сотрудник
Российский университет транспорта (МИИТ) (кафедра "Технология транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава", профессор)
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
сотрудник
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
ГРНТИ 55.01 Общие вопросы машиностроения
ГРНТИ 55.13 Технология машиностроения
ГРНТИ 55.35 Металлургическое машиностроение
Оценка эффективности процесса предварительной обработки металлических поверхностей перед окрашиванием является актуальной научно-практической задачей. В статье приведено сравнение технико-экономических характеристик типовых методов предокрасочной обработки металлов на примере очистки стальных железнодорожных вагонов. Оценка произведена по критериям производительности и качества обработки, объема выделяемых отходов, материалоёмкости и т.д.
абразивно-струйная обработка, абразив, шероховатость, качество поверхности
Обработка поверхностей вагонов перед окрашиванием регламентируется ГОСТ 9.403-80 и соответствующими инструкциями [3, 4], 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 1 или 2, 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 [1, 2], удаляемых с вагона, т.е. продукты очистки. 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.
|
|
(1)
|
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.жидк ‒ 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 – степень 1;
‒ степень очистки при дробемётной обработке – степень 2;
‒ степень очистки при гидроабразивной обработке – степень 1;
‒ степень очистки при обработке системой ГДА (Газодинамический аппарат) – степень 1.
Железнодорожный вагон представляет собой крупногабаритную конструкцию 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:
|
|
(2) |
где Sваг ‒ общая площадь вагона; Пдс ‒ производительность типового дробеструйного (дробеметного) 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 очистки в целом, а так же экологические показатели. 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 типовых технологии очистки:
1) комплекс дробеструйная обработка в совмещении с поверхностно-активными веществами (ПАВ);
2) комплекс дробеметная обработка в совмещении с ПАВ;
3) комплекс гидроабразивная обработка в совмещении с ПАВ;
4) система ГДА.
В табл. 1 представлены основные сравнительные показатели процесса очистки.
1. Сравнительные показатели исследуемых технологий очистки
|
Методы очистки |
Отходы, кг |
Степень очистки |
Производительность |
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 |
150 |
2 |
6,4 |
39,0 |
150 |
0 |
||||
|
Гидроабразивная обработка + ПАВ |
150 |
1 |
18,8 |
13,2 |
150 |
0 |
||||
|
Система ГДА |
0 |
1 |
8,2 |
30,4 |
0 |
120 |
||||
По количеству используемых материалов при очистке сравниваемые технологии близки по значениям. Система ГДА позволяет не применять ПАВ, однако использует топливо, поэтому дальнейший расчёт ведется исходя из соотношения стоимости ПАВ и топлива (рис. 1‒3).
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 комплекс дробемётная обработка + ПАВ, но 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. Евсеев Д.Г., Кульков, А.А., Корытов, А.Ю. Оцена эффективности процесса обработки поверхностей вагонов перед окраской // Металлообработка. - 2016. - №4(94). - С. 66.
2. Евсеев Д.Г., Кульков А.А. Влияние параметров дробеструйной газодинамической обработки на производительность очистки поверхностей при ремонте вагонов // Наука и техника транспорту. Научный информационный сборник. - 2009. - № 2. - С. 24.
3. Типовой технологический процесс окрашивания пассажирских вагонов с использованием лакокрасочных материалов повышенной долговечности ТП-ЦЛПВ-33/4. - М.: ВНИИЖТ. 2008.
4. Типовой технологический процесс деповского окрашивания пассажирских вагонов ТП-ЦЛПВ-33. - М.: ВНИИЖТ. 2008.
5. ГОСТ 9.402-80. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием. - Введ. 01.07.81. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1998.
