×
09.05.2019
219.017.4ead

Результат интеллектуальной деятельности: КУЗОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002423262
Дата охранного документа
10.07.2011
Аннотация: Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к кузовам железнодорожных вагонов. Кузов вагона содержит каркас с вертикальными и горизонтальными элементами жесткости и наружные листы обшивы, соединенные с каркасом и между собой посредством сварки. Наружные листы обшивы выполнены из листового проката, для получения которого используется коррозионно-стойкая сталь следующего состава (мас.%): 0<С<0,08, 0

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к кузовам пассажирских вагонов, в частности железнодорожных вагонов.

Известны конструкции кузовов вагонов, в том числе и пассажирских, из малоуглеродистой стали (патент РФ №44616, В61D 17/08, опубл. 27.03.2005 г.) - аналог.

Основным недостатком конструкции кузовов пассажирских вагонов из обычной малоуглеродистой стали является их низкая коррозионная стойкость. Несмотря на то что, как правило, внутренняя и наружная поверхности кузовов имеют противокоррозионное покрытие (на внутреннюю поверхность кузова наносят грунтовку типа ФЛ-03к, с перекрытием битумной мастикой, на наружную - грунтовку типа ФЛ-03к с перекрытием эмалью типа ПФ-115), через 8-10 лет эксплуатации покрытие на внутренней поверхности, в нижней части кузова разрушается. Через 12-16 лет в торцевых частях кузова возникают сквозные коррозионные повреждения пола и нижнего пояса боковин. Ремонт коррозионных повреждений и возобновление покрытия внутри кузовов производят путем вскрытия внутренней обшивки кузова до границы распространения коррозии. Стоимость такого ремонта пропорциональна объему вскрытия кузова и составляет до 60% от стоимости нового вагона.

Известны железнодорожные вагоны, обшива которых изготовлена из листового проката, для получения которого используется нержавеющая сталь 08Х18Н10Т с пределом текучести 200 МПа (ГОСТ Р 51393-99) -прототип.

Недостатком известного решения являются недостаточные прочностные характеристики обшивы, в том числе и из-за количественного и качественного содержания состава сплава, из которого производят листовой прокат, используемый для обшивы.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение долговечности и прочностных характеристик обшивы вагона, в частности повышение предела текучести при ударных нагрузках.

Указанный технический результат достигается тем, что в кузове вагона, содержащем каркас с вертикальными и горизонтальными элементами жесткости и наружные листы обшивы, соединенные с каркасом и между собой посредством сварки, наружные листы обшивы выполнены из листового проката, для получения которого используется коррозионно-стойкая сталь следующего состава (мас.%): 0<С<0,08, 0<Мn<2,5, 0<Si<1,0, Cr 17,0-19,0, Ni 9,0-11,0, P<0,035, S<0,020, Nb 0<0,25, N 0,15-0,25, Fe остальное до 100%, с возможностью обеспечения предела текучести σ02 листового проката не менее 300 МПа.

Вагон, характеризующийся тем, что соединение наружных листов обшивы выполнено дуговой сваркой встык, или дуговой сваркой внахлест, или точечной сваркой внахлест.

Вагон, характеризующийся тем, что в качестве наружных листов обшивы используется листовой прокат толщиной от 1,5 мм до 2,5 мм.

Изготовление обшивы вагона из листового проката, полученного из сплава состава, приведенного в формуле изобретения, обосновано следующим.

Хром является легирующим элементом, обеспечивающим высокую коррозионную стойкость коррозионно-стойких сталей аустенитного типа, к которым относятся как сталь, из которой изготовлена обшива заявляемого вагона, так и прототипа. Хром обеспечивает создание пассивной оксидной пленки, которая и определяет высокую коррозионную стойкость, причем она достигается при содержании хрома более 17% (мас.). В случае если содержание хрома менее 17% (мас.), то коррозионная стойкость является недостаточной и требуется дополнительная защита от коррозии. Если содержание хрома более 19%, то при заявляемом содержании в составе сплава Ni происходит охрупчивание сплава, т.е. снижение его пластичности и долговечности.

Как известно, углерод обеспечивает высокую прочность сталей при термической обработке, однако содержание углерода в сплаве ограничивается из-за ухудшения свариваемости, показателей ударной вязкости и трещинностойкости. Уменьшение содержания углерода по сравнению с прототипом обеспечивает хорошую свариваемость, технологическую пластичность, способствует повышению коррозионной стойкости обшивы заявляемого вагона.

Наличие в составе сплава связки элементов Ni-N в заявляемых пропорциях стабилизирует аустенитную структуру, что обеспечивает заявляемой обшиве из заявляемого сплава высокую технологическую пластичность и хорошую свариваемость, что существенно при изготовлении вагона.

Повышение по сравнению с прототипом в составе сплава магния в количестве до 2,5% (мас.) позволяет повысить коррозионную стойкость и прочность, однако при чрезмерном увеличении более 2,5% (мас.) магний начинает ухудшать свариваемость, что является крайне нежелательным для изготовления обшивы вагона.

Ниобий, так же как и титан, дополнительно упрочняют сталь и повышают прочность границ зерен, однако использование ниобия предотвращает ликвацию углерода в швах при сварке. При количестве ниобия выше 0,15%(мас.) происходит охрупчивание сплавов, что ограничивает возможность легирования из-за появления пластинчатых выделений фаз типа Ni3Nb.

Таким образом, как следует из вышеизложенного, приведенный в формуле состав сплава для изготовления проката для обшивы вагона в качественном и количественном соотношении компонентов обеспечивает достижение заявляемого технического результата.

Для расширения возможностей конструирования кузовов вагонов, в том числе с использованием для обшивы стального проката повышенной прочности, как в заявляемом решении, с пределом текучести 300-350 МПа, были выплавлены опытно-промышленные плавки коррозионно-стойких сталей и проведены их испытания. Результаты представлены в таблице 1 и в таблице 2.

Таблица 1
№ плавки Содержание элементов, % вес.
С Мn Si Cr Ni P S Nb N
Плавка 1 0,04 1,97 0,51 18,01 9,50 0,027 0,008 0,14 0,19
Плавка 2 0,09 1,90 0,29 17,91 10,12 0,027 0,016 0,1 0,153

Таблица 2
№ плавки Термическая обработка Предел текучести σ0,2, МПа Временное сопротивление σв, МПа Относительное удлинение δ5, % KCU,при -60°С, Дж/см2 Твердость НВ
Плавка 1 Без т.о. 433-518 741-752 44,0-48,8 331-332 -
Зак. 1080°С 427-427 726-736 45,6-47,2 340-350 -
Плавка 2 Без т.о. 436-447 710-721 48,0-48,0 227-375 241
Зак. 1080°С 405-407 691-700 52,0 200-375 243

Таким образом, экспериментально установлено, что использование сплава, состав которого приведен в формуле изобретения, позволяет без снижения технологичности при прокатке повысить прочностные характеристики и сохранить на достаточно высоком уровне пластичность и ударную вязкость.

Предлагается использовать в конструкции обшивы кузова вагона листовой прокат с более высоким пределом текучести, в частности для гладкого листа наружной обшивы кузова и стоек. Использование заявляемого решения позволит изготавливать обшиву кузова пассажирского вагона из более прочной стали, что обеспечит сохранность кузова, в том числе при воздействии ненормативных нагрузок и при аварийных ситуациях.

Для проведения прочностных испытаний был изготовлен листовой прокат с повышенным пределом текучести 300 и 350 МПа из коррозионно-стойкой (нержавеющей) стали по известной технологии, включающей выплавку стали, горячую прокатку заготовок и подката до толщины 4 мм, холодную прокатку с периодическим отжигом до требуемой толщины 1,5 и 2,5 мм и травление. Ширина тонколистового проката может быть различной. Например, принятая на ОАО «ЧМЗ» технология позволяет изготавливать тонколистовой прокат из заявляемого состава коррозионно-стойкой стали как шириной 1000 мм, так и до 1500 мм.

Для изготовления пассажирских вагонов с кузовами из коррозионно-стойкой (нержавеющей) стали необходимо определить свариваемость заявляемой коррозионно-стойкой стали в однородных и разнородных сварных соединениях, выполненных дуговой сваркой встык, внахлест и точечной сваркой внахлест. Необходимо также оценить коррозионную стойкость однородных и разнородных сварных соединений и сопротивление усталости.

Для оценки прочности сварных соединений и влияния коррозионной среды было изготовлено 6 партий сварных образцов: 2 партии сварены встык дуговой сваркой, 2 партии - внахлест, 2 партии сварены контактной точечной сваркой.

Сварные соединения получали на пластинах габаритных размеров 120×200 мм, которые затем разрезали и строжкой доводили до размеров 180×20×2,0 мм. Из каждой сварной пластины изготавливали по 8 образцов, которые испытывали на растяжение непосредственно после изготовления, а также после выдержки в коррозионной среде.

Коррозионные испытания проводили в двух средах: 3% водном растворе хлорида натрия (поваренная соль) и 5% растворе серной кислоты. Испытания проводили при полном погружении и переменном погружении в указанные среды. Переменное погружение реализовано на «коррозионном колесе» с частотой вращения 1,5 оборота в час. Испытания проводили непрерывно в течение 50 суток. После проведения коррозионных испытаний образца испытывали на растяжение с определением разрушающей нагрузки.

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что образцы из стали плавки 1 и плавки 2 выдержали большую нагрузку до разрушения, причем это образцы, сваренные встык, обе половинки которых изготовлены как из стали плавки 1, так и плавки 2: в исходном состоянии разрушающая нагрузка 24,8 кН, а после длительных коррозионных испытаний от 20,8 до 31,5 кН, таблица 3.

Таблица 3
Характеристика образцов Разрушающая нагрузка после испытания в среде, кН
Исходное состояние 50 сут в 3% NaCl 50 сут в 5% H2SO4
Плавка 1+плавка 1 сварка встык 24,8 20,8-21,6 30,3-31,5
Плавка 1+плавка 1 сварка внахлест 20,5-21,7 23,1-23,8 20,3-21,0
Плавка 2+плавка 2 контактная сварка 17,0-18,0 17,1-18,1 17,2
Плавка 1+09Г2Д сварка встык 12,0-13,3 12,1-13,8 0
Плавка 2+09Г2Д контактная точечная 13,6-14,7 13,5-14,2 9,8-10,2

Пример

Листовой прокат, изготовленный из сплава, приведенного в формуле данного решения, был использован при создании расчетной схемы конструкции кузова Р- 8168-01 модели.

Буферные брусья выполнены из швеллеров 30 ГОСТ 5267.1-90, обвязки рамы из уголка 155×95×8 ГОСТ 8510-86. Для поперечных балок рамы использованы швеллеры 14П ГОСТ 8240-89, а также омегообразные профили 100×78×32×4 мм и 60×25×23×3 мм. В конструкции каркаса рамы для продольных элементов использованы гнутые швеллеры 300×100×4 мм и зеты 35×140×60×5 мм. Гофрированная обшивка пола толщиной 1,5 мм содержит 23 трапециевидных гофра (h=16 мм, 1=50 мм, L=70 мм, шаг - 120 мм) и три накладных короба для проводки. Толщина вертикальных стоек - 3,0-4,0 мм. В обшиве стен вагона используется гладкий лист проката заявляемого состава толщиной 2,5 мм.

Исследования и опыт эксплуатации показали, что пассажирские вагоны с кузовами целиком из нержавеющей стали, включая нижнюю обвязку рамы, могут эксплуатироваться в течение 40 лет без ремонта кузовов из-за коррозионных повреждений. При использовании заявляемого решения срок эксплуатации может быть увеличен. Причем некоторое удорожание кузова (на 300-400 тыс.руб.) за счет удорожания стали и изготовления более широкого проката через короткое время (4-6 лет) окупается за счет снижения эксплуатационных расходов на ремонт.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 436 items.
10.03.2014
№216.012.a928

Устройство защиты аппаратуры и линейно-кабельных сооружений проводной связи на железнодорожном транспорте

Изобретение относится к устройствам защиты кабельных цепей железнодорожной связи. Устройство защиты аппаратуры и линейно-кабельных сооружений проводной связи на железнодорожном транспорте содержит блоки защиты, включающие подключенные к кабелю связи модуль первой ступени защиты и модуль второй...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509019
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.03.2014
№216.012.abb4

Устройство для постановки на путь и перемещения сошедшего с рельсов подвижного состава

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Устройство для постановки на путь и перемещения сошедшего с рельсов подвижного состава (4) содержит накаточные башмаки (1), тяговое устройство в виде лебедки (3). На рельсе (2) закреплено фиксирующее приспособление (5). Лебедка (3) связана с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509671
Дата охранного документа: 20.03.2014
27.03.2014
№216.012.aeae

Способ нанесения антифрикционных покрытий на боковую поверхность рельса

Изобретение относится к области нанесения антифрикционных покрытий преимущественно на боковую поверхность рельсов железнодорожных путей и может быть также использовано в узлах трения различных машин. Осуществляют предварительное нанесение на поверхность металла шероховатого слоя толщиной от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510433
Дата охранного документа: 27.03.2014
20.04.2014
№216.012.b9fa

Способ оценки состояния рельсового пути

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ оценки состояния рельсового пути заключается в том, что с применением диагностического вагона, оборудованного тензометрическими колесными парами, тензометрическими автосцепками, измерительными приборами, системами спутниковой навигации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513338
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.b9fb

Устройство скрепления (соединения) рельсовых плетей "скрепка"

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано при выполнении работ по укладке бесстыкового железнодорожного пути. Устройство скрепления (соединения) рельсовых плетей в положение перетяжки «Скрепка» выполнено в виде грузовой траверсы с приваренным двухсторонним...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513339
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.b9fc

Путевой энергопоглощающий упор (варианты)

Путевой энергопоглощающий упор содержит трубчатое энергопоглощающее устройство (1), одним концом закрепленное на неподвижной опоре (2), а на другом - снабженное ударным оголовком (3) с рабочими поверхностями на его торце, выполненными в виде двух не контактирующих друг с другом выступов, часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513340
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.b9fd

Способ автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа и устройство автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа

Группа изобретений относится к железнодорожной автоматике, телемеханике и связи. В способе автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа дешифрируют кодовые сигналы, поступающие на подвижную единицу по рельсовым цепям, и при отсутствии сигнала прекращают дешифрацию сигналов. Далее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513341
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.bc1b

Система интервального регулирования движения поездов на перегоне

Изобретение относится к области интервального регулирования движения поездов. Система интервального регулирования движения поездов на перегоне содержит блок-участки с рельсовыми цепями и проходными светофорами. Устройства сопряжения приемных концов рельсовых цепей соединены с приемниками...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513883
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.05.2014
№216.012.c012

Пластичная смазка

Настоящее изобретение относится к пластичной смазке на основе минеральных масел или их смесей, содержащих высокодисперсные наполнители, при этом она подвергнута модификации наночастицами железа, образующегося после перемешивания в реакторе со скоростной мешалкой от 1000 до 2500 об/мин с жидким...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514919
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.05.2014
№216.012.c78d

Электропривод стрелочный быстродействующий

Изобретение относится к стрелочным электроприводам. Стрелочный электропривод содержит смонтированные в общем металлическом корпусе электродвигатель, на роторе которого с нерабочей стороны установлена электромагнитная муфта-тормоз, а на выходной конец вала ротора электродвигателя с рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516844
Дата охранного документа: 20.05.2014
Showing 1-1 of 1 item.
19.01.2018
№218.016.05ae

Сплав на основе железа

Изобретение относится к области металлургии, а именно к атмосферостойкой стали, используемой для изготовления высокопрочных болтов, гаек и шайб. Сталь содержит углерод, марганец, фосфор, серу, кремний, хром, никель, медь, молибден, ванадий, титан и железо при следующем соотношении, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630916
Дата охранного документа: 14.09.2017
+ добавить свой РИД