employee
Russian University of Transport (MIIT) (Department of Technology of Transport Engineering and Repair of Rolling Stock, Professor)
employee
Moscow, Moscow, Russian Federation
employee
Moscow, Moscow, Russian Federation
GRNTI 55.01 Общие вопросы машиностроения
GRNTI 55.13 Технология машиностроения
The efficient and durable coloration of cars at their manufacturing and repair needs preparation of surfaces to be painted which consists in ensuring their quality and forming proper roughness required for painting and degreasing. The paper reports the standard method offered for the assessment of technical and economical efficiency of railroad car metal surface processing with a free abrasive based on data of processing modes, materials used and quality of a clean surface obtained. For this at the initial stage there was carried out the analysis of standards in the field of a metal pre-coloration processing for the purpose of the require-ments to the quality of a surface to be clean, roughness and a degree of degreasing. In the corresponding stand-ards there are defined three basic groups of surface preparation quality, which may be conditionally subdi-vided into high, average and low quality. The assess-ment of processing efficiency was carried out under a condition of ensuring the first quality group. For that there was carried out a comparison of four standard technologies of metal pre-painting for the purpose of the process efficiency, material consumption (power) and surface processing quality obtained. The comparison has shown that the highest effectiveness has a technology of thermal abrasive-jet processing. This technology allows avoiding chemical agents use for metal surface degreasing which allows decreasing material capacity of the process and increasing considera-bly a pre-painting productivity.
abrasive-jet processing, abrasive, roughness, surface quality, technical and economic effectiveness
Введение
Технологический процесс производства и ремонта вагонов включает операцию обработки поверхности кузова перед окраской свободным абразивом для придания шероховатости и обеспечения качества поверхности, а также химическую обработку для обезжиривания поверхности и удаления с неё органических соединений [1; 2]. Такое совмещение приводит к выделению техногенных отходов в виде отработавших моечных жидкостей и обезжиривающих составов и в целом усложняет технологический процесс.
Исследование проблемы
Обработка поверхностей вагонов перед окрашиванием регламентируется ГОСТ 9.403-80 [10] и соответствующими инструкциями [8; 9], разработанными специально для ОАО «РЖД». При очистке вагонов к технологии предъявляются следующие требования:
1. Очистить поверхность вагона от старого лакокрасочного покрытия (ЛКП), ржавчины и других твердых эксплуатационных загрязнений до металлического блеска (степень очистки I или II в соответствии с ГОСТ 9.403-80 [5]).
2. Придать поверхности шероховатость, регламентируемую стандартом или требованиями изготовителя лакокрасочного покрытия.
3. Обезжирить поверхность вагона.
В процессе очистки вагонов вырабатываются производственные и технологические отходы. К производственным отходам относятся остатки старого лакокрасочного покрытия и других загрязнений [3-5], удаляемых с вагона, т.е. продукты очистки [6]. В среднем на пассажирском вагоне таких отходов около 50 кг, и примерно на 90 % это старое лакокрасочное покрытие.
Технологические отходы – это продукты, образующиеся в результате производства работ по очистке. К этим отходам можно отнести отработавшие растворители и моечные жидкости, использованный абразив и т.д.
|
|
|
где Vотх ‒ общий объём отходов; VП.О. ‒ производственные отходы; VТ.О. ‒ технологические отходы; VП.О.тв ‒ твердые производственные отходы (остатки старой краски и загрязнений); VП.О.масл ‒ производственные отходы маслянистого характера; VП.О.ж ‒ жидкие технологические отходы (ПАВ и растворители); VП.О.др ‒ твердые технологические отходы (дробь и абразивы).
Степень очистки поверхности характеризует качество подготовки поверхности к окрашиванию. Разные методы очистки позволяют достичь разных степеней. Инструкцией допускается первая или вторая степень (степень 1 или 2 по ГОСТ 9.402-80) очистки при ремонтно-восстановительном окрашивании:
‒ степень очистки при дробеструйной обработке – 1;
‒ степень очистки при дробемётной обработке – 2;
‒ степень очистки при гидроабразивной обработке – 1;
‒ степень очистки при обработке системой ГДА (газодинамический аппарат) – 1.
Железнодорожный вагон представляет собой крупногабаритную конструкцию с площадью внешней поверхности S = 250 м2. Малопроизводительные методы обработки не могут произвести очистку вагона быстро. Поэтому высокая производительность – важный критерий сравнения.
При оценке производительности процесса очистки выразим её через время обработки, приняв, что
|
|
|
где Sваг ‒ общая площадь вагона; П ‒ производительность типового дробеструйного (дробемётного) аппарата; ТМ ‒ время мойки вагона (3 ч); ТС ‒ время сушки вагона (2 ч); ТО ‒ время обдувки вагона (0,2 ч).
От количества используемых при очистке расходных материалов во многом зависит конечная себестоимость всей обработки в целом, а также экологические показатели [7]. При очистке используются ПАВ, дробь и топливо. При оценке материалоёмкости процесса примем, что расход дроби на вагон Мдр = 50 кг (значение приведено с учётом системы рекуперации, возвращающей до 95 % дроби обратно в аппараты), расход ПАВ на вагон МПАВ = 150 л, расход топлива на вагон МТ = 120 л.
Для сравнения предлагаются четыре типовые технологии очистки:
1) дробеструйная обработка в совмещении с поверхностно-активными веществами (ПАВ);
2) дробемётная обработка в совмещении с ПАВ;
3) гидроабразивная обработка в совмещении с ПАВ;
4) система ГДА.
В таблице представлены основные сравнительные показатели процесса очистки.
Таблица
Технико-экономические показатели процесса очистки
|
Методы очистки |
Отходы, кг |
Степень очистки |
Производит. |
Материалы |
||||||
|
Vп.о.тв. |
Vп.о.масл. |
Vт.о.жидк. |
Vп.о.др. |
Тобщ |
Побщ |
Мдр |
МПАВ |
МТ |
||
|
Дробеструйная обработка + ПАВ |
50 |
5 |
150 |
50 |
1-2 |
17,9 |
13,9 |
50 |
150 |
0 |
|
Дробемётная обработка + ПАВ |
50 |
5 |
150 |
50 |
2 |
6,4 |
39,0 |
50 |
150 |
0 |
|
Гидроабразивная обработка + ПАВ |
50 |
5 |
150 |
50 |
1 |
18,8 |
13,2 |
50 |
150 |
0 |
|
Система ГДА |
50 |
5 |
0 |
50 |
1 |
8,2 |
30,4 |
50 |
0 |
120 |
Заключение
Сравниваемые технологии близки по количеству используемых при очистке материалов. Система ГДА позволяет не применять ПАВ, однако использует топливо, поэтому дальнейший расчёт ведется исходя из соотношения стоимости ПАВ и топлива.
По количеству производимых отходов применяемые технологии обладают примерно равными показателями, а система ГДА позволяет уменьшить объём отходов на 150 л отработавших ПАВ, что составляет более 50 % всех отходов.
Наибольшей производительностью (39 м2/ч) обладает дробемётная обработка в совмещении с ПАВ, но она позволяет получить степень очистки не выше второй. Система ГДА позволяет получить производительность процесса 30,4 м2/ч при первой степени очистки. Остальные методы уступают по производительности более чем в 2 раза.
1. Evseev, D.G. Ocenka effektivnosti processa obrabotki poverhnostey vagonov pered okraskoy / D.G. Evseev, A.A. Kul'kov, A.Yu. Korytov // Metalloobrabotka. - 2016. - № 4 (94). - S. 66.
2. Evseev, D.G. Vliyanie parametrov drobestruynoy gazodinamicheskoy obrabotki na proizvoditel'nost' ochistki poverhnostey pri remonte vagonov / D.G. Evseev, A.A. Kul'kov // Nauka i tehnika transporta: nauch.-inform. sb. - 2009. - № 2. - S. 24.
3. Kul'kov, A.A. Osobennosti abrazivno-struynoy obrabotki metallicheskih poverhnostey pered okrashivaniem / A.A. Kul'kov, M.A. Larionov // Naukoemkie tehnologii v mashinostroenii. - 2018. - № 12 (90). - S. 15.
4. Kul'kov, A.A. Tehnologicheskie rezhimy ul'trazvukovogo zhidkostnogo matirovaniya metallicheskih poverhnostey / A.A. Kul'kov // Metalloobrabotka. - 2017. - № 6 (102). - S. 51.
5. Evseev, D.G. Issledovanie processa formirovaniya kachestva poverhnosti pri obrabotke vagonov gazodinamicheskim metodom / D.G. Evseev, A.A. Kul'kov, A.Yu. Korytov // Metalloobrabotka. - 2015. - № 6 (90). - S. 39.
6. Kul'kov, A.A. Ocenka kachestva kapital'nogo remonta PS / A.A. Kul'kov, A.Yu. Korytov, A.A. Skorohod // Mir transporta. - 2012. - № 2 (40). - S. 130.
7. Evseev, D.G. Drobestruynyy gazodinamicheskiy metod ochistki poverhnostey / D.G. Evseev, A.A. Kul'kov // Transport: nauka, tehnika, upravlenie. - 2009. - № 7. - S. 32.
8. Tipovoy tehnologicheskiy process okrashivaniya passazhirskih vagonov s ispol'zovaniem lakokrasochnyh materialov povyshennoy dolgovechnosti TP-CLPV-33/4. - M.: VNIIZhT, 2008.
9. Tipovoy tehnologicheskiy process depovskogo okrashivaniya passazhirskih vagonov TP-CLPV-33. - M.: VNIIZhT, 2008.
10. GOST 9.402-80. Pokrytiya lakokrasochnye. Podgotovka metallicheskih poverhnostey pered okrashivaniem. - Vved. 1981-07-01. - M.: Gosstandart Rossii: Izd-vo standartov, 1998.
