Способ термического упрочнения железнодорожных колес Советский патент 1992 года по МПК C21D9/34 

Изобретение относится к металлургии и направлено на совершенствование методов термической обработки цельнокатаных железнодорожных колес.,

Известны способы термического упрочнения железнодорожных колес, при которых колесо центрируют в горизонтальном или вертикальном положении относительно неподвижных спрейерных устройств и охлаждают элементы его обода при вращении.

К недостаткам таких способов относится повышенная неравномерность свойств металла обода по его периметру. Известные способы термического упрочнения железнодорожных колес, предусматривающие упрочнен14е обода колеса при его вращении как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, не обеспечивают повышенного срока службы колес.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термического упрочнения железнодорожных колес на горизонтальных машмнах, при котором производят нагрев колеса до температуры аустени;зации, установку в машину в горизонтальном положении, его центрирование и вращение относительно неподвижных спрейерных устройств, установленных в двух диаметрально противоположных к ободу местах, и охлаждение элементов обода колеса. В npolnecce установки колеса в машине его центрирова,ние ведут по наружной поверхности ступицы, а охлаждение обода ведут одновременно с началой вращения колеса. Обработка колес по данному способу ведет к повышенной неравномерности свойств металла обода по периметру вследствие низкой точности центрирования колеса относительно спрейерных устройств. Объясняется это тем, что наружный диаметр ступицы колеса колеблется от 260 до 310 мм для различных типоразмеров колес (например, вагонных ф950 мм и тепловозных 1058 мм), а в пределах одного типоразмера, например для колес 950 мм, от 260 до 275 мм (черновая ступица), что и определяет точность положения обода относительно спрейеров после установки колеса в машину. Несоосность обода колеса и спрейеров достигает 20 мм, что приводит к

повышенному охлаждению тех участков обода, которые наиболее приближены к спрейерному устройству. С другой стороны, выход на постоянную скорость вращения колеса происходит только после 5-8 его оборотов и охлаждение обода одновременно с началом вращения колеса усугубляет неравномерность охлаждения обода по периметру, Неравномерность охлаждения по периметру обода приводит к неравномерности прочности и твердости металла обода, также к неравномерности остаточных напряжений и, как следствие, к отрицательному проявлению их влияния на образование флокенов в металле.

Неравномерность механических свойств металла обода колеса в эксплуатации приводит к неравномерности его износа и преждевременному выходу из эксплуатации. Часть обода с более низкими свойствами в эксплуатации изнашивается быстрее, колесо получается овальным. Так при неравномерности свойств 10 кгс/мм овальность после 100 тыс. км пробега достигает 1 мм.

Таким образом, недостатком известного способа термического упрочнения железнодорожныхколесявляется

неравномерность свойств металла обода по его периметру, которая ведет к снижению срока службы колеса .в эксплуатации.

Цель изобретения - обеспечение равномерной твердости по периметру обода колеса.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе термического упрочнения железнодорожных колес, включающем центрирование колеса в одной плоскости с неподвижными спрейерными устройствами вращение колеса и охлаждение элементов обода, колесо центрируют по отверстию в ступице, а охлаждение элементов обода осуществляют после достижения колесом постоянной скорости вращения.

Выбор нового элемента центрирования -отверстия в ступице, продиктован тем, что для различных колес оно отличается не более чем на 10 мм, а в одном профиле до 4 мм (190-4) мм. Фиксирование колеса после центрирования обеспечивает устойчивое положение его на планшайбе машины и исключает смещение с оси планшайбы в процессе закалки.

На чертеже показано колесо с центрированием по отверстию в ступице. ,

Для обеспечения равномерного упрочнения металла обода 1 по его периметру колесо в закалочной машине центрируют относительно спрейеров 2 по отверстию в ступице 3 на штыре 4 конической формы с

одновременным фиксированием его по оси машины, что достигается использованием диаметра штыря 4, равного максимально возможному отверстию в ступице. При центрировании колеса с относительно малым отверстием в ступице оно центрируется на конической части штыря 4 и вместе с ним, сжимая пружину 5. опускается до соприкосновения с опорой 6. Этим обеспечивается

0 точная центровка колеса на машине, погрешность не превышает 2 мм. Усилие пружины Б должно быть меньше массы закаливаемых колес, чтобы ступица своим торцом обязательно соприкоснулась с опо5 рой 6. Наличие контакта по торцу ступицы с опорой 6 и дополнительно со штырем 4 обеспечивает надежное его фиксирование в , процессе вращения колеса. Подачу жидкости в спрейерные устройства 2 осуществляют после достижения колесом постоянной скорости вращения.

Способ термического упрочнения же-, лезнодорожных колес осуществляют следующим образом.

5При производстве железнодорожных

колес 0 950 мм с содержанием углерода 0,65% массой 390 кг в процессе термической обработки нагретые до 850°С колеса подают манипуляторами на закалочную машину, где укладывают отверстием в ступице диаметром 269 мм на конический шток диаметром у основания 275 мм. После разжима лап манипулятора колесо вместе с коническим штоком, сжимая пружину усилием 285

5 кг. опускается до соприкосновения торца ступицы с опорой колеса. После центрирования и фиксирования по оси закалочной машины колесо вращают со скоростью до 10 оборотов в 1 с. По прошествии 8 оборотов

0 колеса с момента включения привода вращения, когда установится постоянная скорость вращения, включают охлаждающую воду и подают ее на поверхность катания обода. Давление охлаждающей воды в системе 3,5 атм, количество сопл в спрейерном устройстве 30 шт., диаметр отверстия в соплах 9 мм. Через 140 с (расход воды составил 2,9 м охлаждающую воду отключают, выключают привод, колесо манипулятором

0 передают на отпуск.

Результаты закалки колес по предлагаемому и известному способам приведены в таблице.

Как видно из таблицы, среднее отклонение (разность) замеренных твердостей по предлагаемому способу примерно в 2 раза меньше, чем по известному. Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным повышение равномерности свойств металла обода по периметру и, как следствие, увеличение срока службы колеса.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я Способ термического упрочнения железнодорожных колес, включающий центрирование колеса, нагретого до температур аустенитизации, в одной плоскости с неподвижными спрейерными устройствами, его вращение и охлаждение элементов обода колеса, отличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерной твердости по периметру обода, колесо центрируют по отверстию в ступице, а охлаждение элементов обода осуществляют после достижения колесом постоянной скорости вращения.

Изобретение относится к металлургии и совершенствует способ термической обработки железнодорожных колес. Цель изобретения - обеспечение равномерной твердости по периметру обода. Спрсйб предусматривает установку колеса, йагре- того до температур аустенизации, в закалочную машину, центрирование колеса в одной плоскости с неподвижными спрейерными устройствами и подачу охлаждающей жидкости на элементы обода по достижении колесом постоянной скорости вращения. Использование способа позволяет увеличить срок службы колес. 1 ил., 1 табл.