Транспорт

Как производят колеса для железнодорожных вагонов?

07 Октября, 2019

Новейшее роботизированное оборудование, станки с числовым программным управлением и 22 тыс. квадратных метров цеха по производству колес – так в двух словах можно описать Экибастузский завод ТОО «Проммашкомплект».

Единственное в Казахстане производство продукции для железных дорог, четвертый по мощности в СНГ завод остается уникальным предприятием, построенным в короткие сроки и использующим в работе инновационные технологии.

Все на автомате

Вместе с главным инженером ТОО «Проммашкомплект» Сергеем Ахонько мы прошли по цеху производства железнодорожных колес.

– Все производство делится на несколько глобальных этапов, которые, в свою очередь, состоят из нескольких составляющих, – пояснил главный инженер. – Начинается процесс с того, что в цех заходит состав с непрерывнолитыми заготовками (НЛЗ) длиной 6–12 метров из специальных сталей. Именно из стальных заготовок диаметром от 320 до 500 миллиметров в результате производятся колеса. На сегодня мы выпускаем продукцию диаметром 957 миллиметров – это основной размер железнодорожных колес, применяемых в странах СНГ.

Стоит упомянуть, что все перемещения на этапах производства осуществляются с помощью роботов-манипуляторов, автоматических транспортеров без участия человека. Впрочем, как и все производственные процессы – оборудование в колесопрокатном цехе автоматизировано, и человек при этом только контролирует процесс и проверяет качество готовой продукции.

Системы автоматизированного управления производственными процессами контролируют технологический процесс, отслеживают местонахождение продукции на каждом этапе, контролируют качество произведенной продукции, обеспечивают безопасность обслуживающего персонала, следят за эффективным использованием металла и энергоресурсов.

Замыкая круг

На этапе заготовительного участка стальные НЛЗ режутся на части определенной длины и массы, порезанные заготовки (в зависимости от производимого сортамента вес исходной заготовки может достигать 1 100 кг) отправляются в кольцевую нагревательную печь. В ней, диаметром 18 метров, с вращающейся подиной (дном), происходит первоначальное формирование профиля колеса. Обжатие заготовки производится за два этапа в открытых и закрытых штампах.

– Процесс деформации должен происходить быстро и бесперебойно, иначе заготовка потеряет температуру, и ее придется снять с потока, – уточняет Сергей Ахонько.

После гидравлического пресса усилием 10 000 тонн заготовка манипулятором перемещается на колесопрокатный стан – здесь формируются обод и диск колеса. Далее на гидравлическом прессе усилием 5 000 тонн происходит прошивка центрального отверстия и придание диску необходимой конфигурации.

На полученное черновое колесо в горячем состоянии наносится маркировка на прессе-клеймителе, и далее продукция поступает на установку лазерного замера горячих размеров. Лазерные измерители сканируют поверхность колеса и формируют 3D-модель, которая в режиме реального времени передается на пульт управления. На основании модели вносятся корректировки в настройки оборудования или принимается решение о замене инструмента деформации. При выявлении несоответствующего колеса по результатам замеров машинисты прессов снимают его из потока и не пропускают в дальнейшее производство.

– Железнодорожное колесо состоит из ступицы, диска и обода, – пояснил наш гид по заводу. – Установленное в цехе оборудование позволяет производить весь спектр колес для подвижного состава – от колес для метрополитена диаметром 700 миллиметров до локомотивных колес для высокоскоростного подвижного состава диаметром 1 250 миллиметров.

К слову, кроме вагонных колес, колесопрокатный цех может производить широкий спектр продукции – заготовки шестерен большого диаметра, крановые колеса, центры колесные, детали типа диск.

Поставить на колеса

Следующий серьезный этап подготовки продукции – термическая обработка колеса. После придания формы требуется обеспечить его необходимыми механическими свойствами. При эксплуатации колесо испытывает воздействие многих факторов и должно обладать целым рядом свойств, зачастую противоречащим друг другу.

Для увеличения срока службы и снижения износа оно должно быть твердым, при этом выдерживать частые ударные нагрузки при прохождении стрелочных переводов и стыков рельс, гася создающиеся при этом колебания.

Сталь должна сохранять свойства при резких перепадах температур, возникающих во время экстренных торможений в холодное время года. Все эти свойства обеспечивает термоучасток за счет нескольких последовательных этапов термической обработки по специальным режимам.

В закалочной печи колеса нагреваются с заданной скоростью до температуры 900 °С, а после одновременно манипулятором перемещаются на четыре закалочные машины. Закалка – вид термической обработки, при котором нагретый металл быстро охлаждается за счет орошения водой.  Конструкция этих машин обеспечивает закалку только обода колеса – диск и ступица остаются «сырыми» и сохраняют вязкость.

Далее стали необходимо придать вязкость и упругость – в противном случае, слишком твердая сталь обода разрушится на первом стрелочном переводе и при ударе.

Для снятия возникших внутренних напряжений и улучшения свойств после закалки колеса подвергают отпуску. Он заключается в замедленном нагреве и выдержке колеса при температуре 450 °С. При этом в ободе колеса снижается твердость, но возрастает способность стали сопротивляться ударам.

Во избежание трещин

После остывания колес и получения положительных результатов испытаний начинается этап механической обработки колес. Сначала она производится на токарно-карусельных обрабатывающих центрах с программным управлением. При этом снимается слой металла 4–6 мм по всем элементам, и колесу придается окончательные геометрические размеры.

Следующий этап обработки – дробеупрочнение, которое производится на двух дробеметных установках. Стальная дробь разгоняется в турбинах до высокой скорости и направляется на диск колеса. Ударяясь о него, дробь наклепывает поверхностный слой стали. Такая обработка повышает эксплуатационные свойства колеса для исключения образования усталостных трещин.

Под контролем

Завершающий этап производственного процесса — линия неразрушающего контроля, где в автоматическом режиме выявляются внутренние и поверхностные дефекты колеса. Надо сказать, что в течение всего производственного процесса и движения по цеху продукция несколько раз проверяется на наличие дефектов и соответствие стандартам качества. На специально оборудованных позициях линии контроля производится автоматический замер геометрии колес лазерными датчиками и визуально-измерительный контроль специалистами отдела контроля качества.

– Во время всего цикла производства работа основного технологического оборудования обеспечивается целым комплексом вспомогательного оборудования и систем, – подчеркнул главный инженер предприятия. – Это станция регазификации – парк хранения сжиженного газа и установка по его переводу в газообразное состояние; участок водоподготовки, который обеспечивает очистку и стабильную подачу воды с требуемой температурой; система компрессорных станций для подачи сжатого воздуха на агрегаты цеха; участок грузоподъемного оборудования, осуществляющий перемещение грузов на всех этапах производства; ремонтная служба и служба АСУП, выполняющие ремонтные и профилактические работы на механизмах цеха.

Сложный технологический процесс, тонкая настройка всего оборудования (большая часть из которого – европейского производства), контроль операторами постов управления и станков с числовым программным управлением – все это обеспечивает качество колес, производимых на заводе.

Благодаря инновационному производству достигнуто максимальное исключение влияния человеческого фактора на качество продукции, а также безопасность производства.

 Продукция ТОО «Проммашкомплект» соответствует требованиям отечественных и международных стандартов, поэтому конкурентоспособна на рынке Казахстана и готова к экспорту.

Ксения КОЗЛОВА
Фото Виктора ВРУБЛЕВСКОГО