Способ упрочнения стальных колес Советский патент 1991 года по МПК C21D9/34 

Изобретение относится к металлугии, а именно к методам упрочнения стальных литых и цельнокатаных колес

Известен способ повышения эксплуатационной стойкости колес путем термической обработки, обеспечивающей получение в рабочем слое обода колеса структуры пластинчатого сорбита.

Недостатком данного способа является то, что при эксплуатации в поверхностном слое возникают большие контактные напряжения, которые приводят к появлению дефектов типа выкрашиваний.

Наиболее близким по совокупности признаков является способ упрочнения рабочих поверхностей литых изделий методом армирования.

Недостатком данного способа является то, что его невозможно применить для цельнокатаных колес, кроме того, существует вероятность некачественного сцепления материала армирующих волокон с материалом колеса.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной стойкости стальных колес.

Поставленная цель достигается тем, что на рабочей поверхности колес в радиальном направлении выполняются с помощью лазера в режиме динамического проплавления глухие отверстия диаметром до 1 мм, глубиной до 1/5 толщины упрочненного слоя, твердость стенок которых выше твердости материала рабочего слоя колеса. Это позволяет осуществлять более раномерное распределение напряжения по глубине обода

О

о

со

о ю

N

колеса, что ведет к повышению его эксплуатационной стойкости и увеличивает сопротивление образованию дефектов типа выщербин и расслоений. При этом обеспечивается хорошая связь упрочненных сте- нок выполненных отверстий с материалом колес, который находится в более пластич НОМ СОСТОЯНИИ.

На фиг.1 приведена схема выполнения способа; на фиг,2 - график, поясняющий способ.

На поверхности 1 катания колеса 2 выполнены глухие отверстия 3, стенки которых имеют твердость выше твердости материала обода колеса. Закаленные стенки отвер- стий, являясь элементами жесткости, осуществляют связь слоев обода колеса и передают усилия, возникающие в месте контакта с рельсом, в глубь обода.

Для проверки возможностей способа колесо 650 мм подвергается сорбитизации на глубину 40 мм, а затем по поверхности катания выполняют отверстия с помощью лазера на глубину 8 мм. Материал колеса - сталь 65Г. Получение отверстий осуществ- ляют в режиме динамического проплавле- ния, что позволяет получить закаленные стенки/являющиеся армирующими элементами слоя обода. Лабораторные исследования микротвердости показывают, что твердость стенок отверстия в два раза выше твердости материала обода (фиг.2). Ось абсцисс (фиг.2) - расстояние от стенки отверстия в глубь материала.

Предлагаемый способ позволяет повысить эксплуатационную стойкость стальных литых и цельнокатаных колес за счет более равномерного перераспределения напряжений в ободе и повышенного сопротивления усталостному выкрашиванию.

Формула изобретения

1.Способ упрочнения стальных колес, включающий термическую обработку обода, армирование слоя, прилегающего к поверхности катания колеса в радиальном направлении, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, на поверхности катания выполнены глухие отверстия, стенки которых обладают твердостью, превосходящей твердость материала, в котором они выполнены.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что угол между нормалью к рабочей поверхности колеса в данной точке и осью отверстия изменяется в пределах 0-45°.

3.Способ по п. 1,отличающий с я тем, что отверстия выполняются на глубину, равную 1/5 толщины упрочненного слоя.

Изобретение относится к металлургии, а именно к методам упрочнения стальных литых и цельнокатаных колес Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости Способ упрочнения стальных колес включает термическую обработку обода, армирование слоя, прилегающего к поверхности катания колеса в радиальном направлении,а на поверхности катания выполняют глухие отверстия, стенки которых обладают твердостью, превосходящей твердость материала, в котором они выполнены Угол между нормалью к рабочей поверхности колеса Б данной точке и осью отверстия изменяется в пределах 0-45° 2 з п сЬ-лы 2 ил СО С

Фм.1

fyjM/A

w

6 4Iff 40 60 SO 100 Фиг.2

Х,мгсм