Конфигурация закаленного слоя

Макроструктура упрочненного слоя.

Рис.2.

СОСТАВ УСТАНОВКИ

Таблица 3.

Обозначение	Наименование	Кол-во, шт.
ИЕГВ.683453.001-00	Установка (источник питания) АПР-404 УХЛ-4 ГОСТ 14935-77
	Плазмотрон ПВР-402М УХЛ-4 ТУ 16.739.063-76
УМПУ 2.02.01.000	Шкаф управления
УМПУ 2.02.02.000	Пульт управления
УМПУ 2.01.00.000	Устройство ориентации
M09-1 00.00.000	Сканатор электромагнитный (ЭМС)
	Комплект электрических кабелей и рукавов	1 коип.

3.3. УСТРОЙСТВО И РАБОТА УСТАНОВКИ

3.3.1. Схема размещения установки представлена на рис. 3, где показано:

1 – сканатор электро-магнитный, 2 – устройство ориентации, 3 – пульт управления левый, 4 – пульт управления правый, 5 – шкаф управления, 6 – источник питания, 7 – ограждение.

Рис. 3.

Схема размещения установки.

Источник питания подключается к распределительному щиту соответствующей мощности.

Связующим звеном узлов установки является шкаф управления, в который подводятся охлаждающая вода и сжатый воздух. Вода необходима для охлаждения всех потребляющих частей плазмотронов и ЭМС. Сжатие и стабилизация электрической дуги производится потоком воздуха, проходящего совместно со столбом дуги через канал сопла плазмотрона.

Устройства ориентации размещаются на приспособлении для вывешивания и вращения колесной пары. ЭМС с плазмотронами крепятся на вилках устройств ориентации.

3.3.2. При включении установки в работу в плазмотроне последовательно возбуждаются дежурная и рабочая (основная) дуга. При взаимодействии последней с переменным магнитным полем электромагнитного сканатора происходит синхронное перемещение (сканирование) с заданной амплитудой электродной привязки дуги по обрабатываемой поверхности, вследствие чего наблюдается скоростной нагрев поверхностного слоя до температур фазовых превращений. Затем, по мере вращения колесной пары и удаления нагретых участков от зоны сканирования происходит их интенсивное охлаждение за счет кондуктивного отвода тепла в нижележащие, более холодные слои металла, т.е. происходит процесс самозакалки. В результате на обрабатываемой поверхности колесной пары за один ее оборот образуется упрочненный слой с определенными геометрическими и физико-механическими характеристиками.

3.3.3. Электрическая принципиальная схема установки состоит из следующих основных узлов: источника питания - АПР, стабилизатора напряжения - СН, двух плазмотронов - ПЛ1, ПЛ2, двух электромагнитных сканаторов - ЭМС1, ЭМС2, выпрямительного блока - UZ, релейной схемы управления установкой.

Принципиальная электрическая схема построена с учетом обеспечения режима последовательного упрочнения колес одной колесной пары на двух технологических постах (левом и правом).

Выбор поста управления осуществляется переключателем SA6, расположенным на пульте управления левого поста.

Схема обеспечивает возможность работы в двух режимах: наладочном (ручном) и полуавтоматическом. Основным режимом работы установки является полуавтоматический. В этом режиме работа узлов электросхемы происходит автоматически в определенной последовательности, обеспечивающей получение на обрабатываемой поверхности колесной пары за один ее оборот требуемой зоны упрочнения.

Наладочный режим необходим для настройки отдельных параметров процесса упрочнения.

Выбор режима осуществляется переключателем режима работ SA1.

3.3.4. Описание работы принципиальной электрической схемы (описание приведено для левого поста упрочнения, т.е. переключатель SA6 находится в положении ЛЕВ, для правого – аналогично).

В исходном состоянии установка обесточена, к шкафу управления подведены вода и воздух. Приводные ролики приспособления для вращения колесной пары отведены от колесной пары (SQ1 - разомкнут).

При включении автоматического выключателя QF, расположенного на правой боковой панели шкафа управления, напряжение через плавкий предохранитель FU3 подается на трансформатор ТСЗ питания цепей управления (~ 110 В) и цепей сигнализации и контроля (-24В). При нажатии на кнопку SВ2 ВКЛ срабатывают реле KV1 и магнитный пускатель KM1, которые берутся на самоблокировку контактом KV1. Контакт KV1,замыкаясь, подает питание на выпрямительный блок UZ. Вспомогательный контакт KM1, замыкаясь, подает питание на стабилизатор напряжения СН, с которого стабилизированное напряжение (~ 220 В) через плавкие предохранители FU1 подается на первичные обмотки трансформаторов TC1 и ТС2. С вторичных обмоток указанных трансформаторов снимается напряжение для питания ЭМС (~ 66 В). На пульте управления через замыкающий контакт KM1 загорается сигнальная лампа SВ2-НL. Силовые контакты KM1 подготавливают цепи питания плазмотрона Пл1.

Описание работы схемы в наладочном режиме.

Переключатель режима работ SА1 находится в положении НАЛ. Сработало реле KVH (реле KVA при этом находится в отключенном состоянии).

При повороте переключателя SА2 ГАЗ в положение 1, через контакт КVН включается реле подачи газа КV2, которое своим замыкающим контактом подает питание на обмотку пневмораспределителя YA1. В пневмосистему установки подается сжатый воздух, при достаточном давлении которого (0,25 МПа) и, как следствие, замыкании контактов реле давления SP3, срабатывает реле контроля К4. Его замыкающий контакт подготавливает цепь питания реле готовности KV4, а размыкающий контакт снимает напряжение с сигнальной лампы НL2 НЕТ ГАЗA. При отсутствии или недопустимом снижении давления сжатого воздуха в системе лампа HL2 горит в мигающем режиме.

Для включения ЭМС 1 необходимо перевести переключатель SA3 в положение 1. При этом через контакт КVН сработает реле включения сканатора KV3, которое сроим замыкающим контактом подает переменное напряжение на ЭМС1. Напряжение на сканаторе регулируется переменным балластным сопротивлением R3 РЕЖИМ и измеряется вольтметром V2. Контроль работы ЭМС осуществляется посредством токового реле КАl, контакт замыкается при достижении на обмотках ЭМС необходимого уровня тока. При этом происходит включение реле К5, замыкающий контакт которого подготавливает цепь питания реле готовности КV4, а размыкающий снимает напряжение с сигнальной лампы HL3 АВАРИЯ. При недопустимом снижении тока в цепи питания сканатора лампа HL3 горит в мигающем режиме.

При подводе приводных роликов на приспособлении для вывешивания и вращения к колесной замыкаются контакты конечного выключателя SQ1. Срабатывает реле K1, замыкающие контакты которого подготавливают к включению реле пуска станка КV5. Поворотом переключателя SA4 в положение 1 через контакт КVН включается реле KV5. Его замыкающий контакт включит соответствующее реле пуска привода приспособления для вращения колесной пары. Замыкающий контакт этого реле подготавливает цепь питания реле пуска АПР КV6, а размыкающий контакт является одним из контактов управления реле отключения АПР КV11. Колесная пара начнет вращаться.

При достаточном расходе охлаждающей воды на плазмотроне и ЭМС замыкаются блокировки SР1 и SР2, включая реле К3, размыкающий контакт которого снимает напряжение с сигнальной лампы НL1 НЕТ ВОДЫ. При отсутствии охлаждающей воды (а также недопустимом снижении ее расхода) лампа HLI горит в мигающем режиме.

После срабатывания блокировок наличия охлаждающей воды, газа, питания ЭМС включается реле готовности КV4, один из замыкающих контактов которого находится в цепи блокировок БЭП, второй - подготавливает к включению реле КV6, третий - используется в автоматическом режиме для включения реле пуска станка КV5.

Для запуска плазмотрона Пл, вначале необходимо подготовить к работе АПР.

При этом на соответствующем пульте управления посредством замыкающего контакта KVI загорается лампа HL5 ГОТОВ.

Пуск АПР. производится после нажатия кнопки SВЗ поворотом переключателя SА5 в положение 1. При этом его размыкающий контакт снимает питание с реле КV11 - контакт KV11 замыкается. Замыкающий контакт SА5 включает реле KV6 - происходит замыкание контактом KV6 цепи пуска АПР. При этом в плазмотроне, при помощи возбудителя дуги между электродом и соплом возникает дежурная дуга. Как только факел дежурной дуги создаст проводящую цепь между электродом и изделием, загорается основная дуга.

Регулирование тока основной (рабочей) дуги производится переменным резистором R1, расположенным в шкафу управления. Контроль параметров дуги (ток и напряжение) осуществляется визуально при помощи соответствующих приборов (A1, V1).

Выключение установки в режиме наладки производится следующим образом. Пои повороте переключателя SА5 в положение 0 выключается реле KV6 и одновременно с этим через контакт КVН подается питание на реле отключения АПP КV11, размыкающий контакт которого выдает команду на отключение АПР. Рабочая дуга погаснет. Поворотом переключателем SA4, SАЗ, SА2, в положение 0 выключаются привод станка, ЭМС, прекращается подача воздуха в плазмотрон.

При возникновении аварийной (нештатной) ситуации установка отключается (при любом режиме работы) кнопками аварийного отклонения SB1, выключая АПР и разрывал цепь реле питания KV1 и KM1.

Описание работы схемы в полуавтоматическом режиме.

Переключатель режима работ SA1 находится в положении АВТ. Сработало реле КVА (реле КVН - отключено).

При подводе приводных роликов к колесной паре через замыкающие контакты конечного выключателя SQ1 включаются K1, своими замыкающими контактами подготавливая цепи питания реле пуска станка КV5, реле цикла KV7 и, через замкнутый контакт КVН, группу реле КV8, KV9, KV10, KT1.

Включение автоматического цикла работы установки осуществляется с пульта управления нажатием кнопки SВЗ ЦИКЛ.

При этом через замкнутые контакты K11, KVA, КVН, КТ2 включаются реле цикла KV7. Замыкающие контакты этих реле:

- шунтируют кнопку включения цикла SВ3;

- подают питание на реле подачи газа KV2;

- выключают лампу сигнализации цикла SВ3-НL;

- подают питание на реле включения ЭМС KV3;

- подготавливают цепь питания реле KV8;

- подготавливают цепь питания реле пуска станка КV5;

- подготавливают цепь питания реле пуска АПР KV6.

При срабатывании реле подачи газа КV2, через его замыкающий контакт, включится пневмораспределитель YAI. Начнется подача воздуха в плазмотрон. Замыкающий контакт KV3 включит ЭМС. При замыкании блокировок наличия газа (SP3) и включения ЭМС (КА1) срабатывают соответствующие реле К4 и К5, замыкающие контакты которых включат реле готовности KV4. Один из замыкающих контактов этого реле подготавливает к включению KV6, второй - замыкает цепь блокировок АПР, третий - подает питание на реле пуска станка КV5. Последнее, срабатывая сбоим замыкающим контактом подготавливает к пуску реле КV8 и включает соответствующее реле пуска привода приспособления для вывешивания колесной пары. Замыкающий контакт этого реле подготавливает цепь питания реле пуска АПР KV6, а один из размыкающих контактов снимает питание с реле отключения АПР KV11. Контакт КV11, замыкаясь, создает цепь для включения АПР - АПР готов к пуску.

При замыкании бесконтактного датчика SQ2 "флажком", который установлен на торце бандажа и вращается вместе с колесной парой, происходит включение реле исходного положения изделия К2.

Замыкающий контакт этого реле подает питание на реле КV8, которое, вставая на самоблокировку, включит своим замыкающим контактом реле пуска АПР КV6. АПР вступает в работу. В плазмотроне при этом последовательно генерируются дежурная и рабочая дуги. Начинается непосредственно процесс обработки.

Другие замыкающие контакты реле KV8 подготавливают цепь питания реле КV9 и реле времени КТ2.

Как только "флажок" выйдет из зоны срабатывания датчика SQ2 реле К2 выключится. Его контакт, замыкаясь, включит реле KV9. Последнее, через свой замыкающий контакт встает на самоблокировку. Второй замыкающий контакт КV9 подготавливает цепь питания реле КV10 и KT1.

После того, как колесная пара сделает полный оборот вокруг своей оси, и "флажок" вновь замкнет датчик SQ2, сработает реле К2, своим замыкающим контактом включит реле КV10 и KT1. При этом размыкающий контакт КV10 разорвет цепь питания реле КV6, а контакт KT1 с определенной выдержкой времени включит реле КV11 и, через замкнутые контакты КVН и КV8, реле КТ2. Размыкающий контакт КV11 выдает команду на отключение АПР. Рабочая дуга при этом обрывается. Процесс обработки заканчивается.

После некоторой паузы, определенной временем выдержки реле КТ2, снимается питание с реле цикла КV7. Контакты этих реле размыкаясь, разрывают цепи питания реле подали газа КV2, реле включения ЭМС КVЗ, реле пуска станка КV5. Прекратится подача сжатого воздуха в плазмотрон, отключится ЭМС. На пульте управления гаснет лампа SB3 - HL ЦИКЛ.

При отводе приводных роликов от колесной пары SQl размыкаясь, выключит реле К2, контакты которого отключат группу реле КV8, КV9, КV10, KTI. Реле КТ2 отключается контактом KV8.

Схема приходит в первоначальное состояние.

В исходном состоянии к шкафу управления при помощи вентилей ВН1, ВН2, ВН3 подведены сжатый воздух и охлаждающая вода.

Для поддержания сжатого воздуха на заданном уровне и снижения давления, а также очистки воздуха от пыли, масла, влаги есть блок подготовки воздуха, находящийся на задней стенке шкафа управления. Блок подготовки воздуха состоит из редукционного пневмоклапана Кр с манометром Ml и устройства очистки воздуха УО. Подача сжатого воздуха в пневмосистему установки происходит дистанционно с помощью пневмораспределителей ЭM1 и ЭМ2, находящихся внутри шкафа управления. Там же установлены датчики - реле ДД1 и ДД2, которые контролируют давление воздуха и выдают соответствующие команды в электросхему установки. Из шкафа управления воздух поступает на пульты управления, где регуляторами ВГ1 и ВГ2 по ротаметрам P1 и Р2 устанавливается требуемый технологическим режимом упрочнения расход. Далее воздух поступает в плазмотроны Пл1 и Пл2, где он проходит совместно со столбом дуги через сопло и выходит в атмосферу.

Охлаждающая вода, давление которой на входе в систему контролируется по манометру М2, проходя через фильтры очистки Ф1...Ф4 (установлены на задней стенке шкафа управления) поступает в гидросистему плазмотронов Пл1 и Пл2 и электромагнитных сканаторов ЭMC1 и ЭМС2. Охлаждая теплонасыщенные части указанных устройств, вода вновь поступает в шкаф управления, где при помощи датчиков - реле ДД3...ДД6 контролируется ее давление раздельно на сливных магистралях плазмотронов и сканаторов. Датчики - реле давления выдают соответствующие команды в электросхему установки Далее вода поступает на слив.

Допускается охлаждение плазмотронов и ЭМС с применением блока автономного охлаждения.

3.3. УСТРОЙСТВО И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ УСТАНОВКИ

3.3.1. Пульт управления нужен для пуска и остановки установки, визуального наблюдения и регулирования параметров процесса упрочнения, контроля готовности установки.

Пульт представляет собой сварную коробчатую металлоконструкцию со съемной лицевой панелью, на ней размещена аппаратура управления и контроля процессом. Внутри пульта для подключения кабеля управления есть клеммная панель. На боковой стенке пульта смонтирован регулятор расхода воздуха и ротаметр

3.3.2. Шкаф управления служит для обеспечения плазматронов и ЭМС электропитанием, сжатым воздухом и охлаждающей водой, размещения коммутирующей аппаратуры.

Конструктивно шкаф управления сделан в виде сварной коробчатой металлоконструкции. На задней стенке шкафа есть окно для выхода и входа коммуникаций. С лицевой стороны шкафа расположены две двери, что обеспечивает удобство ремонта и обслуживания. На боковых стенках шкафа для подключения кабелей управления от пультов и блока электропитания расположены розетки. На верхней крышке шкафа находится стабилизатор напряжения. Шкаф оборудован токоизмерительными шунтами, системой блокировок по наличию охлаждающей воды и плазмообразующего воздуха, блоком поджига дуги и реле времени для задержки выключения плазмотрона и установки после полного оборота колесной пары.

3.3.3. Комплект электрических кабелей и рукавов предназначен для подключения электро-, гидро-пневмокоммуникаций и внутриузловых соединений.

3.3.4. Устройство ориентации служит для придания заданного пространственного положения плазмотрону и ЭМС относительно обрабатываемой поверхности.

Устройство состоит из двух частей: съемной; съемная часть имеет каретку, которая при помощи винтовой передачи может перемещаться в вертикальной плоскости. На оси этой каретки закреплён корпус, по направляющим которого, при помощи пары шестерня-рейка, перемещается скалка с закрепленной на ней вилкой. К отверстиям вилки крепится корпус ЭМС. Скалка имеет площадку с двумя резьбовыми отверстиями для крепления кронштейна бесконтактного датчика. Перемещение скалки и каретки осуществляется вручную посредством маховиков. Стационарная часть жестко закреплена на приспособлении для вывешивания и вращения колесной пары.

3.3.5. ЭМС нужен для создания в зазоре его магнитопровода переменного магнитного поля определенной частоты и напряженности.

ЭМС состоит из корпуса, двух соленоидов, пространственного магнитопровода, и радиатора. Соленоиды формируют переменное магнитное поле в зазоре магнитопровода. Магнитопровод собран из листовой электротехнической стали и имеет воздушный зазор, соосно которому через элементы крепления и изоляторы располагается плазмотрон. В корпусе ЭМС имеется гнездо для подключения штекера провода дежурной дуги, а также разъем для подвода электропитания. Охлаждение всех нагревающихся частей ЭМС осуществляется при помощи радиатора проточной водой.

3.4. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Все приборы контроля и регулировки параметров режима упрочнения вынесены на пульт управления, где расположены:

- амперметр рабочего тока;

- вольтметр рабочего напряжения;

- ротаметр расхода плазмообразующего воздуха;

- вольтметр напряжения ЭМС;

3.5. РАЗМЕЩЕНИЕ, МОНТАЖ И ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

3.5.1. Установка (блок электропитания и шкаф управления) подключается к сети переменного тока напряжением 380В, частотой 50 Гц, к цеховой воздушной и водяной магистралям.

3.5.2. Пульты управления размещаются в вертикальном положении в непосредственной близости от места упрочнения и подключаются к шкафу управления.

3.5.3. Установка изготовлена в блочном исполнении, что позволяет монтировать ее в различных компоновках в зависимости от условий потребителя.

3.5.4. Устройства ориентации закрепляется на приспособлении для вывешивания и вращения колесной пары. На вилках указанных устройств монтируется ЭМС и плазмотроны. Последние подключаются к шкафу управления и пультам управления.

3.6. ПОРЯДОК РАБОТЫ

3.6.1. Установку обслуживает оператор-сварщик не ниже 5-го разряда. Для проведения периодических профилактических работ нужен электрик не ниже 4-го разряда.

3.6.2. Дать электроэнергию, сжатый воздух и воду на установку.

3.6.3. Переключателем "ЛЕВ-ПРАВ" произвести выбор поста плазменного упрочнения.

3.6.4. Подвести плазмотрон и ЭМС к гребню колеса.

3.6.5. Установить технологические параметры процесса в режиме наладки: обороты колесной пары, напряжение на соленоидах ЭМС, силу тока, расход плазмообразующего газа, расстояние от среза сопла до поверхности гребня.

Примечание: количественные значения параметров определяются при пуско-наладочных работах, в зависимости от типа колесной пары и условий потребителя.

3.6.6. Переключить на автоматический режим работы.

3.6.7. Установить постоянный магнит ("Флажок") на торцевой поверхности бандажа за бесконтактным датчиком (касательно направления вращения) на расстоянии 100...150 мм по радиусу расположения датчика.

3.6.8. Нажать кнопку "ЦИКЛ", при этом начнет вращаться колесная пара, включится подача воздуха, появится напряжение на ЭМС,

3.6.9. После того, как "флажок" войдет в зону срабатывания бесконтактного датчика, загорается дежурная, вспомогательная и основная дуга. Начинается процесс обработки.

3.6.10. После того, как колесная пара сделает один оборот, установка автоматически отключится.

3.6.11. Отвести плазмотрон и ЭМС от колесной пары.

3.6.12. Перевести переключатель "ЛЕВ-ПРАВ" в положение, соответствующее работе второго поста укрепления. Произвести обработку второго колеса пары (см. п.п. 4.7.4 - 4.7.11).

3.7. КОНТРОЛЬ РАБОТЫ, РЕГУЛИРОВАНИЕ И НАСТРОЙКА

3.7.1. Качество упрочненного слоя обеспечивается при соблюдении режимов плазменного упрочнения, указанных в инструкции по эксплуатации установки.

3.7.2. Контроль за качеством упрочненного слоя визуальный. Замер твердости на гребне не производится.

3.7.3. Визуальный контроль за процессом обработки осуществляется по следующим признакам:

1) не допускается шунтирование дугового разряда на полюса магнитопровода ЭМС;

2) сканирование анодного пятна должно быть стабильным, не скачкообразным, исключается наличие видимых, единичных анодных пятен, приводящих к локальному подплавлению металла на этих участках.

3.7.4. Контроль рабочих параметров установки (сила тока и напряжение дуги, расход плазмообразующего воздуха, скорость вращения колесной пары и напряжения на соленоидах ЭМС) осуществляется при помощи приборов, расположенных на панели пульта управления.

Дата добавления: 2015-06-29