Подбор материалов для комбинированных экструдированных панелей грузового вагона - Проект кузова крытого вагона из экструдированного алюминия

Выбор материала при проектировании конструкции кузова инновационного подвижного состава обусловлен тенденций современного вагоностроения направленного на снижение массы тары вагона. В таблице 2.2 приведены отдельные характеристики некоторых алюминиевых сплавов как применяемых ранее, так и перспективных для изготовления кузовов вагонов.

Таблица 2.2 - Характеристики сплавов применяемых для изготовления кузова

Сплав

Предел

Текучести, Н/мм2

Предел прочности,

Н/мм2

Относительное удлинение, %

АМг5М

130

260

13

АМг6М

160

320

15

1915Т1

250

380

8

1935Т

160

250

10

1535

280

370

20

1570

320

440

18

Алюминиевые сплавы по технологии изготовления делятся на две группы: деформируемые (прокатные, прессованные) и литейные. Сплавы, используемые в вагоностроении, обладают рядом положительных свойств: малой прочностью по сравнению со сталью; высокой коррозионной стойкостью; лучшей способностью поддаваться горячей и холодной обработке по сравнению с другими металлами. [11]

Детали и заготовки вагонных конструкций из алюминиевых сплавов соединяют с помощью электродуговой, газовой, контактной и холодной сварки, а также с помощью клеесварных соединений и склеивания. Применение клеев, приготовленных на основе искусственных смол, позволяет получать плотно-прочные соединения и обеспечить высокую коррозионную стойкость конструкций.

При разработке технологических процессов изготовления вагонных конструкций из алюминиевых сплавов следует учитывать особенности их обработки, сварки и защиты от повреждений. Это затрудняет и удорожает процесс изготовления, поскольку усложняется технология, требуется тщательная подготовка свариваемых поверхностей, специальное оборудование и высокая квалификация исполнителей.

По сравнению со сталью алюминиевые сплавы обладают меньшей поверхностной твердостью. В процессе обработки на поверхности металла могут появиться риски и царапины, которые вызывают концентрацию напряжений при работе конструкций и снижают ее прочность. Поэтому целесообразно листовой профильный материал из алюминиевых сплавов обрабатывать на обособленном участке.

Алюминиевые листы правят на вальцах с числом валком от 7 до 13. Шероховатость поверхности валков должна быть не менее 6-го класса.

Профильный материал правят на прессах и профилегибочных станках с использованием прокладок.

Прямолинейную резку листов из алюминиевых сплавов производят на гильотинных ножницах, пресс-ножницах, дисковых и ленточных пилах. Для криволинейной резки используют роликовые, вибрационные, ленточные пилы и прессы со штампами.

Гибку листов и профилей выполняют на том же оборудовании, которое применяется для гибки стали. Однако шероховатость рабочих поверхностей гибочных приспособлений инструмента должна быть не ниже 6-го класса. Рабочие поверхности перед гибкой следует тщательно протереть для удаления окалины, стружки, песка, иначе могут возникнуть поверхностные повреждения.

Процесс сварки алюминиевых сплавов отличается специфическими особенностями. К числу факторов, затрудняющих сварку, относятся: низкая температура плавления алюминия (658 0С) и наличие на поверхности пленки окисла с высокой температурой плавления (1518 0С); повышенная склонность к деформациям при сварке деталей из алюминиевых сплавов; большая склонность к образованию трещин и пор при сварке. Порообразование связано также с попаданием в зону сварки водорода при наличии влаги на поверхности металла.

Кромки свариваемых деталей необходимо очистить от грязи, масла и окислов путем обезжиривания растворителями и механической (или химической) зачистки кромок и прилегающих к ним участков на ширине не менее 100 мм.

Химической обработке подвергаются детали сравнительно небольших размеров. Все свариваемые материалы (сварочная проволока, присадочный материал) также тщательно очищают и промывают. Обработанные и подготовленные к сварочным работам детали и материалы можно хранить не более 24 ч. Если за это время детали не были сварены, то обработку и подготовку кромок производят вновь.

Сборку конструкций перед сваркой на сборочно-сварочных стендах (кондукторах). Прижимные устройства, обеспечивающие поджатие кромок при сварке с усилием не менее 150 Н на каждый сантиметр длины, располагают на расстоянии 10-20 мм от шва.

При изготовлении конструкций из алюминиевых сплавов применяют электродуговую сварку неплавящимся или плавящимся электродом в среде защитного газа, которая может быть автоматической, полуавтоматической и ручной. Автоматическую и полуавтоматическую сварку плавящимся электродом выполняют на постоянном токе обратной полярности, неплавящимся электродом - на переменном токе.

Для сварки алюминиевых сплавов в вагоностроении в качестве защитного газа применяется аргон марки Б. При арго-дуговой сварке металл, расплавленный в сварочной ванне, надежно предохраняется от окисления защитной струей газа, в результате чего обеспечивается высокое качество сварного соединения. Процесс сварки конструкций из алюминиевых сплавов следует вести с повышенной скоростью, что способствует уменьшению нагрева и местных деформаций. Выбор способа сварки обусловлен положением шва в пространстве, его протяженностью и конфигурацией.

Автоматическую сварку целесообразно применять для выполнения прямолинейных швов в нижнем положении. Детали толщиной 1,5 - 4мм рекомендуется сваривать неплавящимся вольфрамовым электродом. Детали толще 4 мм сваривают плавящимся электродом.

Полуавтоматическую сварку используют при выполнении швов криволинейных, коротких потолочных, вертикальных, т. е. во всех случаях, когда нельзя применить автоматическую сварку.

Для соединения тонколистовых деталей из алюминиевых сплавов применяют комбинированный способ сочетания склеивания и контактной точечной сварки. В результате получаются плотно-прочные клеесварные соединения.

Сопоставление свойств сварных соединений со свойствами основного металла при статических и динамических нагрузках указывает на хорошую свариваемость приведенных алюминиевых сплавов. Так, коэффициент разупрочнения сварного соединения деталей из сплава 1935 составляет 0,85-0,95 от предела прочности основного металла.

Похожие статьи




Подбор материалов для комбинированных экструдированных панелей грузового вагона - Проект кузова крытого вагона из экструдированного алюминия

Предыдущая | Следующая