СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО КОЛЕСА Российский патент 1997 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к области испытаний, в частности к определению качеств железнодорожных колес в процессе их изготовления.

Известен способ контроля качества вагонных колес, заключающийся в вырезании из обода колеса образца, который располагают при этом продольной осью в плоскости, перпендикулярной оси колеса. На образец воздействуют растягивающей нагрузкой и определяют параметры, характеризующие прочностные и пластические свойства металла обода. Вырезают темплет из обода колеса в радиальном направлении и воздействуют индентором до обеспечения местной пластической деформации на плоскость реза и определяют твердость металла обода. На боковую поверхность обода воздействуют ультразвуком и определяют наличие в нем несплошностей [1]
Однако в металле обода колеса наблюдается анизотропия прочностных и пластических свойств в тангенциальном и параллельном оси колеса направлениях. В связи с этим, как правило, прочностные и пластические свойства повышают только в тангенциальном направлении. Величина анизотропии составляет 35% и она оказывает значительное влияние на износ и, соответственно, срок службы.

Существенное влияние на свойства металла колес оказывает также интервал времени, прошедший после изготовления до испытания. Особое влияние оказывают повышенная температура, сохраняющаяся до 1 суток и процесс старения, идущий после 4 суток.

Кроме того, данному способу присуща недостаточная точность при измерении твердости. Недостатками данного способа являются также невозможность обнаружения внутренних дефектов, несплошностей, вытянутых в направлении измерения ультразвуковым методом, т.е. по ширине обода. Кроме того, возникают сложности при измерении дефектов на поверхности диска колеса магнитным методом, т. е. в процессе предыдущих операций по его деформированию, микронеровности закатываются и не обнаруживаются дефектоскопом.

Задачей изобретения является повышение контроля качества металла железнодорожных колес.

Поставленная задача достигается тем, что образец вырезают из обода, располагая его продольную ось в плоскости, перпендикулярной оси колеса, воздействуя на него растягивающей нагрузкой и определении параметров, характеризующих прочностные и пластические свойства металла обода, вырезании темплета из обода колеса в радиальном направлении и воздействии индентором до обеспечения местной пластической деформации на плоскость реза и определении твердости его металла. На боковую поверхность обода воздействуют ультразвуком и определяют наличие в нем несплошностей.

Кроме того, для воздействия растягивающей нагрузкой из обода колеса вырезают второй образец, располагая его продольную ось параллельно оси колеса, а нагрузкой воздействуют в интервале времени от 24 до 96 часов после изготовления колеса.

Поставленная задача достигается также тем, что часть боковой поверхности обода для определения ее твердости зачищают на глубину 0,5-1,5 мм и дополнительно воздействуют на нее индентором.

Поставленная задача достигается еще и тем, что дополнительно воздействуют ультразвуком на поверхность катания обода.

Значения, полученные в каждой операции, сравнивают с расчетными и определяют качество колеса по их изменению.

На чертеже представлен обод, его радиальное сечение, с контролируемыми элементами по внутренним дефектам металла и прочностным его свойствам.

Сущность изобретения заключается в следующем. Из радиального темплета обода 1 (см. чертеж) и вырезают в тангенциальном направлении образцы 2 и в направлении, параллельном оси колеса образцы 3. Эти образцы испытывают на растяжение. Испытания проводят в интервале времени от 24 до 96 ч после изготовления колеса в целях получения наиболее точных результатов.

На боковой поверхности 4 обода для определения ее твердости зачищают часть этой поверхности на глубину 0,5-1,5 мм для устранения шероховатости. И на этой зачищенной поверхности определяют ее твердость посредством индентора.

Ультразвуковой обработке подвергают не только боковую поверхность обода, но и его поверхность катания (5 и 6), соответственно.

Пример.

В колесопрокатном цехе Нижнетагильского металлургического комбината при изготовлении железнодорожных вагонных колес диаметром 957 мм по ГОСТ 9036-88 и ГОСТ 10791-89 после горячей штамповки, прокатки и термической обработки из плавки отбирали одно колесо, из обода которого изготавливали разрывные образцы в тангенциальном направлении по ширине обода (поперечные) и по ГОСТ 1497 осуществляли испытание представлены в таблице.

На боковой поверхности с внутренней стороны на каждом колесе торцевой фрезой делали круглую выточку диаметром 50 мм и глубиной 1,0 мм, на которой измеряли твердость. Из плавки /180 колес/255НВ/требование ГОСТ/ и более имели 167 колес, остальные 13 имели значение твердости 241-254 НВ, т.е. не удовлетворяли требованиям ГОСТ.

В каждом колесе ультразвуковым методом измеряли величину внутренних дефектов металла обода в тангенциальном и поперечном направлениях (по ширине и толщине обода). При этом были зафиксированы внутренние несплошности металла условным диаметром более 2,0 мм (допускаемых) по толщине обода 2 колеса, по ширине 4 колеса.

Использование: изобретение относится к области испытаний. Сущность изобретения: заключается в том, что для воздействия растягивающей нагрузкой из его обода вырезают два образца. Один образец при вырезании располагают продольной осью в плоскости перпендикулярной оси колеса, а другой - продольной осью параллельно оси колеса, а растягивающей нагрузкой воздействуют в интервале времени от 24 до 96 ч после изготовления колеса. Твердость обода определяют темплете колеса, вырезанном в радиальном направлении, воздействуя индентором на плоскость реза, и на части боковой поверхности, зачищенной на глубину 0,5-1,5 мм. На боковую поверхность обода и на поверхность его катания воздействуют ультразвуком для определения в нем несплошностей. Сравнивают полученные в каждой операции значения с расчетными и определяют качество колеса по их изменениям. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ контроля качества железнодорожного колеса, заключающийся в вырезании образца из обода, располагая его продольную ось в плоскости, перпендикулярной оси колеса, воздействии на него растягивающей нагрузкой и определении параметров, характеризующих прочностные и пластические свойства металла обода, вырезании темплета из обода колеса в радиальном направлении и воздействии индентором до обеспечения местной пластической деформации на плоскость реза и определении твердости его металла, а на боковую поверхность обода воздействуют ультразвуком и определяют наличие в нем несплошностей, отличающийся тем, что из обода колеса для воздействия растягивающей нагрузкой вырезают второй образец, располагая его продольную ось параллельно оси колеса, а растягивающей нагрузкой на него воздействуют в интервале времени 24 96 ч, после изготовления колеса значения, полученные в каждой операции, сравнивают с расчетными и определяют качество колеса по их изменению. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть боковой поверхности обода для определения ее твердости зачищают на глубину 0,5 1,5 мм и дополнительно воздействуют индентором на эту ее часть. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ультразвуком дополнительно воздействуют на поверхность катания обода.