 4

5 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

6 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Список сокращений:

ТВЧ - токи высокой частоты

ВАХ - вольт-амперная характеристика

КПД - коэффициент полезного действия

ПЗС - прибор с зарядовой связью

ДФС - дифракционный спектрограф

ЦПУ - центральный пульт управления

ЗТВ - зона термического влияния

ГЦК - гранецентрированная кубическая решетка

ГПУ - гексагональная плотноупакованная

ОЦК - объемно-центрированная кубическая решетка

ПК - персональный компьютер

МЖД - Московская железная дорога

УУКП - установка для упрочнения колесных пар

КП - колесная пара

НП - проволока наплавочная

КТ - коэффициент теплопроводности

ПР - порошковый сплав

МНЛЗ - машина непрерывного литья заготовок

ГТН - газотермическое напыление

Список условных обозначений:

а - угол между образующей и осью выходного электрода плазмотрона

0 - расход плазмообразующего газа

1 - сила тока

11-110 - сила тока через секции № 1 -10 ихх - напряжение холостого хода и - падение напряжения Окатод - расход воды через катод бсопло - расход воды через сопло

01-010 - расход воды через секции 1-10

т 1 хол - температура воды

т 1 катод - температура воды после охлаждения катода

т 1 сопло - температура воды после охлаждения сопла

Т1-Т10 - температура воды после охлаждения секций 1-10

- тепловой поток в ьую анодную секцию

Пе - плотность электронов

т 1 е - температура электронов

к - коэффициент сосредоточенности дуги

Чо - наибольший тепловой поток в центре пятна нагрева

г - расстояние от оси дуги

<3х - интегральный тепловой поток

N - мощность нагрева

V - скорость обработки

О - расход газа

п - номер пластины калориметра

Оп - тепловой поток в п-ю пластину калориметра

Ов - расход воды через пластину

Ср - удельная теплоемкость воды

Тп-1 - температура воды перед охлаждением п-й пластины

Тп - температура воды после охлаждения п-й пластины

- разрушающее напряжение при испытаниях на изгиб

СУ0Х - напряжение общей текучести при испытаниях на изгиб

^среза - напряжение среза при испытаниях на срез

f - пластический прогиб при испытаниях на изгиб

Ах - сопротивление разрушению

Аз - сопротивление зарождению трещины

АР - сопротивление распространению трещины

В - ширина интерференционной линии

Р - плотность дислокаций

(3 - физическое уширение

Да/а - искажение кристаллической решетки

5 - локальная концентрация остаточных микронапряжений

Р - давление

сн - предел прочности при испытаниях на растяжение

о0,2 - предел текучести при испытаниях на растяжение

спц - предел пропорциональности при испытаниях на растяжение

5 - относительное удлинение

\(/ - относительное сужение

НВ - твердость по Бринелю

НЯВ - твердость по Роквеллу шкала В

НК.С - твердость по Роквеллу шкала С

НУ - микротвердость

КСи - ударная вязкость

КСи - ударная вязкость образцов из основного металла и образцов с КСИ у упрочненным слоем

Ь - глубина упрочненного слоя (ЗТВ)

N - суммарное число циклов до разрушения при усталостных

испытаниях

Д1ЧИ - число циклов до зарождения трещины

ДЫР - число циклов при распространении трещины

ДК - размах напряжения при симметричном цикле

Д^ - длительность инкубационного периода зарождения трещины

Ур - средняя скорость распространения трещины

а - параметр кристаллической решетки

А, - коэффициент теплопроводности

Т - температура

а0 - постоянная Стефана-Больцмана

8 - степень черноты

т - время

аг - коэффициент теплоотдачи за счёт излучения

расход порошка при наплавке

поперечная скорость перемещения плазмотрона

продольная скорость перемещения плазмотрона

доля вязкой составляющей

угол скольжения (брэгговский угол)

межплоскостное расстояние

ширина лунки износа

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности структурообразования при плазменной поверхностной обработке металлических изделий и разработка на этой основе ресурсосберегающих промышленных технологий»

Введение.

Проблема повышения сопротивления разрушению и износостойкости изделий приобретает особую значимость в связи с непрерывно возрастающими требованиями к их надежности и долговечности.

Производство массивных изделий сопряжено с большим расходом металла и сложностью сборки самой конструкции (железнодорожные колеса, крестовины стрелочных переводов, кристаллизаторы машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), ролики транспортных рольгангов прокатных станов и др.). Традиционные методы объемного упрочнения элементов таких конструкций в настоящее время в значительной степени исчерпали свои возможности. В то же время их ресурс, например, в условиях повышенного износа, определяется главным образом структурой и свойствами поверхностного слоя.

Плазменное воздействие при поверхностном упрочнении сталей характеризуется высокими скоростями нагрева и охлаждения, малой длительностью перегрева металла при температурах выше критических точек и возможностью проведения химико-термической обработки. При этом происходят фазовые и структурные превращения, отличающиеся от реализуемых при традиционных способах поверхностной обработки: закалке ТВЧ, пламенной закалке и др. Важной особенностью получаемых структур является высокая степень их дисперсности.

Наплавка, как способ нанесения покрытия на рабочую поверхность изделия, занимает особое место в современной промышленности. Ее применение позволяет получать поверхностные слои с высокими износо- и коррозионностойкими, жаропрочными, антифрикционными и др. требуемыми служебными свойствами. Широкое использование конструкций из биметалла предопределяется их техническими и экономическими преимуществами.

Плазменные наплавка и напыление различных порошковых материалов имеют широкий спектр возможного применения. Однако низкая

производительность процессов и невысокое качество покрытия ограничивают их практическое использование. Известно, что качество покрытия зависит от температуры и скорости частиц порошка. Традиционная подача порошка с холодным транспортирующим газом в плазменную струю не обеспечивает в полной мере ускорение и нагрев частиц порошка. Между тем подача порошка с плазмообразующим газом позволяет значительно повысить производительность процесса и качество покрытия.

Зависимости между основными параметрами технологического процесса и свойствами получаемого покрытия изучены недостаточно и прогресс в этой области может быть достигнут путем проведения комплексных исследований, охватывающих все этапы формирования покрытия.

В данной работе представлено последовательное решение вопросов, связанных с разработкой конкретных плазменных технологий и внедрением их в производство: исследование и разработка плазмотронов постоянного тока; исследование состава, структуры и свойств модифицированных поверхностей металлических изделий; разработка плазменных технологий, оборудования и программного обеспечения; создание установок и их применение в промышленности.

Цель и основные задачи работы

С целью повысить эксплуатационную стойкость и долговечность металлических изделий необходимо исследовать влияние геометрии разрядного канала на тепловые и электрофизические характеристики плазмотрона, установить закономерности формирования структурно-фазового состояния и свойств модифицированных поверхностей металлов и сплавов, разработать технологии и создать установки для плазменной обработки.

Для достижения поставленной цели в работе решали следующие задачи. 1. На основе результатов экспериментальных исследований разработать оптимальную конструкцию устройства для плазменного упрочнения и напыления, для чего:

- изучить влияние степени расширения канала выходного электрода на тепловые и электрофизические характеристики плазмотрона;

- сопоставить характеристики плазмотронов с расширяющимся и цилиндрическим каналом постоянного сечения;

- определить распределение теплового потока в изделие при плазменном поверхностном упрочнении стали.

2. Изучить закономерности формирования упрочненного слоя при плазменной обработке стали типа 60Г, разработать и освоить промышленную технологию упрочнения колесных пар на сети железных дорог, для чего:

- исследовать влияние параметров режима плазменной обработки на структурно-фазовое состояние и механические свойства упрочненного слоя стали и предложить оптимальные параметры обработки;

- изучить влияние параметров режима плазменной обработки на структуру и механические свойства упрочненного слоя стали типа 60Г в зависимости от содержания в ней углерода и хрома;

- разработать технологию плазменного упрочнения колесных пар;

- разработать, создать и освоить промышленную установку для плазменного упрочнения колесных пар.

3. Исследовать закономерности формирования покрытия при плазменной наплавке, разработать технологии и создать промышленную установку упрочнения и восстановления металлических изделий:

- разработать оптимальную конструкцию плазмотрона с расширяющимся каналом и устройством подачи порошка в дуговой разряд совместно с плазмообразующим газом;

- установить закономерности формирования структурно-фазового состояния и механических свойств покрытия из сплава ПР-65Х25Г1ЭНЗ при наплавке на сталь 110Г13Л и 76Ф;

- разработать технологию плазменной наплавки элементов крестовин стрелочных переводов и создать установку для промышленного применения;

- установить закономерности формирования износостойкого покрытия из сплава ПР-Н77Х15СЗР2 при наплавке на медь и разработать технологию наплавки на стенки кристаллизаторов МНЛЗ;

4. Исследовать влияние режимов плазменного напыления на скорость и температуру частиц порошка:

- разработать и создать установку для плазменного напыления в вакууме;

- разработать метод и средства для измерения скорости и температуры частиц порошка при их нагреве в высокотемпературном газовом потоке.

Научная новизна работы

1. Обоснован выбор конструкционных параметров плазмотронов с расширяющимся разрядным каналом, обеспечивающих повышение их энергетических характеристик и ресурса, что определяет эффективность применения в технологических процессах упрочнения, наплавки и напыления.

2. Впервые установлены закономерности влияния параметров режима плазменной обработки на структурно-фазовое состояние, механические свойства, сопротивление разрушению упрочненного слоя стали типа 60Г.

3. Выявлено насыщение азотом поверхности стали 60Г при воздействии азотной плазменной струи, в результате чего в диффузионной зоне образуются не характерные для низколегированной стали структурные составляющие - нитридные фазы, азотистый аустенит и фермообразный мартенсит.

4. Установлены структурные механизмы повышения уровня свойств упрочненной стали 60Г, которые заключаются в легировании

поверхностных слоев стали азотом, формировании специфического послойного спектра структур, включающего нитриды, аустенит, фермообразный и пакетный мартенсит, троостомартенсит и троостосорбит, а также релаксации микронапряжений при деформации во время эксплуатации метастабильного высокоазотистого аустенита в результате у—»ос превращения.

5. Доказано, что плазменная наплавка с синхронной ударной обработкой приводит к снижению остаточных микронапряжений в результате фазового у—»а превращения и микропластической деформации.

6. Определены закономерности формирования при плазменной наплавке структуры и свойств покрытия из порошкового сплава 65Х25Г13НЭ на сталь 110Г13Л и 76Ф; установлен эффект оплавления границ литой структуры основы и армирование ее жидким расплавом покрытия, что повышает прочность сцепления покрытия с основой, но снижает его трещиностойкость из-за неполного залечивания дефектов на границах.

7. Установлено, что высокий уровень свойств покрытия из порошкового сплава ПР-Н77Х15СЗР2 на медь обеспечивается фазовым составом и структурным состоянием покрытия, формированием на границе раздела переходной зоны с мелкозернистой структурой и малой глубиной пропдавления металла основы.

8. Впервые разработаны программное обеспечение и автоматизированная система управления установкой с возможностью дистанционного контроля технологического процесса и наблюдения в режиме реального времени.

Новизна научно-технических решений подтверждена патентами РФ.

Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается использованием современных методов исследований и сертифицированного оборудования; согласованностью с результатами других авторов, как в областях исследований низкотемпературной плазмы, так и металловедения и

термической обработки металлов и сплавов; признанием их научной общественностью на различных международных и российских конференциях; многочисленными (115) публикациями в периодических изданиях; многолетним и успешным практическим применением разработанных технологий и плазменных установок.

Практическая значимость и реализация результатов работы

1. Оптимизированы конструкции плазмотронов, разработаны устройства для плазменной обработки, экспериментально установлены и обоснованы параметры режима поверхностного упрочнения железнодорожных колесных пар и роликов транспортного рольганга прокатных станов, наплавки крестовин стрелочных переводов и кристаллизаторов MHJI3, а также напыления порошковых материалов.

2. Созданы и внедрены в депо Московской, Юго-Восточной, ЮжноУральской, Горьковской, Приволжской, Северо-Кавказской, СевероЗападной и Свердловской железных дорог 30 промышленных установок для упрочнения колесных пар, на которых обработано более 185000 колесных пар.

3. Достигнуто снижение в 2-3 раза интенсивности износа упрочненных колесных пар по сравнению с неупрочненными.

4. Разработана технология и создана установка для плазменной наплавки элементов крестовин стрелочных переводов, позволяющие увеличить в 2 раза их эксплуатационную долговечность.

5. Разработанные технологии позволяют снизить эксплуатационные расходы и затраты на ремонт роликов транспортных рольгангов прокатных станов, кристаллизаторов MHJI3.

6. Создана установка для плазменного напыления в вакууме, позволяющая проводить эксперименты по изучению энергетических и динамических характеристик плазменных и гетерогенных потоков, а также условий формирования покрытий с требуемыми свойствами.

Положения, выносимые на защиту

1. Результаты исследований и разработки плазмотронов с расширяющимся каналом выходного электрода для плазменного поверхностного упрочнения, наплавки и напыления.

2. Закономерности формирования структурно-фазового состояния и свойств упрочненной зоны при плазменной обработке низколегированной стали с различным содержанием углерода и хрома.

3. Результаты исследования влияния исходной температуры стали на структуру и свойства упрочненного слоя.

4. Технологию и промышленную установку для упрочнения железнодорожных колесных пар.

5. Результаты промышленного освоения установок для упрочнения колесных пар.

6. Закономерности формирования структурно-фазового состояния, механических свойств и параметров сопротивления разрушению покрытия при плазменной наплавке на сталь 110Г13Л, 76Ф и медь.

7. Технологию, промышленную установку для наплавки крестовин стрелочных переводов и результаты их эксплуатационных испытаний.

8. Технологию наплавки на стенки кристаллизаторов МНЛЗ.

9. Установку для напыления в вакууме с системой измерения скорости и температуры частиц порошка при их нагреве в плазменной струе.

Апробация работы Материалы диссертации доложены на научно-техническом совещании «Прогрессивные технологии и оборудование для термической резки» (Одесса, 1992 г.); европейских конференциях по термическим (технологическим) плазменным процессам (Санкт-Петербург, 1998 г.; Страсбург, 2000 г., 2002 г.); симпозиумах по приложениям плазменных процессов (Братислава, 1998 г., 1999 г.); 2-ом международном симпозиуме по тепло- и массопереносу в плазме (Анталия, 1999 г.); конференции

международной Ассоциации тяжеловесного движения (Москва, 1999 г.); 13-ой конференции по газовым разрядам и их приложениям (Глазго, 2000 г.); 3-ей конференции по физике плазмы и плазменным технологиям (Минск, 2000 г.); конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск, 1998 г., 2001 г.; Киев, 2003 г.), конференциях по ионизационным явлениям в газах (Варшава, 1999 г.; Нагоя, 2001 г.), всероссийских конференциях по физической электронике (Махачкала, 2003 г., 2008 г); на Стародубовских чтениях (Днепропетровск, Украина, 2003 г.); XV международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (Тольятти, 2003 г.); 16-ой международной конференции по плазмохимии (Таормина, Италия, 2003 г.); евразийских научно-практических конференциях «Прочность неоднородных структур» (Москва, 2006 г., 2008 г.); XIX и XX петербургских чтениях по проблемам прочности (Санкт-Петербург, 2010 г., 2012 г.), юбилейной конференции ОИВТ РАН (Москва, 2010 г.); международных научно-практических конференциях "Технологии упрочнения, нанесения покрытий и ремонта: теория и практика" (Санкт-Петербург, 2005 г., 2008-2012 г.); российской конференции по теплофизическим свойствам веществ (Москва, 2008 г.); международной конференции «Теория и практика технологии производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов» (Москва, 2009 г.); 3-ей международной конференции "Деформация и разрушение материалов и наноматериалов" (Москва, 2009 г.); международных конференциях «Актуальные проблемы прочности» (Тольятти, 2009 г.; Витебск, 2010 г., 2012 г., Харьков, 2011 г.); всероссийских с международным участием научно-технических конференциях «Быстрозакаленные материалы и покрытия» (Москва, 2009 г., 2011 г.), 12-ой международной научно-технической конференции "Инженерия поверхности и реновация изделий" (Ялта, 2012 г.).

Получены диплом и медаль ВВЦ за участие в выставке-ярмарке «ЭКСПОЖД-98».

Личный вклад соискателя

При личном участии соискателя в качестве ответственного исполнителя проведены работы по исследованию и созданию плазмотронов с расширяющимся каналом выходного электрода.

Под руководством соискателя и при его личном участии проведены комплексные исследования фазового состава, структуры и механических свойств конструкционных материалов после плазменного упрочнения и наплавки, результаты которых послужили основой для разработки оптимальных параметров режима обработки.

Соискателем исследованы и сформулированы структурные механизмы повышения уровня свойств упрочненной стали типа 60Г.

Соискателем предложен и реализован способ ударной обработки, предотвращающий растрескивание и коробление покрытия при плазменной наплавке.

Под руководством соискателя и при его личном участии созданы установки для упрочнения колесных пар, установка для наплавки крестовин стрелочных переводов, установка для наплавки на стенки кристаллизатора МНЛЗ и установка для напыления в вакууме.

Под руководством соискателя внедрены в производство и эксплуатируются 30 установок для плазменного упрочнения железнодорожных колесных пар в вагонных и локомотивных депо ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 115 печатных работ, из которых в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК - 31 и 5 патентов. Список основных работ приведен в конце автореферата.

Объём и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, 9 приложений и содержит 286 страниц текста, 191 рисунок, 43 таблицы и список литературы из 167 названий.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору Филиппову Г.А. и д.т.н. Исакаеву М.-Э.Х., а также сотрудникам института качественных сталей ФГУП ЦНИИЧермет им. И.П. Бардина и отдела плазменных процессов ФГБУН ОИВТ РАН за помощь в работе и поддержку.

1 Плазмотроны постоянного тока

1.1 Разработка и исследование плазмотрона с расширяющимся каналом выходного электрода

Плазмотроны представляют собой устройства, в которых электрическая дуга горит в потоке газа. Они предназначены для получения высокотемпературных потоков различных газов. Процессы в плазмотронах представляют интерес для исследований газового разряда, физики низкотемпературной плазмы и высокотемпературной газодинамики [1-16]. Особый интерес представляют исследования теплофизических,

электрических и оптических свойств любых газов и их смесей.

Плазмотроны используются в металлургии (плавка металлов в электропечах, подогрев металла в промежуточных ковшах, безкоксовое восстановление металла из руды), металлообработке (резка, сварка, модификация поверхности), теплоэнергетике, медицине, плазмохимии и для переработки различных отходов [17-37]. Возможность получать гомогенные и гетерогенные потоки газа с заданным давлением и температурой в широком интервале скоростей, вплоть до сверхзвуковых, позволяет использовать плазмотроны для моделирования взаимодействия высокотемпературного потока с летательными аппаратами.

Широкое распространение получили плазмотроны с самоустанавливающейся длиной электрической дуги и вихревым течением плазмообразующего газа в разрядном промежутке. Первоначально такой плазмотрон имел канал постоянного сечения. Особенности электрического разряда, характер течения высокотемпературного газа и параметры таких плазмотронов достаточно хорошо изучены [2]. Недостатками плазмотрона с каналом постоянного сечения являются падающая вольт-амперная характеристика (ВАХ), низкий тепловой коэффициент полезного действия (КПД) и неустойчивый режим работы.

Были разработаны плазмотроны с фиксацией дуги магнитным полем или уступом, с межэлектродными вставками (МЭВ) [2,3]. Анализ работы этих устройств позволил сделать вывод о том, что основным недостатком плазмотронов с продольным вихревым потоком плазмообразующего газа в канале постоянного сечения является низкая скорость холодного газа на входе в канал разрядного промежутка. Поэтому переход к расширяющемуся выходному каналу, позволяющему работать с повышенной скоростью плазмообразующего газа на входе в канал, может оказать положительное влияние на характеристики плазмотрона.

1.1.1 Профилирование выходного электрода плазмотрона с самоустанавливающейся длиной дуги

В работе [2] была представлена схема взаимодействия дугового разряда с газовым потоком в цилиндрическом канале (рис. 1.1). Начальный участок ламинарного течения АВ, состоящий из столба дуги (1) и пограничного слоя (2) переходит в область разрушения теплового слоя (BCD) и заканчивается участком взаимодействия дуги с турбулентным потоком газа (DEF). На начальном участке АВ дуговой столб устойчив и располагается по оси канала. На этом участке скорость течения холодного газа и напряженность электрического поля низкие. При этом мал и теплообмен между холодным газом и столбом дуги. На участке DEF разряд характеризуется иначе - напряженность электрического поля высокая, а дуговой столб крайне неустойчив.

Рисунок 1.1. Схема взаимодействия дугового разряда с потоком газа

В плазмотроне температура газа меняется от сотен градусов вблизи электродных и изоляционных стенок до десятков тысяч градусов в центральной части дуги, что приводит к сильной неоднородность электрофизических и теплофизических свойств плазмы, а неоднородность, например, магнитного поля на турбулентном участке разряда может приводить к неустойчивости столба дуги [12]. Неустойчивость процесса плазмообразования проявляется в расщеплении и переходе в винтовую форму столба дуги. Это приводит к снижению теплообмена между дугой и плазмообразующим газом, т.к. столб дуги располагается вблизи электродных стенок, в которые за счет излучения передается значительная часть его энергии [7].

Из представленной схемы взаимодействия следует, что для обеспечения устойчивости разряда необходимо создать условия горения дуги в ламинарном потоке. Для уменьшения длины дуги при этом необходима достаточно большая скорость холодного газа на входе в канал. В дозвуковом потоке это можно реализовать, выполнив разрядный канал расширяющимся [38].

Использование расширяющегося канала выходного электрода в плазмотроне позволяет существенно повысить скорость холодного газа на входе в канал и интенсифицировать теплообмен между дугой и плазмообразующим газом, что способствует уменьшению длины дуги и более равномерному распределению тепловых потоков в стенки электрода. Столб дуги может занимать значительный объем разрядного промежутка, а его анодная привязка осуществляться посредством микродуг, что значительно уменьшает среднюю плотность тока и удельный тепловой поток на анод. При этом однородность магнитного поля тока и, как следствие, устойчивость столба дуги обеспечиваются степенью расширения выходного электрода а (рис. 1.2), при которой число Маха постоянно по длине электрода с учетом выделения тепла дуговым разрядом. Тогда как в цилиндрическом канале «при значительных скоростях течения плотность

газа при подогреве уменьшается не только из-за повышения температуры, но и вследствие понижения статического давления. В связи с этим скорость газа увеличивается вдоль трубы быстрее, чем температура. Скорость звука, которая пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры, увеличивается вдоль трубы значительно медленнее, чем скорость потока. По этой причине число Маха по длине трубы растет» [39].

Исследования влияния угла раскрытия а на электрофизические характеристики дугового разряда проводились на экспериментальной установке [40], состоящей из источника питания (Ц« = 380 В, 1тах = 500 А) и плазмотрона, конструкция которого позволяла изменять геометрию разрядного канала (рис. 1.2). Плазмотрон состоял из вольфрамового катода 1, МЭВ 2 и анодной части 3,4. МЭВ и анод 3 образовывали разрядный канал, который выполнялся с углами раскрытия а = 0...6°. Длина и выходной диаметр канала в сменных анодах 3 были постоянными: 96 и 26 мм соответственно, а входной диаметр определялся углом раскрытия канала. Постоянная анодная часть 4 длиной 22,5 мм с внутренним диаметром 26 мм являлась продолжением разрядного канала, образованного сменным анодом 3. Применялась тангенциальная подача азота, способствующая стабилизации дугового разряда.

Рисунок 1.2. Схема экспериментального плазмотрона: 1 - катод; 2 - МЭВ (сопло); 3 -анод 1; 4 - анод 2

На рис. 1.3 представлены зависимости напряжения на дуге ик.А и напряжения между катодом и МЭВ ик.Мэв от расхода газа в и угла раскрытия канала а при I = 300 А. Из-за недостаточного напряжения холостого хода источника питания (11хх) зажечь дугу в цилиндрическом канале и с а=1° не представилось возможным. В отличие от работы плазмотрона с а = 2...4° при а = 5 и 6° дуга горела устойчиво в более широком диапазоне изменения расхода газа, а ток не перераспределялся на постоянную часть анода 4 даже при больших расходах газа, что указывает на повышение интенсивности теплообмена между дугой и плазмообразующим газом с уменьшением длины дуги. При этом повышенное напряжение между катодом и МЭВ (и6°к-мэв) свидетельствовало о более высокой напряженности электрического поля вблизи катода при а = 6°, чем при других углах

раскрытия канала.

220 200 180

са

160 fe 140

I 120

| 100 £

8. 80

I 60

40 20 0

3456789 10 Расход газа, г/с

---- 2°к-мэв

3°к-а - 3°к-мэв

-4°к-а

---- 4°к-мэв

-5°к-а

---- 5°к-мэв

6°к-а 6°к-мэв

Рисунок 1.3. Зависимость ик-А и ик-мэв от Б при различных а при I = 300 А

Другим экспериментом, подтверждающим положительное влияние расширяющегося канала на характеристики разряда, была плазменная резки стали 12Х18Н10Т толщиной 40 мм. В этом случае сменными выполнялись

сопла с минимальным диаметром 3 мм, длиной канала 4 мм и углами раскрытия от 0 до 10° (рис. 1.4).

Рисунок 1.4. Схема плазмотрона для плазменной резки: 1-катод; 2-сопло; 3 — завихритель плазмообразующего газа; 4 - изделие

При расходе азота 1 г/с и дистанции (расстояние между торцем сопла и поверхностью изделия) 12 мм проводилась разделительная резка металла с различной силой тока и скоростью. При этом измеряли напряжение на дуге, мощность, геометрию реза: ширина вверху, внизу и отставание реза.

160

150

оа «

^ 140

я я

ё 130

9 |

| 120

Я

X

110

100

0123456789 10

а,0

Рисунок 1.5. Влияние угла раскрытия канала сопла а на напряжение на дуге

Зависимость напряжения на дуге от силы тока, скорости резки и угла раскрытия сопла представлены на рис. 1.5. С увеличением угла раскрытия от 0° напряжение на дуге сначала понижалось с ухудшением параметров реза, при а = 6° напряжение на дуге увеличилось, а параметры реза стали как при резке с а = 0°. При дальнейшем увеличении а параметры процесса ухудшались.

Экспериментом установлено, что плазмотроном с углом раскрытия разрядного канала 6° по сравнению а = 0° обеспечиваются одинаковые параметры реза при меньшей на 10% мощности дуги. Кроме того, максимальная сила тока без разрушения сопла составляла 750 и 600А соответственно, что позволяет характеризовать плазмотрон с углом раскрытия канала сопла 6°, как энергосберегающее и надежное устройство.

1.1.2 Секционирование выходного электрода как эффективный метод исследования энергетических характеристик плазмотронов

Одним из способов увеличения напряжения на дуге в канале постоянного сечения является использование в плазмотроне межэлектродных вставок [3, 41]. Энергетические характеристики плазмотронов с МЭВ и секционированными анодами были исследованы на экспериментальной установке [42], включающей источник питания (ИП), систему газоснабжения из баллонной рампы, водяное охлаждение газодинамического тракта с теплообменником и вытяжной вентиляцией.

Исследовали плазмотроны с расширяющимся каналом выходного электрода: один - с электродом из 10 секций (рис. 1.6), второй - со сплошным электродом. Аналогичным образом были изготовлены плазмотроны с цилиндрическими секционированным и сплошным выходными электродами.

О К 20 30 АО 50 60 70 10 90 ЮО

Рисунок 1.6. Плазмотрон с секционированным выходным электродом: 1 - катод, 2 -сопло, 3 - анодные секции

Для сравнительного анализа характеристик плазмотронов с различной геометрией канала в исследованиях необходимо было обеспечить их работу в одних и тех же интервалах силы тока, расхода газа и мощности электрической дуги. Исходя из этого, диаметр цилиндрического канала был равен 8 мм, а диаметр минимального сечения в расширяющемся канале -4 мм.

Протекающие по секционированной части выходного электрода токи измерялись коаксиальными шунтами, установленными в электрическую цепь каждой из десяти секций анода (рис. 1.7).

Анодные секции

©

Измерительные шунты

Измеряемые параметры:

Л-¡-Л 0 ; Л«; ик-а; ик-с

Рисунок 1.7. Схема измерения электрических параметров плазмотрона

Система измерения основана на аналого-цифровых платах фирмы L - Card с частотой опроса до 3000 кГц, что позволило измерять мгновенные значения параметров.

Проводились измерения интегральных и удельных тепловых потоков через катод, сопло и анодные секции плазмотрона (рис. 1.8). Для определения тепловых потоков измерялись расход и температура воды на входе и выходе из охлаждаемых элементов устройства. По такой схеме определяли тепловые потоки через каждую секцию по всей длине разрядного канала плазмотрона.

Вход воды: Gкатод* ССош.то» G1-G10, 1 И

Катод

^ ¿шшш

Анодные секции

Выход воды: THI(Ut I см.кн Т1 -тю

Измеряемые параметры: ОиЩ1 Ocoe.im Q1 - Q10,

Я катод* Чсош.ки ql - qlO

ЭВМ

Рисунок 1.8. Схема измерения тепловых потоков в плазмотроне

Полученные результаты исследований позволили провести сравнительный анализ энергетических параметров плазмотронов с расширяющимся и цилиндрическим каналами выходных электродов.

1.1.3 Сравнительные исследования вольт-амперных характеристик плазмотронов

К настоящему времени исследованы различные схемы плазмотронов постоянного тока: с продольным потоком газа с самоустанавливающейся длиной дуги в цилиндрическом канале постоянного сечения, межэлектродными вставками, фиксацией длины дуги магнитным полем или геометрическим воздействием («уступом»), поперечным обдувом, вращением дуги магнитным полем, пористым выходным электродом [2, 41].

Все указанные выше схемы имеют падающую вольт-амперную характеристику. Падающий характер ВАХ предопределяет жесткие требования к источнику питания. Эффективность технологических процессов существенно повышается при применении плазмотронов с возрастающей ВАХ.

На рис. 1.9-1.13 приведены некоторые ВАХ исследованных генераторов плазмы [42], причем на рис. 1.9-1.11 представлены данные для азота, а на рис. 1.12, 1.13 - для аргона. На рис. 1.9, 1.10 приведены ВАХ плазмотронов с расширяющимся каналом секционированного и сплошного выходного электрода для различных расходов азота. Показано, что плазмотроны с секционированным и сплошным расширяющимся каналом выходного электрода имеют схожие и явно выраженные возрастающие ВАХ с небольшим участком падающей характеристики.

200

100 200 300 Сила тока, А

400

Рисунок 1.9. Зависимость ВАХ от расхода азота. Расширяющийся канал

секционированного выходного электрода

100 200 300 Сила тока, А

Рисунок 1.10. Зависимость ВАХ от расхода азота. Расширяющийся канал сплошного выходного электрода

На рис. 1.11 приведены ВАХ для плазмотронов с цилиндрическим каналом секционированного выходного электрода. ВАХ здесь

принципиально другая - падающая, напряжение горения дуги при одном и том же расходе газа в области малых токов значительно выше, разряд существует только при больших значениях силы тока.

В расширяющихся каналах дуга гасла при малых и больших значениях тока при напряжениях на дуге равных напряжению холостого хода источника питания. По тем же причинам в плазмотроне с цилиндрическим каналом дуга гасла при малых значениях тока, а при больших значениях тока разряд погасал из-за нестабильности горения дуги в следствие крутопадающей внешней характеристики источника питания.

На рис. 1.12 и 1.13 показаны ВАХ генераторов плазмы с расширяющимся каналом секционированного и сплошного выходного электродов при различных расходах аргона. Они аналогичны зависимостям, представленным на рис. 1.9, 1.10.

200

180

160

® 140

О)

я

¡120

к

о.

5 100

80 60

1 -»-2,0 г/с

г/с -1,0 г/с

•

1

1

N

100 200 300 Сила тока, А

400

Рисунок 1.11. Зависимость ВАХ от расхода азота. Цилиндрический канал

секционированного выходного электрода

100 200 300 400 Сила тока, А

Рисунок 1.12. Зависимость ВАХ от расхода аргона. Расширяющийся канал секционированного выходного

электрода

На ВАХ влияет расстояние от наконечника катода до плоскости минимального сечения расширяющегося канала. Особенностью исследуемого плазмотрона является то, что электрический разряд горит

полностью в расширяющемся канале, поэтому при изменении положения катода изменяется и В АХ. На рис. 1.14 показаны В АХ для четырех значений расстояния от наконечника катода до плоскости минимального сечения расширяющегося канала. Здесь отклонения ВАХ, во-первых, больше 5%, во-вторых, являлись систематическими отклонениями. Небольшие (менее 3 мм) изменения расстояния между наконечником катода и плоскостью минимального сечения могли быть связаны с точностью сборки плазмотрона и эрозией вольфрамового наконечника катода.

Рисунок 1.13. Зависимость ВАХ от Рисунок 1.14. Зависимость ВАХ от расхода аргона. Расширяющийся канал расстояния катод-сопло. Цилиндрический сплошного выходного электрода канал сплошного выходного электрода,

вдг =2 г/с

Таким образом, секционирование канала выходного электрода является эффективным методом исследования энергетических характеристик генераторов плазмы, что позволило установить область существования дуги в плазмотроне с расширяющимся каналом выходного электрода, которая существенно шире, чем в плазмотроне с цилиндрическим каналом.

1.1.4 Распределение электрического тока и тепловых потоков по длине выходного электрода. Тепловой КПД дуги

Измерения тепловых потоков по длине разрядного канала необходимы для определения теплового КПД плазмотрона и нахождения оптимальных степени расширения и длины канала для создания новых генераторов плазмы с расширяющимся каналом выходного электрода мощностью до и более 1 МВт.

Для секционированного расширяющегося канала установлено, что из-за шунтирования дуги в каждый момент времени «работает» одна или две секции, причем, дуга, как правило, вытягивается, последовательно переходя от одной секции к другой [43]. Затем дуга снова замыкается на одну из секций и процесс повторяется. Характер шунтирования дуги зависит от рода газа и его расхода. В аргоне токоотбор осуществляется двумя первыми секциями в широком диапазоне изменения токов 70-300 А, в азоте при этих же токах могут «работать» все секции анода плазмотрона.

На рис. 1.15 приведена типичная осциллограмма тока через отдельные секции анода (Jl, J2 и т.д.) и соответствующее изменение напряжения на дуге. Движение анодного пятна электрической дуги осуществляется последовательно от первой секции к девятой, а затем в результате шунтирования перераспределяется опять на первую. Из осциллограммы для конкретного режима можно установить, что напряженность электрического поля составляет 1300 В/м, а напряжение горения дуги почти линейно возрастает с увеличением длины дуги.

I. А

pi4 h 18 К 19 [\

А

- --- — и, в 1

V 1 J ^ I ь.

U, В 300

200

100

94250

94400

94550

94700

94850

95000 Время, мкс

Рисунок 1.15. Осциллограмма токов I через секции анода и напряжение на дуге U при I = 300 A, G№ = 5,0 г/с

На рис. 1.16 приведено распределение средних значений тока по секциям.

250 200 < 150

Заключение диссертации по теме «Металловедение и термическая обработка металлов», Тюфтяев, Александр Семенович

5 Общие выводы.

1. На основе результатов исследований тепловых и электрофизических характеристик плазмотрона с расширяющимся каналом выходного электрода и установленных закономерностей формирования структурно-фазового состояния и свойств модифицированных поверхностей металлов и сплавов разработаны технологии, созданы установки для плазменного упрочнения железнодорожных колесных пар и роликов транспортных рольгангов прокатных станов, наплавки крестовин стрелочных переводов, медных кристаллизаторов МНЛЗ и напыления порошковых материалов, применение которых в промышленности способствует ресурсосбережению при эксплуатации и ремонте изделий.

2. Разработаны плазмотроны для упрочнения колесных пар и напыления порошковых материалов, а также плазмотрон для плазменной наплавки с устройством подачи порошка в дуговой разряд. Оптимизирован угол раскрытия канала а=6°, обеспечивающий повышение КПД, надежность работы плазмотрона и эффективность обработки, что является следствием увеличения теплообмена между дугой и плазмообразующим газом, равномерного распределения плотности тока по выходному электроду и, следовательно, однородного магнитного поля тока, способствующего повышению устойчивости столба дуги в разрядном промежутке.

3. Оптимизированы параметры режима плазменного упрочнения железнодорожных колес (N=35 кВт; У=130 мм/мин; в= 1,5 г/с), при которых обеспечивается наилучшее сочетание характеристик упрочнения и сопротивления хрупкому разрушению упрочненного слоя. Результаты исследования влияния химического состава колесной стали при различном содержании углерода и хрома на размеры, структурное состояние и механические свойства упрочненной зоны позволили скорректировать режим плазменной обработки, в частности, колесных пар локомотивов с повышенной твердостью бандажей и колес грузовых вагонов из легированной хромом стали.

4. Установлено, что в результате воздействия азотной плазменной струи на поверхность стали происходит ее азотирование, приводящее к возникновению в поверхностном слое не характерных для стали 60Г нитридных фаз, азотистого аустенита, фермообразного мартенсита. Установлены структурные механизмы повышения уровня свойств упрочненной стали, которые заключаются в формировании в упрочненном слое специфического спектра структур, включающего нитриды, аустенит, фермообразный и пакетный мартенсит, троостомартенсит и троостосорбит, что способствует созданию плавной и глубокой переходной зоны от высокотвердого слоя к основному металлу, а также в релаксации микронапряжений при деформации поверхностного слоя во время эксплуатации в результате у-а превращения в слое высокоазотистого аустенита.

5. Разработаны технологии плазменной наплавки износостойких покрытий на сталь 110Г13Л, 76Ф и медь, обеспечивающие получение покрытия толщиной до 5 мм, а при многослойной наплавке толщиной свыше 10 мм, и прочным сцеплением его с основным металлом.

6. Разработан способ плазменной наплавки покрытия из сплава ПР-65Х25Г13НЭ на сталь 110Г13Л, включающий ударную обработку наплавленного слоя синхронно с наплавкой. Установлено, что релаксация остаточных микронапряжений в покрытии является следствием ударной обработки и происходит в результате протекания фазового у—>а превращения и микропластической деформации. Установлен эффект оплавления границ литой структуры металла основы и армирование ее жидким расплавом покрытия, что повышает прочность сцепления покрытия с основой, но снижает его трещиностойкость из-за неполного залечивания дефектов на границах.

7. Показана возможность создания крестовины стрелочного перевода путем наплавки сплава ПР-65Х25Г13Ю на основу из стали типа 76Ф взамен крестовин из высоколегированной стали 110Г13Л. Установлено, что способ плазменной наплавки на отожженную сталь 76Ф с синхронной ударной обработкой наплавленного слоя позволяет получать покрытие с высоким уровнем свойств и равномерным распределением остаточных микронапряжений.

8. Установлено, что прочность сцепления покрытия из сплава ПР-Н77Х15СЗР2 с основы из меди при испытаниях на срез на 50% ниже прочности на срез покрытия и на 30% выше прочности на срез меди, что обусловлено формированием на границе раздела переходного слоя с мелкозернистой структурой в условиях протекания процессов перемешивания и диффузии компонентов в расплаве, при его кристаллизации и охлаждении. Вследствие того, что твердость и износостойкость полученного покрытия в ~5 раз больше, чем у меди, можно прогнозировать увеличение в 5 раз эксплуатационного ресурса кристаллизатора МНЛЗ в целом.

9. Освоены промышленные плазменные технологии упрочнения вагонных и локомотивных колесных пар и наплавки крестовин стрелочных переводов.

• Созданы установки для плазменного упрочнения гребней колесных пар. Разработаны программное обеспечение и автоматизированная система управления установкой с возможностью дистанционного контроля и наблюдения за технологическим процессом упрочнения колесных пар в режиме реального времени. Установка и упрочненные цельнокатаные колеса и бандажи сертифицированы Госстандартом РФ. Разработаны и согласованы с ОАО «РЖД» инструкции по проведению плазменного упрочнения гребней колесных пар. Результаты статистической обработки данных об эксплуатации колесных пар различных типов подвижного состава железных дорог свидетельствуют о том, что плазменное упрочнение по созданной технологии способствует снижению интенсивности износа колесных пар в 2-3 раза. В вагонных и локомотивных депо эксплуатируются 30 установок, на которых упрочнено более 185000 колесных пар.

• Создана установка для наплавки элементов крестовин стрелочных переводов. Разработаны и согласованы с ОАО «РЖД» технические условия на крестовины, восстановленные плазменной наплавкой. При проведении натурных испытаний на Московской железной дороге установлено, что восстановленные крестовины по сравнению с новыми обладают в два раза большей эксплуатационной долговечностью.

10.Создана установка для плазменного напыления в вакууме и система диагностики гетерогенной плазмы.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Тюфтяев, Александр Семенович, 2013 год

6 Список литературы.

1. Грановский B.JI. Электрический ток в газе. M. JI. Гостехиздат. 1952. -432 с.

2. Жуков М.Ф., Коротеев A.C., Урюков Б.А. Прикладная динамика термической плазмы. Новосибирск. Наука. 1975. - 298 с.

3. Николаев A.B., Кулагин ИД. Дуговая плазменная горелка и ее применение. Вопросы электроники. 1960. Вып.№ 9 сер 1.

4. Карабут А.Б., Курочкин Ю.В., Коршунов В.Н. и др. Электродуговой генератор с пористым охлаждением межэлектродной вставки мощностью 2 МВт. Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1976. - № 8. - Вып. 2. - С. 1013.

5. Генераторы плазменных струй и сильноточные дуги. Под редакцией Рутберга Ф.Г. JI. Наука. 1973. - 152 с.

6. Глебов H.A., Рутберг Ф.Г. Мощные генераторы плазмы. М. Энергоатомиздат. 1985. - 153 с.

7. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том, книга 4. Под редакцией Фортова В.Е. М. ФИЗМАТЛИТ. 2008.

8. Ерохин А. А. Плазменно-дуговая плавка металлов и сплавов. М. Наука. 1975. - 188 с.

9. Дресвин C.B., Михалъков С.М. Теплообмен сферических моделей и мелких движущихся частиц в плазменных струях. Теплофизика высоких температур. 1992. - Т.30. № 1. - С. 25-35.

10.Дресвин C.B., Донской A.B., Голъдфарб В.М., Клубникин B.C. Физика и техника низкотемпературной плазмы. М. Атомиздат. 1972. - 352 с.

11 .Михайлов Б.И. Влияние геометрии дуговой камеры, давления, расхода и рода плазмообразующего газа на осевую стабилизацию дуги в газовихревых плазмотронах. Теплофизика и аэромеханика. 2001. - Т. 8. № 1.-С. 133-141.

12 .Артемов В.И., Левитан Ю.С., Синкевич O.A. Неустойчивости и турбулентность в низкотемпературной плазме. М. Изд-во МЭИ. 1993.- 412 с.

13.Gregor J., Jakubova I. Senk J. Investigation of Radial Energy in Ar Arc Heater Channel. High Temperature. Material Processes. 2007. - V. 11. № 3. - p. 421.

14. Kruger C.H. Nonequilibrium in Contined Arc Plasmas. Phys. Fluids. 1970. V. 23. №7.-P. 1737.

15.Даутов Г. Ю, Дзюба В. Л., Карп И. Н. Плазмотроны со стабилизированными электрическими дугами. Киев. Наукова Думка. 1984. - 168 с.

16. Фомин В.М., Малмус Н., Маслов A.A. Влияние встречной плазменной струи на суммарные и распределенные аэродинамические характеристики затупленного тела. Докл. РАН. 1999. -Т. 368. № 2. - С. 197-200.

17.Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов. Под ред. Б.Е. Патона. М. Наука. 1973. - 243 с.

18.Клубникин B.C., Карасев М.В., Петров Г.К. Плазменное напыление покрытий в активных средах. JI. Знание. 1990. - 24 с.

19. Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М. Наука. 1977. - 184 с.

20.Жайнаков А., Лелевкин В.М., Мечев B.C., Семенов В.Ф., Урусов P.M. Электрическая дуга - генератор низкотемпературной плазмы. Бишкек. Илим. 1990.-440 с.

21. Донской A.B., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении. JL Машиностроение. 1979. - 232с.

22.Карпенко Е.И., Мессерле В.Е. Плазменно-энергетические технологии топливоиспользования. Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998. - 385 с.

23. Петров C.B., Сааков А.Г. Плазма продуктов сгорания в инженерии поверхности. Киев. Топаз. 2000. - С.220.

24. Эсибян Э.М. Воздушно-плазменная резка: состояние и перспективы. Автоматическая сварка. 2000. № 12. - С. 6-20.

25 .Соснин H.A., Ермаков СЛ., Тополянский П.А. Изд-во Санкт-Петербургского политехнического университета. СПб. 2008. - 406 с.

26.Ширшов И.Г., Котиков В.Н. Плазменная резка. JI. Машиностроение. Ленинградское отд. 1987. - 192 с.

27.Переплетчиков Е. Ф. Плазменная наплавка. Ремонт, восстановление, модернизация. 2005. № 12. - С. 35-40.

28. Harbec D., Meunier J.sL., Guo L., et al. Carbon Nanotubes from the Thermal Plasma Dissociation of C2C14. Journal of Physics D. Appl. Physics. - V. 37. -P. 2121.

29. Дембовский В. Плазменная металлургия. M.: Металлургия. 1981.- С. 280.

30. Ганз С.H., Пархоменко В.Д. Получение связанного азота в плазме. Киев. Выща школа. 1976. - С. 67.

31. Painter J.H., Elimsen P.J. Электродуговой подогреватель мощностью 12 МВт для моделирования условий входа в атмосферу, работающий при давлении до 200 х 105 Па. Ракетная техника и космонавтика. 1971. - Т. 9. № 12.

32. Васильев К.В. Плазменно-дуговая резка. М. Машиностроение. 1974.-112 с.

ЪЪ.Вурзель Ф. Б., ПолакЛ. С. Плазмохимия. М. Знание. 1985. - 48 с.

34 .Цветков Ю.В., Николаев A.B. Плазменные процессы в составе энергометаллургического комплекса (некоторые проблемы металлургии будущего) Ресурсы. Технология. Экономика. 2006. № 2, -С.20-26. № 3. -С.38-42.

35. Рутберг Ф.Г., Бородин B.C., Григорьев М.А., Киселев A.A. Исследование основных физических процессов в мощных электродуговых генераторах переменного тока. Теплофизика высоких температур. 1978. - Т. 16. № 6. -С. 1285-1296.

36.Жуков М.Ф., Мессерле В.Е., Перегудов B.C., Энгельшт B.C. Розжиг и стабилизация горения пылеугольных топлив низкотемпературной плазмой. Известия Российской академии наук. сер. Энергетика. 1993. № 2. - С.128-139.

Ъ1.Даутов Г. Ю., Дзюба В. Л., Карп И. Н. Плазмотроны со стабилизированными электрическими дугами. Киев. Наукова Думка. 1984. - 166 с.

38. Башкатов В.А., Исакаев Э.Х., Крешин М.Б. и др. Электродуговой плазмотрон. A.c. № 814250 СССР. 1979.

39. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М. Наука. 1969. - 824 с.

40. Исакаев Э.Х., Григорьянц P.P., Спектор И.О., Тюфтяев A.C. Влияние угла раскрытия канала выходного электрода на характеристики плазмотрона. Теплофизика высоких температур. 1994. - Т.32. №4. - С.627-628.

41. Низкотемпературная плазма. Т. 17. Электродуговые генераторы термической плазмы. Гл. ред. серии Жуков М.Ф. и Засыпкина И.М. Новосибирск. Наука. 1999. - 712 с.

42. Исакаев Э.Х., Синкевич O.A., Спектор И.О., Тазикова Т.Ф., Тюфтяев A.C., Хачатурова А.Г. Исследование генератора низкотемпературной плазмы с расширяющимся каналом выходного электрода. Теплофизика высоких температур. -Т. 48. № 6. 2010. - С. 816-827.

43. Исакаев Э.Х., Синкевич O.A., Тюфтяев A.C., Чинное В.Ф. Исследование генератора низкотемпературной плазмы с расширяющимся каналом выходного электрода и некоторые его применения. Теплофизика высоких температур. 2010. - Т. 48. № 1. - С. 105-134.

44. Генераторы низкотемпературной плазмы. Труды III Всесоюзной научно-технической конфиренции по генераторам низкотемпературной плазмы. М. Энергия. 1969. - 607 с.

45. Жуков М.Ф., Смоляков В. Я., Урюков Б. А. Электродуговые нагреватели газа (плазмотроны). Москва. Наука. 1973. - 232 с.

46.Устойчивость горения электрической дуги. Кулаков П. А., Новиков О. Я., Тимошевский А. Н. АН СССР. Сиб. отд-ние. Ин-т теплофизики. 1992. Т.5. -197 с.

Al.Fauchais P., Coudert J.F., Vardelle M. Transient phenomena in plasma torches and in plasma sprayed coating generation. European symposium on martensitic

transformation and shape memory properties. J. Phys IV France 7 (1997). Colloque C4, Supplement au Journal de Physique III d'octobre 1997. - V.7. -P.C4187-198.

48. Isakaev E.Kh., Kalinin V.l., Korolev V.K., Sinkevich O.A., Tereshkin S.A., Tyuftyaev A.S. Investigations of characteristics of the plasmatrons. Book of abstracts. 2nd Int. Symp. On Heat and Mass Transfer under Plasma Conditions, 19-23 April. 1999. Tekiriva. Antalya. Turkey. - P. 123 - 125.

49. Глазков B.B., Исакаев Э.Х., Королев B.K, Сшкевич O.A., Терешкин СЛ., Тюфтяев A.C. Исследование флуктуаций в плазмотроне с расширяющимся каналом. Доклады конф. «Физика низкотемпературной плазмы (ФНТП 98)». Петрозаводск. 1998. - С. 470-473.

50. Isakaev E.Kh, Korolev V.K, Sinkevich O.A., Tereshkin S.A., Tyuftyaev A. S. Investigations of the plasmatron with the expansion channel as an electrode. Abs. of 5th European Conf. «Thermal Plasma Processes». St. Petersburg . 1998.-P.13-19.

51 .Горячев C.B., Исакаев Э.Х., Мясников М.И., Чинное В.Ф. Спектральные измерения локальных параметров плазмы с использованием ПЗС-матриц. Оптика и спектроскопия. 2008. -Т. 105. № 6. - С. 918-924.

52.Batenin V.M., Belevtsev A.A., Chinnov V.F. et al. Parameters of Electron Gas in High Enthalpy Argon and Nitrogen Plasmas. In: Progress in Plasma Processing of Materials / Ed. P. Fauchais , J. Amoroux. N. Y.: Begell House. 2001. P. 199

53. Андреенко E.H., Горячев C.B., Исакаев Э.Х. и др. Исследование состояния и температуры поверхности катода сильноточной дуги методом высокоскоростной визуализации. Сб. тр. «Физика экстремальных состояний вещества - 2008». Черноголовка. 2008. - С. 288.

54.Белевцев A.A., Кукушкин A.M., Федоров A.B., Чинное В.Ф. Вращательная температура в высокоэнтальпийных струях азотной плазмы атмосферного давления. Теплофизика высоких температур. 2004. - Т. 42. № 3. - С. 345352.

55.Лахтин Ю.М., Коган Д.Я., Шпис Г. И. и др. Теория и технология азотирования. М. Металлургия. 1991. - 320 с.

56. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М. Машиностроение. 1987. - 192 с.

57. Исакаев Э.Х., Катаржис В.А., Тюфтяев A.C. Плазмотрон для наплавки. Сборник статей Всероссийского научно-исследовательского института межотраслевой информации «Научно-технические достижения». 1994. № 4. - С. 28-30.

58. Рыкалин H.H. Расчеты тепловых процессов при сварке. М. ГНТИМЛ. 1951.-296 с.

59. Григоръянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М. Машиностроение. 1989. - 304 с.

60 .Григоръянц А.Г., Сафонов А.Н. Методы поверхностной лазерной обработки. М. Высшая школа, 1987. - 191 с.

61.Головин Г.Ф. Высокочастотная термическая обработка. Вопросы металловедения и технологии. JI. Машиностроение. Ленигр. отд. 1990. -239 с.

62. Смирнов М.А. Основы термической обработки стали. М. Наука и технологии. 2002. - 519 с.

63. Гевелинг Н.В. Поверхностная электротермообработка. М. Л. ОНТИ НКТН. 1936.- 146 с.

64. Вишницкий А. Л., Ясногородский И. 3., Григорчук И. П. Электрохимическая и электромеханическая обработка металлов. Л. Машиностроение (Ленингр. отд.). 1971. - 211 с.

65. Коровин А.И. Газопламенная поверхностная закалка. Труды ВНИИавтоген. Вып.1. М. Машгиз. 1960 - 112 с.

66. Петров C.B., Сааков А.Г. Плазма продуктов сгорания в инженерии поверхности. Киев. Топас. 2000. - 220 с.

67. Балановский А.Е. Плазменное поверхностное упрочнение металлов. -Иркутск. Изд-во ИрГТУ. 2006. - 180 с.

68. Лащенко Г. И. Плазменное упрочнение и напыление. Киев. Экотехнология. 2003. - 64 с.

69. Пашолок И.Л., Харитонов В.Б. О возможном повышении износостойкости железнодорожных колес. М. Вестник ВНИИЖТ. 1997. № 1. - С.32-36.

70. Марков Д.П. Закалка гребней колес подвижного состава на высокую твердость для снижения бокового износа. М. Вестник ВНИИЖТ. 1997. № 1. -С.36-42.

71. Markov D.P. Laboratory tests for wear of rail and wheel steel. Wear. 1995. - P 678-686.

72. Марков Д.П. Триботехнические характеристики элементов пары колесо-рельс. Трение и износ. Минск. 1995. - Т.16. № 1. - С.138-156.

13. Богданов В.М., Марков Д.П., Пенькова Г.И. Оптимизация триботехнических характеристик гребней колесных пар подвижного состава. М. Вестник ВНИИЖТ. 1998. №4. - С. 3-9. .

74. Богданов В. М. Снижение интенсивности износа гребней колес и бокового износа рельсов. Железнодорожный транспорт. 1992. № 12. - С. 30-34.

75. Лысюк B.C. Причины и механизмы схода колеса с рельса. Проблема износа колес и рельсов.- 2-е перераб. и доп. М. Транспорт. 2002. - 215 с.

76. Пустовойт В.Н., Домбровский Ю.М., Бровер A.B. Структурообразование в стали при нагреве плазменной сканируемой дугой. Материаловедение. 1998. № 7. - С. 52-56.

77. Исакаев Э.Х. Троицкий A.A., Тюфтяев A.C., Яблонский А.Э. Устройство для плазменной обработки изделия. Патент РФ № 2069131. 20.11.1996. Бюл. №32.

78. Исакаев Э.Х., Тюфтяев A.C., Яблонский А.Э. Устройство для плазменной обработки. Патент РФ №2152445. 10.07.2000. Бюл.№19.

19. Исакаев М.-Э.Х., Ильичев М.В., Тюфтяев A.C., Филиппов Г.А. Особенности структурообразования и формирования свойств при

плазменной обработке углеродистой стали. Материаловедение. 2003. № 2. -С. 52-55.

80. Гшлер Я.Л. Таблицы межплоскостных расстояний в 2-х томах. - Т.2. М. Недра. 1966. - 360 с.

81. Лахтин Ю.М., Коган Я.Д. Азотирование стали. М. Машиностроение. 1976. - 256 с.

82. Чаттерджи-Фишер Р., Эйзелл Ф.-В., Лидтке Д. и др. Азотирование и карбонитрирование. М. Металлургия. 1990. - 280 с.

83.Алексеева Л.Е., Гетманова М.Е., Филиппов Г.А., Шахпазов Е.Х. Способ определения локальной концентрации остаточных микронапряжений в металлах и сплавах. Патент РФ № 2390763. 27.05.2010.

84. Алексеева Л.Е., Саррак В.И., Суворова P.O., Филиппов Г.А. О двух путях релаксации остаточных микронапряжений в мартенсите стали. Металлофизика. Наукова думка. 1975. вып.61. - С. 79-84.

85.Ильичев М.В., Ливанова О.В., Тюфтяев A.C., Филиппов Г.А. Влияние технологических параметров плазменной обработки на формирование структуры и свойств стали типа 60 Г. «Металлург». 2008. № 10. - С.59-62.

86.Ильичев М.В., Гетманова М.Е. Ливанова О.В., Тюфтяев A.C., Филиппов Г.А. Исследование влияния содержания хрома в стали типа 60Г на структуру и свойства после плазменной обработки. В сб. «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня», Материалы 11-й международной научно-практической конференции. Санкт-Петербург. 14-17 апреля 2009 г. часть 2. - С. 142-146.

87. Гордеева Т.А., Жегина И.П. Анализ изломов при оценке надежности материалов. М. Машиностроение. 1978. - 200 с.

88. Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса: Пер. с англ. Харрис У. Дж., Захаров С. М., Ландгрен Дж., Эберсен В. М. Интекст. 2002. - 408 с.

89. Нужное Ю.М. Сцепление колес с рельсами. М. Интекст. 2003. - 144 с.

90. Комбалов B.C. Методы и средства испытаний на трение и износ конструкционных и смазочных материалов. М. Машиностроение. 2008. -308 с.

91. Золоторевский В. С. Механические испытания и свойства металлов. М. Металлургия. 1974. - 304 с.

92. Богданов В.М., Марков Д.П., Жаров И.А., Захаров С.М. Относительное проскальзывание в точках контакта колеса с рельсом. Вестник ВНИИЖТ.1999. № 3. -С.6-11.

93. Рыбакова Л.М., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. М. Машиностроение. 1982. - 209 с.

94. Счастливцев В.М., Табатчикова Т.И., Макаров A.B., Егорова Л.Ю., Яковлева И.Л. Износостойкость углеродистой стали со структурой тонкопластинчатого перлита. МиТОМ. 2001. № 1. - С. 27-31.

95. Ильичев М.В., Ливанова О.В., Тюфтяев A.C., Филиппов Г.А., Юсупов Д.И. Плазменная обработка стали с различной исходной температурой. Материалы 12-ой международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня», 13-16 апреля 2010 г. Санкт-Петербург, часть 2. - С. 158-161.

96. Исакаев М.-Э.Х., Ильичев М.В., Тюфтяев A.C., Филиппов Г.А., Юсупов Д.И. Влияние исходной температуры металла перед плазменной обработкой на формирование структуры и свойств высокоуглеродистой стали Сборник материалов 50-ой Международный симпозиум «Актуальные проблемы прочности» 27 сентября - 1 октября 2010 года. Витебск. Беларусь. - С. 100-103 .

97. Гонтарук Е.И., Ильичев М.В., Исакаев Э.Х., Тюфтяев A.C., Филиппов Г.А. Новая технология поверхностного плазменного упрочнения стальных изделий. Сталь. 2002. №6. - С. 78-81.

98. Грибанова Л.И., Саррак В.И, Филиппов Г.А. Процесс зарождения трещины при замедленном разрушении стали в условиях насыщения водородом. Физика металлов и металловедение. 1985. - Т.59. вып.5. - С. 996-1004.

99.Саррак В.К, Филиппов Г.А. Задержанное разрушение стали после закалки. Физико-химическая механика материалов. 1976. № 2. - С. 44-54.

100. Гельд П.В., Рябов Р.А., Кодес Е.С. Водород и несовершенства структуры металлов. М. Металлургия. 1979. - 220 с.

101. Саррак В. И. Водородная хрупкость и структурное состояние стали. Металловедение и термическая обработка металлов 1982. № 5. - С. 11-17.

102. Филиппов Г.А. О взаимодействии примесей с границами зерен в аустените. Физика металлов и металловедение, 1983. -Т.55. вып.З. - С. 528-532.

103. Мороз Л.С., Чечулин Б.Б. Водородная хрупкость металлов. М. Металлургия. 1967. - 255 с.

104. Карпенко Г.В., Литвин А.К, Ткачёв В.И., Сошко А.И. К вопросу о механизме водородной хрупкости. Физико-химическая механика материалов. 1973. № 12. - С.6-12

105. Изотов В.И., Хандаров П.А. Классификация мартенситных структур в сплавах железа. Физика металлов и металловедение. 1972. - Т.34. вып.2. -С. 332-338.

106. Изотов В.И, Поздняков В.А., Лукъяненко Е.В. Влияние дисперсности перлита на механические свойства, деформационное поведение и характер разрушения высокоуглеродистой стали. Физика металлов и металловедение. 2007. -Т. 103. № 5. - С. 549-560.

107. Х.Дж. Гольдшмидт. Сплавы внедрения. М. Мир. 1971. -Т.1. 424 с.

108. Мирочник В.А., Оненко А.П., Саррак В.И, Филиппов Г.А. Взаимодействие водорода с неметаллическими включениями разной формы в феррито-перлитных сталях. Физика металлов и металловедение. 1983. -Т. 56. Вып. 2. - С.308-314.

109. Исаков М. Г., Изотов В. И., Карпелъев В. А., Филиппов Г. А. Кинетика образования повреждений малоуглеродистой низколегированной стали при насыщении водородом. Физика металлов и металловедение. 2000. - Т. 90. №3.-С. 97-103.

110. Шаповалов В.П. Влияние водорода на структуру и свойства железоуглеродистых сплавов. М. Металлургия. 1982. - 230 с.

111. Саррак В.И, Филиппов Г.А. Хрупкость мартенсита. Металловедение и термическая обработка. 1978. № 4. - С. 21-26.

112. Желобцов Е.А., Исакаев Э.Х., Пелецкий В.Э., Тюфтяев А. С. Реализация метода продольного теплового потока для измерения коэффициента теплопроводности твердых тел при высоких температурах. «Приборы и техника эксперимента». 2009. № 5. - С. 140-144.

113. Maglic K.D., Cezairliyan A., Peletsky V.E. Compendium of Thermophysical Property Measurement Methods. V. 2. Recommended Measurement Techniques and Practices. N.Y. P.: Plenum Press. 1992. - P. 133-159.

114. Олейник Б.Н., Соколов H.A., Раскин А.А. Сталь нержавеющая марки 12Х18Н10Т. Теплопроводность при температурах 340 - 1100 К. Таблицы стандартных справочных данных № ГСССД 165-94. М. Изд-во стандартов. 1994. - 9 с.

115. Лыков A.M. Упрочнение стали плазменными генераторами. Физика и химия обработки материалов. 2008. № 2. - с.71-75.

116. Самотугин С.С., Мазур В.А., Литвиненко Д. С. моделирование тепловых процессов при плазменном поверхностном упрочнении тонколезвийного почвообрабатывающего инструмента. Вюник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 129/2012. Сер1я: Машиноприладобудування та транспорт. Севастополь. 2012. - С. 195-198.

117. Куидас С.П., Марковник Д.В., Иванов Д. Г. Математическая модель процесса поверхностного плазменного упрочнения стальных деталей. Упрочняющие технологии и покрытия . 2008. № 3. - С.40-46.

118. Короткое В.А., Ананьев С.П., Шекуров A.B. Исследование влияния скорости охлаждения на качество поверхностного слоя при плазменной закалке. Сварочное производство. 2012. № 3. - С.26-29.

119. Янъков Г.Г., Артемов В.И. ANES/NE: Пакет для численного моделирования процессов гидродинамики и тепломассообмена. Версия 1.40. М. Изд. МЭИ (ТУ). 2006.

120. Справочник "Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике» под ред. Б.Е. Неймарк. M.-JI. изд-во «Энергия». 1967. -240 с.

121. Калинин В.И., Тюфтяев A.C. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013615277. Управляющая программа для процессорного модуля системы интеллектуальных модулей ТЕКОНИК «UUKP». 4.06.2013.

122. Антиповский C.B., Исакаев Э.Х., Тюфтяев A.C. и др. Плазменное упрочнение как способ увеличения ресурса колесных пар. Локомотив. 2009. № 6. - С.26-27.

123. Кондратюк С.Е., Касаткин О.Г. Разрушение литой марганцовистой стали. Киев. Наукова Думка. 1987. - 148 с.

124. Кучук-Яценцо С.И., Швец В.И., Швец Ю.В., Таранова Т.Г., Горданъ Т.Н. Причины образования трещин в зоне термического влияния высокомарганцовистой стали при контактной стыковой сварке.-Автоматическая сварка. 2010. №7. - С.5-8.

125. Давыдов Н.Г. Высокомарганцевая сталь. М. Металлурги. 1979. -176 с.

126. Прохоров H.H. Физические процессы в металлах при сварке. - Т.2. Внутренние напряжения, деформации и фазовые превращения. М. Металлургия. 1970. - 600 с.

127. Курдюмов Г.В., Максимов О.П., Никанорова А.И. Об активирующем влиянии пластической деформации на мартенситное превращение. ДАН СССР. 1957. - Т.114. № 4. - С.768-771.

128. Блантер М.Е., Машков А.К. Аномальное изменение свойств сплавов в процессе фазовых превращений. МиТОМ. 1959. № 1. - С. 17-22.

129. Белов В.В., Шоршоров MX. О снижении сопротивляемости пластической деформации в процессе полиморфных превращений высокопрочных сталей и сплавов титана под напряжением. ФХОМ. 1969. № 3.- С. 47-53.

130. Лобанов Л.М., Киръян В.И., Кныш В.В. и др. Повышение сопротивления усталости сварных соединений металлоконструкций высокочастотной механической проковкой (обзор). Автоматическая сварка. 2006. № 9. - С. 3-11.

131. Квасницкий В.В., Квасницкий В.Ф., Петренко П.Л. Проблемы сварки высокомарганцовистых аустенитных сталей и технология заварки дефектов литья. Проблеми техшки. 2012. № 4. С. 109-117.

132. Ильичев М.В., Исакаев М.-Э.Х., Ливанова О.В., Тюфтяев A.C., Филиппов Г.А. Повышение износостойкости стали 110Г13Л плазменной наплавкой с ударным наклепом. Сталь. 2007. № 12. - С. 70-74.

133. Алексеева Л.Е., Исакаев Э.Х., Ильичев М.В., Тюфтяев A.C., Филиппов Г.А. Влияние ударного наклепа на структурное состояние наплавки Материалы 13-ой международной научно-практической конференции «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макро-уровня», 12-15 апреля 2011 г. Санкт-Петербург, изд-во Политехнического университета. 2011. часть 1. - С. 8-14.

134. Технология электрической сварки металлов и сплавов плавлением. Под ред. Патона Б.Е. М. Машиностроение. 1974. - 768 с.

135. Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. М.: Машиностроение. 1981. - 247 с.

136. Поздняков В.Д., Киръяков В.М., Гайворонский A.A. и др. Свойства сварных соединений рельсовой стали при электродуговой сварке. Автоматическая сварка. 2010. № 8. - С.19-24.

137. Исакаев ЭХ., Мордынский В.Б., Ильичев М.В., Катаржис В.А., Тюфтяев A.C., Филиппов Г.А., Фролова М.Г. Применение плазменно-

порошковой наплавки с проковкой для восстановления железнодорожных крестовин. Бюллетень «Черная металлургия». 2012. № 1. - С. 71-74.

138. Кудинов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. М. Наука. 1977. - 236 с.

139. Вольтова ТФ. Высокомарганцовистые стали и сплавы. М. Металлургия. 1988. - 343 с.

140. Исакаев Э.Х., Мордынский В.Б., Тюфтяев A.C., Ильичев М.В., Катаржис В.А. Исследование плазменно-порошковой наплавки на сталь Гадфильда с ударной обработкой. Сварочное производство. 2013. № 2. -С.42-48.

141. Isakaev E.Kh, Zhelobtsova G.A., Illichev M.V., Tyuftyaev A.S., Filippov G.A. The surface plasma hardening of steel products. International conference on physics of low temperature plasma PLTP-03. Kyiv. Ukraine. May 11-15. 2003. 12.17.26-p.

142. .Куклев A.B, Айзин Ю.М., Макрушин A.A. и др. Российский опыт применения покрытий на медных стенках слябовых кристаллизаторов. Сталь. 2007. № 3. - С. 17-18.

143. Радюк А.Г., Горбатюк С.М., Герасимова A.A. Использование метода электродуговой металлизации для восстановления рабочих поверхностей узких стенок толстостенных слябовых кристаллизаторов. Металлург. 2011. № 6. - С.54-57.

144. Астафьев Г. И., Файнишидт Е. М., Пегашкин В. Ф. Способ восстановления рабочих стенок кристаллизатора из меди или ее сплавов. Патент РФ 125№ 2333087. 10.09.2008.

145. Радюк А.Г., Титлянов А.Е., Грицан A.C. Использование газотермических покрытий для восстановления рабочих поверхностей узких стенок кристаллизаторов. Сталь. 2005. № 6. - С.103-105.

146. Якушин В.Л., Калин Б.А. Модификация материалов при воздействии концентрированных потоков энергии и ионной имплантации. Физико-химические основы и аппаратура. М. МИФИ. 1998. - 88 с.

147. Панин В.Е., Белюк С.К, Дураков В.Г. и др. Электронно-лучевая наплавка в вакууме: оборудование, технология, свойства покрытий. Сварочное производство. 2000. № 2. - С.34-38.

148. Куклев A.B., Айзин Ю.М., Макрушин A.A. и др. Российский опыт применения покрытий на медных стенках слябовых кристаллизаторов. Сталь. 2007. № 3. - С. 17-18.

149. Зайт В. Диффузия в металлах, пер. со 2-го перераб. и расшир. нем. изд. Куликова Г. С. и Малковича Р. Ш. под ред. Болтакса Б. И. М. Изд-во иностр. лит. 1958. - 381 с.

150. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М. Металлургия. 1978. - 248 с.

151. Илъющенко А.Ф., Кундас С.П., Достанко А.П. и др. Процессы плазменного нанесения покрытий: теория и практика. Минск. Армита -Маркетинг. Менеджмент. 1999. - 544 с.

152. Fauchais P., Vardelle M. Plasma spraying: present and future. Pure Appl. Chem. 1994. - vol. 66. № 6. - P.1247-1258.

153. Vardelle M., Fauchais P. Plasma spray processes: diagnostics and control. Pure Appl. Chem. 1999. - vol. 71. № 10. - P. 1909-1918.

154. Солоненко О.П., Алхимов А.П., Марусин В.П. и др. Высокоэнергетические процессы обработки материалов. Новосибирск. Наука. 2000. - 425с.

155. Fauchais P. Understanding plasma spraying. - J. Phys. D: Appl. Phys. 2004. -vol. 37. - P. 86-108.

156. Борисов Ю. С., Зацерковный А. С., Кривцун И. В. Особенности теплообмена ионизированного газа с испаряющейся частицей в условиях плазменного напыления. Автоматическая сварка. 2005. № 7. - С. 20-27.

157. Фролов В.А., Поклад В.А., Рябенко Б.В. и др. Технологические особенности методов сверхзвукового газотермического напыления. Сварочное производство. 2006. № 11. - С. 38-47.

158. Кудинов В.В., Пекшее П.Ю., Белащенко В.Е. и др. Нанесение покрытий плазмой. М. Наука. 1990. - 408 с.

159. Борисов Ю. С., Зацерковный А. С., Кривцун И. В. Конвективно-кондуктивный и радиационный теплообмен потока плазмы с частицей дисперсного материала в условиях плазменного напыления. Автоматическая сварка. 2005. №6.-С. 7-11.

160. Pfender Е., Lee Y. С. Particle dynamics and particle heat and mass transfer in thermal plasmas. Part I. The motion of a single particle without thermal effects. Plasma Chem. Plasma Process. 1985. - vol. 5. № 3. - P. 211-237.

161. Lee Y. C., Chyou Y. P., Pfender E. Particle dynamics and particle heat and mass transfer in thermal plasmas. Part II. Particle Heat and Mass Transfer in Thermal. Plasma Chem. Plasma Process. 1985. - vol. 5. № 4. - P. 391-414.

162. Домбровский JI.А., Игнатьев М.Б. Учет неизотермичности частиц в расчете и при диагностике двухфазных струй, применяемых для напыления покрытий. Теплофизика высоких температур. 2001. -Т. 39. № 1. -С.138-145.

163. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М. Машиностроение. 1981. - 192 с.

164. Кудинов В.В., Бобров Г.В. Нанесение покрытий напылением. Теория, технология, оборудование. Учебник для вузов. М. Металлургия. 1992. -432 с.

165. Исакаев Э.Х., Мордынский В.Б., Сенченко В.Н., Тюфтяев А.С., Чинное В.Ф., Щербаков В. В. Исследование нагрева и ускорения частиц при плазменном напылении. Сварочное производство. 2012. № 1. - С.26-33.

166. Исакаев Э.Х., Мордынский В.Б., Тюфтяев А.С., Сидорова Е.В., Григоренко А. В., Школьников Е.И Исследование пористости и диагностика нанопористой структуры газотермических покрытий. В кн. Ресурсосберегающие технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки от нано- до макроуровня: Материалы 13 международной научно-практической конференции 12-15 апреля 2011 г. СПб.: Политехн.ун-т. 2011. - С. 134-141.

167. Белевцее A.A., Исакаев Э.Х., Чинное В.Ф. Спектроскопический анализ пространственных распределений параметров плазмы в высокоэнтальпийных потоках аргона и азота. Теплофизика высоких температур. 2002. - Т.40. № 1. - С.26-33.

ОКГ1 09 4300

СОГЛАСОВАНО Директор Института

УДК 629.4.027.434:006.354 Группа В-41

УТВЕРЖДАЮ Главный инженер Департамента пассажирских

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНСТРУКЦИЯ

по плазменному упрочнению гребней колесных пар для пассажирских вагонов и моторвагонного подвижного состава

ТИФПД-0001 - 2007 (взамен ТИ 027-01124328-2001 и ЦЛПр-15/60)

Держатель подлинника - ФПД ОАО «РЖД» Дата введения: 17.09.2007 г.

РАЗРАБОТАНО

Дир§££Щ|хРОО «Современные ^jp&reH^l^e хнологии»

Яблонский А.Э.

Директор ОО0 «АГНИ-К»

Исакаев М.-Э.Х.

ОКП 09 4300

ТИ ЦРТ-0001-2010 С. 1

УДК 629.4.027.434:006.354 Группа В-41

СОГЛАСОВАНО Директор Института качественных сталей ФГУП ЦНИ^Чермет

.Филиппов 2010 г.

УТВЕРЖДАЮ Главный инженер Директшитгго?ремонту тягового

подаижноРо^оеа^ва - филиала

—-

" ЧЛ ¿-Г -VI.:--^ \

ш

'ФЦа .В.Петрунин

Ш

2010 г.

доо

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНСТРУКЦИЯ

по плазменному упрочнению гребней колесных пар для грузовых, пассажирских и маневровых локомотивов ТИ ЦРТ-0001 -2010 (взамен ТИ 026-01124328-2000)

Держатель подлинника - ЦРТ ОАО«РЖД> Дата введения: 01.01.2011 г.

РАЗРАБОТАН^

Директор ОО^/Совреме^ц^ плазменные 4^чнол<этТ

■-V

/Директор 000«АГНИ-К>>

А.Э.

2010

СИСТЕМА СЕРТИФИКАЦИИ ГОСТ Р

Г

ОРГАН. ПО. СЕРТИФИКАЦИИ. МАШШОТЕХНИНЕСКаЙ . ..

ПРОДУКЦИИ . ВНИИНМАШ . . (ОС. ВНШ4НМАЮ........

РОСС 0001.11АЯ05 от 30 мая 1994г. ^ 0127;-* 4 04 123007, г. Москва, ул. Шеногина

'и1

АЯ05

СЕРТИФИКАТ СООТВЕТСТВИЯ

к

РОСС Ки. АЯ05. Н00С'74

А> .. 12 „ мая 8

Действителен до........... 1УУ .г.

настоящий сертификат удостоверяет, что должным образом 'идентифицированная продукция КОЛЕСА

ЦЕЛЬНОКАТАНЫЕ с плазменным поверхностным

...................наименование,'тип,'

упрочнением

...................вчд| марка.............

серийное производство

ралмер партии

(Яри'З' «'¿3

код к-окг:

код ТН ВЭ \

соответствует требованиям безопасности

нормативных документов.......ГОСТ. 10?91г89,. ГОСТ .ЭДЗ^ад.

ТУ 0943-001-17773930-95

\ зготовитеаь (продавец) . тоо .

наименование,

127412,г.Москва, ул.Ижорская,13/19 оценки условий пройЗЩдства от 17 апреля 1996 г.

.документы (сертификаты, аттестаты и т.п ) о стабильности производства

_ ГОССТАНДАРТ РОССИИ

СИСТЕМА СЕРТИФИКАЦИИ ГОСТ Р

СЕРТИФИКАТ СООТВЕТСТВИЯ

№ РОССии .АЯ05.Н00ЮЗ

Срок действия с 08.08.97 Г. по 08.08.2000 г.

■г

орган по сертификации Р РОСС ии . 0001Л1АЯ05

Л? 00008897

ОРГАН ПО 'СЕРТИФИКАЦИИ' МАШИН0ТЕХНИЧЕСК0Й 'ПРОДУКЦИИ ВНИИНМАШ 'ОС ВНИИНМАШ)

123007,г.Москва, ул.Шеногина,4

УДОСТОВЕРЯЕТ, ЧТО^ДОЛЖНЫМ рБРАЗОМ ИДЕНТИФИЦИРОВАННАЯ ЗАЯВИТЕЛЕМ

ПРОАУКЦИЯ> БАНДАЖИ КОЛЕСНЫХ ПАР С ПЛАЗМЕННЫМ УПРОЧНЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ И РЕБОРДЫ ДЛЯ ТЕПЛОВОЗОВ И ЭЛЕКТРОВОЗОВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

^ррийный выпуск '

ИЗГОТОВИТЕЛЬ (ПРОДАВЕЦ)

ТОО "АГНИ"

127412, Москва,,ул.Ижорская, 13/19 Код 0КП0 17773930

СООТВЕТСТВУЕТ ТРЕБОВАНИЯМ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ

код К - ОКП

09 43')3

код ТН ВЭД

860719010

ГОСТ 398-81, ГОСТ 3225-80 г

СЕРТИФИКАТ ВЫДАН НА ОСНОВАНИИ

' I

Протокола испытаний:^ 3-97 от 25.06.97 г.

Дорожная химико-техническая лаборатория МЖД, № РОССии .0001.22.ЖД05 от 05.07.96 г.

107066, Москва, 1-й Ольховский тупик,

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Схема сертификации

Руководитель о м.п.

Эксперт

Не применяется при обязательной сертификации

ГОССТАНДАРТ РОССИИ

СИСТЕМА СЕРТИФИКАЦИИ ГОСТ Р

СЕРТИФИКАТ СООТВЕТСТВИЯ

№ РОСС йи .МЕ20.Н00141 Срок действия с 25.05.98 по 25.05.2001

№. 00044319

орган по сертификации № РОСС ни .0001.ПМЕ20

ОРГАН ПО СЕРТИФИКАЦИИ СРЕДСТВ ИНФОРМАТИЗАЦИИ И ПРОДУКЦИИ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ (ОС "Сертинформ ВНИИНМАф")

123007, Москва, \\ч. Шеногина, 4 . ; тел. [phone]

удостоверяет, нто должным образом идентифицированная заявителем продукция

УСТАНОВКА УПРОЧНЕНИЯ КОЛЕСНЫХ ПАР ТУ 3441-003-17773930-98 к-.л к-окп. Серийный выпуск , - ^ ^

ИЗГОТОВИТЕЛ1. Ц1РОДАВЕЦ)

■ТОО "АГНИ"

127412, Москва, ул.Ижорская, 13/19*,' 0КП0 17773930

соответствует требованиям нормативных документов

ГОСТ 12.2.007.9-93.' ГОСТ 12.2.003-91

код ТЫ ВЭД:

СЕРТИФИКАТ, ВЫДАН НА ОСНОВАНИИ

протокола # 294-04-98 от 15.04.98 г. ИИ МБП ВНИИНММУ (РОСС ии .0001.21МИ06)

ДОПОАНИТЕЛЫ1ЛЯ И11ФОРМАЦИЯ

Схема сертификации - 3.

Руководитель органа I ___V.

м.п.

Эксперт

ЛгЛевйаййЙД"

Не применяется при обязательной сертификации

Государственное акционерное общество ВСЕРОССИЙСКИЙ ВЫСТАВОЧНЫЙ ЦЕНТР

129223 Москва Телефоны 181 38 0. 181 99 26

'1. • '/? ' , ис?\тОт

ПОСТАНОВЛЕНИЕ

О награждении дипломами ВВЦ и медалями «Лауреат ВВЦ» участников Всероссийского выставочного центра по выставке-ярмарке

«ЭКСПОЖД-98» проведенной в павильоне №57 Г АО ВВЦ в 1998 год>

Правление ГАО ВВЦ постановляет утвердить участниками Всероссийского выставочного центра за 1998 год и наградить

54 Дипломом ВВЦ (без натуральной премии)

Общество с ограниченной ответственностью «АГНИ-К»

Медалью «Лауреат ВВЦ» (без денежного вознаграждения) Исакаева Магомеда-Эмина Хасаеви- директора ча

Тюфтяева Александра Семеновича главного специалиста Трошева Виктора Федоровича главного механика

Тазикову Татьяну Федоровну Калинина Виктора Ивановича Путина Федора Николаевича Желобцову Галину Алексеевну Моченова Александра Дмитриевича

заместителя директора ведущего инженера заместителя главного энергетика ведущего технолога токаря

л/ Генеральном директор ГАО ВВЦ - -

В М Шупыро

верно:

РЖО

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «РОСС1/И/1СК1/1Е ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ» (ОАО .РЖД»)

Имститут ТвЧмИКО-ЭКСмОЫИчвСКИХ И^ыСКвиК?! и гаоокт1фоавния жолоэиодорокмого трвиспортв .Г^.Ги=ОТРА>ЧСТЭ1Л» - филиал ОАО «РОССИдТЮКИЕ ЖЁПЕЗмьС ЦС5РОГИ.

ГИПРОТРАНСТЭИ ОАО «РЖД» сгпоор«еас.«^'».»»«угу 1кэоов* . т»г>вв»с»^шв«оиоеэ1 ява-оово, аеэ-вээ»

•м« • > »0КМП7Л7О1Сг[ХП Ол» «7П91в90КМвП0в4.«и( 0«5гмса •хоо» Э010<ШССДСОХОООЭСЭ • ШО г м»

2Ll.0r.04tl ^ /3-0£/3/

Директору ООО «Современные плазменные тех полога и» А.Э. Яблонскому

Копия: Вице-президенту - начальнику Департамента инвестиционной деятельи осп! ОАО «РЖД» Г.В. Крафт

ЗАКЛЮЧЕНИЕ но Экономическому обоснованию эффективности плазменного упрочнении гребисЯ колесных пар на Московской железной дороге, представленному ООО «Современные

плазменные технологии».

Гипротранстэи ОАО «РЖД» рассмотрел представленные материалы по упрочнению гребней колесных пар тягового подвижного состава на Московской железной дороге, разработанные ООО «СпецкомплектХолдинг», и сообщает следующее.

Плазменное упрочнение гребней колесных пар выполняется после операций по окончательной механической обработке поверхности обода бандажа колеса.

В представленных материалах определена экономическая эффективность затрат ОАО «РЖД» в составе эксплуатационных расходов на оплачу услуг ООО «Современные плазменные технологии» по упрочнению гребней колесных пар, оказываемых в депо Рыбное, Вязьма, Москва-Сортировочная и Унеча Московской железной дороги. Экономический эффект достигается за счет экономии эксплуатационных расходов предприятий ОАО «РЖД» по следующим статьям затрат: - сокращение расходов на обточку колесных пар;

снижение расходов на закупку новых колесных пар, в связи с увеличением их срока службы при выполнении упрочнения гребней колесных пар с использованием рассматриваемой технологии. В целях уточнения приведенных в представленной работе результатов и оценок в составе настоящего заключения выполнен проверочный расчет экономической

ОАО «РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ Д О Р О Г 1/1

эффективности проведения упрочнения гребней колесных пар и их последующей эксплуатации в сравнении с эксплуатацией колесных пар без выполнения плазменного упрочнения. При этом в качестве исходных данных принято, что количество упрочняемьзх в рассматриваемых вагонных депо колесных пор остается на уровне 2003 гола (3 374 шт.) я стоимость упрочнения одной колесной пары составляет 4,29 тыс. р>ф. В результате расчета получено, что годовая экономия эксплуатационных затрат составит 28 091,15 тыс. руб., годовой экономический эффект (после уплаты налога на прибыль) -21 349,27 тыс*, руб.

Вывод: Полунины« похамтсли экономической эффективности указывают на экономическук^ целесообразность для ОАО «РЖД» использования рассматриваемой технологии упрочнения гребней колесных пар тягового подвижного состава при условии выполнения указанной работы ООО «Современные плазменные технологии».

оейло }.'<а<смм Богдомооич

262-89-21

УТВЕРЖДАЮ Директор ООО Современные плазменные технологии"

УТВЕРЖДАЮ Заместитель начальника Московско - Горьковской дистанции пути -филиал Федерального унитарного предприятия" Московская железная дорога" министерства путей сообщения Р гдерации.

Яблонский А.Э.

АКТ

результатов эксплуатационных испытаний крестовины, восстановленной наплавкой по новой технологии

Настоящий акт составлен начальником участка Казанцевым А.И., главным энергетиком ООО «Современные Плазменные Технологии» Исэровым А.Д. и ведущим технологом Катаржисом В.А. в том, что острая крестовина типа Р65 марки 1/11 (по ГОСТ 7370-86 сборная) производства Муромского стрелочного завода восстановленная наплавкой по новой технологии (плазменная наплавка по технологии ООО «Современные Плазменные Технологии »), маркировка "ОПЫТ.НП" № 276-96-127 с сердечником № 2619-94, уложенная в путь 15.01.98 г. в стрелочный перевод № 34 станции Орехово-1 ( движение смешанное ) обмерена по состоянию на 19 Февраля 2003г ( протокол обмеров прилагается ).

Износ по крестовине в сечении "40" составил М мм. По результатам осмотра и обмера крестовины признана негодной для продолжения эксплуатационных испытаний и была изъята из эксплуатации 3 февраля 2003г.

Средняя грузонапряженность брутто/км в год, по стрелочному переводу № 34 -36,4 млн. ткм брутто/ км в год:

За время испытаний крестовина, отремонтированная по новой технологии, пропустила: 174 млн.т/ брутто.

Начальник участка

Гл. энергетик ООО "С.Г

А.И.Казанцев

А.Д. Исэров.

Вед.технолог ООО "С.П.Т.

В.А.Катаржис

УТВЕРЖДАЮ Директор ООО "Современные плазменные .„технологии"

УТВЕРЖДАЮ Заместитель начальника Московско - Горьковской дистанции пути -филиал Федерального унитарного предприятия" Московская железная дорога" министерства путей сообщения Российской Федерации.

Дулькин С.Н,

АКТ

результатов эксплуатационных испытаний крестовины, восстановленной наплавкой по новой технологии

Настоящий акт составлен начальником участка Казанцевым А.И., главным энергетиком ООО «СПТ» Исэровым А.Д. и ведущим технологом ООО «СПТ» Катаржисом В.А. в том, что острая крестовина типа Р65 марки 1/11 (но ГОСТ 7370-86 сборная) производства Муромского стрелочного завода восстановленная наплавкой по новой технологии (плазменная наплавка по технологии ООО СПТ), маркировка "ОПЫТ НП" № 276-96-169 с сердечником № 9770-95. уложенная в путь 24.12.1997 г. в стрелочный перевод № 44 станции Орехово-1 ( противошерстио) обмерена по состоянию на 4 Марта 2002г ( протокол обмеров прилагается ).

Крестовина была переложена 16.06.99 из перевода №44 в перевод №46 по организационным причинам 24.08.99. Износ по крестовине в сечении "40" составил мм.

По результатам осмотра и обмера крестовины признана нег одной для продолжения эксплуатационных испытаний и изъята из эксплуатации 5.07.2001

Средняя грузонапряженность брутто/км в год, по стрелочным переводам № 44 и №46 -36,4 млн. там брутто/ км в год:

За время испытаний крестовина,отремонтированная по новой технологии,

пропустила: /Я,Г млн.т' брутто

Начальник участка

А. И. Казанцев

Гл. энергетик ООО "СПТ"

А.Д.Исэров.

Вед.технодог ООО "СПТ

В.А.Катаржис

ОКП 3 1 8543

УДК 025 151 81 006 354

СОГЛАСОВАНО:

Замдиректора ВЙШ'ГЛС

Гр>ппа В42

УТВЕРЖДАЮ:

Р'ччоводи юль Департамент п>ти и сооружений МПС РФ

[С А Рабч\'к

КРЕСГОВШ1Ы ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ШИЛ Р65 СБОРНЫЕ С ЛИТЫМ СЕРДЕЧНИКОМ ИЗ ВЫ С О К' О ЛI АР Г ЛИ Ц О В И СТ О Й СТАЛИ, ВОССТ ШОВЛЕННЫЕ ПЛАЗМЕННОЙ НА11Л ЧВКОЙ С

УПРОЧНЕНИЕМ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ па 011Ы1н\ю иаршю. ТУ СПТ-3-2000

Срок авода в действие - 1 07 2000г

Держаиг'ь подлинника - ООО 'Современные Плазменные 1е\нологии ' •'а зраоимны

Директор ООО "Соьременные Плазменные Гечнологии", инж

С1арший наччиыи сотрудник ЙНИИЖТ к I и