СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ АНТИФРИКЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ НА БОКОВУЮ ПОВЕРХНОСТЬ РЕЛЬСА
METHOD OF DEPOSITING ANTIFRICTION COATINGS ON SIDE SURFACE OF RAILS

Изобретение относится к области нанесения антифрикционных покрытий преимущественно на боковую поверхность рельсов железнодорожных путей и может быть также использовано в узлах трения различных машин и других целей.
Способ формирования антифрикционных покрытий на металлических поверхностях пар трения путем нанесения двухслойных покрытий, из которых первый слой наносится электроискровым методом с помощью медного электрода, содержащего антифрикционный минерал, с последующим шлифованием, натиранием под давлением 50-120 МПа, пассированием в растворе окислителя и сушкой; а второй слой - мыльную пластическую смазку - наносят разбрызгиванием или кистью (см. патент RU 2319.790,С1 от 14.08.06 г.) прототип.
Недостатками известного способа являются сложная, длительная по времени технология нанесения первого слоя, включающего такие операции, как напыление, шлифование, натирание под давлением 50-120 МПа, обработка окислителем, сушка, что неосуществимо при нанесении покрытия на рельс действующего железнодорожного пути, а также непродолжительное удержание второго слоя - мыльной пластичной смазки.
Целью заявляемого технического решения является способ, обеспечивающий быстрое нанесение двухслойного антифрикционного покрытия на боковую поверхность рельса, в котором первый слой -металлический шероховатый и пористый, а второй - антифрикционный, обладающий способностью под большим давлением колеса железнодорожного транспорта находиться в динамическом равновесии проникновения в поры и диффузии на поверхность рельса, создавая длительный эффект антифрикционного действия.
Поставленная цель достигается тем, что для электроискрового метода используют электроды из средне- и высокоуглеродистых сталей, а в качестве антифрикционного слоя краскопультом наносят состав (толщиной 0,5-1,5 мм), состоящий из минерального масла или смеси минеральных масел на основе насыщенных углеводородов, модифицированных наночастицами железа, образующимися в процессе термического разложения жидкого пентакарбонила железа, предварительно подвергнутого перемешиванию в среде масел в реакторе со скоростной мешалкой от 1000 до 2500 об/мин, в течение от 30 до 120 мин, с дальнейшим введением при перемешивании в том же реакторе тройной смеси порошковых наполнителей - графита (А), дисульфида молибдена (Б) и политетрафторэтилена (В) в соотношении А:Б:В от 40:40:20 до 80:10:10, при этом состав содержит в масс.ч.:
Минеральное масло или смесь минеральных масел
100
Наночастицы железа
0,3-4,0
Тройная смесь наполнителей
15-60
Пример 1
На очищенную поверхность рельса электроискровым методом в течение 3 минут с помощью электрода из среднеуглеродистой стали 65Г наносят шероховатый слой толщиной 1,5 мм.
В цеховых условиях заранее нарабатывают антифрикционный состав путем модификации минерального масла на основе насыщенных углеводородов - смеси солидола марки 2 и парафина марки П-2, в соотношении 60:40.
Смесь загружают в реактор с обогревом и скоростной мешалкой (2000 об/мин) и при температуре 120°C к ней приливают жидкий пентакарбонил железа из расчета на 100 масс.ч. смеси 3 масс.ч. пентакарбонила железа. После перемешивания в течение 20 мин температуру поднимают до 250°C и в течение 30 мин смесь перемешивают при 2000 об/мин. При этом происходит постепенное разложение пентакарбонила железа на атомы железа - 2 масс.ч. и молекулы СО - 6 масс.ч. В этих условиях атомы железа объединяются в наноразмерные частицы, изолированные молекулами насыщенных углеводоровов, предотвращающих их быстрое окисление кислородом воздуха, сопровождающегося взрывом. Модифицированную таким образом смесь минеральных масел охлаждают до 100°C и вводят тройную смесь порошковых наполнителей - графита (А), дисульфида молибдена (Б), фторопласта-4 МБп (В) в соотношении А:Б:В=60:25:15 в количестве 40 масс.ч. на 100 масс.ч. смеси минеральных масел, и после перемешивания в течение 20 мин массу загружают в металлическую тару.
Нанесение антифрикционного состава осуществляют краскораспылителем с подогревом - КРП модели СО-6Б слоем толщиной 1 мм.
Примеры 2-5 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением величин и параметров согласно таблице 1. Свойства покрытия приведены в таблице 2.
Таблица 2
Свойства антифрикционных покрытий, полученных по заявленному способу по примерам 1-5
Наименование показателя
Величина показателя по примерам
1
2
3
4
5
Интенсивность изнашивания, мг/км,при удельном давлении 45 МПа, скорости скольжения 0,03 м/с
11
18
10
14
12
Допустимый диапазон рабочих температур, °C
-60-250
-60-270
-60-260
-60-270
-60-250