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La présente invention est relative à la fabrication d'essieux creux pour matériel roulant de chemin de fer, de mines de transporta etc.... notamment pour locomotives, wagons et autres.
On a déjà réalisé des essieux creux pour matériel roulant en les for- geant à un diamètre convenable puis en les forant intérieurement. Leurs extrémi- tés sont soumises ensuite aux opérations normales de parachèvement pour réaliser les surfaces sur lesquelles sont emmanchées les roues et les surfaces portant sur les coussinets des voitures.
La figure 1 représente un tel essieu connu forgé et foré, sur lequel sont emmanchées les roues, et la figure 2 une demi-coupe de l'une des fusées.
On voit que cet essieu creux présente un diamètre intérieur constant, de sorte que l'épaisseur du corps est nettement plus grande que l'épaisseur des parties étagées de la fusée. Cet essieu est donc relativement lourd.
On a aussi réalisé des essieux creux en partant d'une ébauche forgée et forée soumise ensuite à un laminage sur toute sa longueur. Au droit des fusées, ce laminage rétreint le corps creux en réduisant le diamètre intérieur des fusées.
Cet essieu est plus léger que le précédent, car l'épaisseur du corps diffère peu de l'épaisseur des fusées. Cependant, la fabrication par forgeage, forage et lami- nage reste coûteuse.
La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvé- nients. Elle concerne, à cet effet un procédé pour la fabrication d'essieux creux de matériel roulant, caractérisé par ce qu'on réalise tout d'abord un tube sans soudure et on façonne ensuite les extrémités de ce tube pour réaliser les fusées de l'essieu.
Ce procédé permet de réaliser des essieux creux légers puisque l'on peut donner au tube l'épaisseur de paroi minimum compatible avec une bonne résis- tance mécanique.
On évite ainsi d'avoir notamment dans le corps de l'essieu des : surépaisseurs superflues, d'où plus de légèreté et une économie de métal. En ou- tre, ce procédé évite l'opération mécanique de forage, d'où un prix de revient plus avantageux. Suivant un mode de réalisation de l'invention, on réalise le tu- be sans soudure formant l'ébauche de l'essieu, par extrusion ou filage du métal.
L'obtention de tubes par le procédé d'extrusion ou de filage du métal est en soi connu. Toutefois, ce procédé n'a jamais été appliqué en vue de la ré- alisation d'essieux creux. Dans ce cas, l'application de ce procédé de filage ou d'extrusion présente l'avantage particulier très intéressant de placer les fibres du métal dans le sens longitudinal de l'essieu sans produire aucun effet d'entail- le formant amorce de rupture. On peut donc, par l'application de ce procédé, al- ler plus loin dans le sens de l'allègrement tout en conservant une résistance mé- canqiue suffisante pour la sécurité.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on façonne par la- minage les extrémités du tube pour réaliser les fusées. Ce moyen est également connu en soi, mais, il coopère .ici avec le procédé de réalisation de l'ébauche par extrusion en ce sens qu'il conserve au métal du tube la continuité de ses fi- bres longitudinales. En outre, le laminage produit un resserrement des fibres dans le sens radial qui augmente la résistance.
L'invention concerne également, à titre de produits industriels nou- veaux, les essieux creux conformes à ceux obtenus par le procédé précédent en pro- cédé similaire.
L'invention concerne encore un essieu pour matériel roulant, caracté- risé par ce qu'il est constitué en alliage léger à base d'aluminium, les portées de cet essieu étant garnies de .bagues d'acier, cet essieu ayant l'avantage de pré- senter une très grande légèreté.''
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L'invention s'étend aussi aux caractéristiques ci-après décrites et à leurs diverses combinaisons possibles.
La fabrication d'essieux conformes à l'invention est illustrée, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints dans lesquels : - les figures 3 et 4 représentent, en élévation-coupe d'une extrémité d'essieu, deux phases successives de la fabrication ; - les figures 5 et 6 représentent, de la même manière deux phases d'un autre mode d'exécution du procédé de l'invention.
- les figures 7 et 8 représentent en élévation et de profil, l'exécu- tion des fusées par laminage; - les figures 9 et 10 représentent, en élévation-coupe deux autres essieux en alliage léger avec bague d'acier rapportée.
Dans l'exemple d'exécution illustré sur les figures 3 et 4, l'essieu creux est obtenu en. réalisant tout d'abord un tube sans soudure 1 dont le diamè- tre extérieur I est égal ou légèrement supérieur au diamètre extérieur final et dont le diamètre intérieur 2 est plus grand que le diamètre intérieur des essieux creux connus du 1er type et sensiblement égal au diamètre intérieur des essieux creux connus du 2e type. Ce tube sans soudure est, de préférence, réalisé par ex- trusion ou filage du métal, ce qui permet d'obtenir les avantages signalés plus haut: orientation dés fibres du métal dans le sens longitudinal sans effet d'en- taille. Dans ce cas, il est possible de donner au diamètre intérieur.0 2 une valeur plus grande sans nuire aux caractéristiques mécaniques exigées de l'essieu creux.
De plus, on évite ainsi l'opération mécanique de forage ce qui permet d'abaisser le prix de revient. On peut réaliser par ce procédé, un tube de grande longueur dans lequel on :découpe plusieurs tronçons capables de fournir chacun un essieu.
Ce tube 1 est réchauffé à ses deux extrémités pour le façonnage des fusées. Ce façonnage est obtenu par laminage des extrémités dans un laminoir à trois cylindres étagés 10 (figure 7 & 8). Ce laminage provoque un rétreint qui donne les parties étagées 2 & 3 des fusées. La partie intérieure des fusées prend une forme étagée correspondante, l'épaisseur du tube restant sensiblement la même (figure 3). Cependant, ce laminage a pour effet de resserrer les fibres dans le sens radial et d'augmenter ainsi la qualité et la résistance du métal. L'es- sieu obtenu est soumis enfin aux opérations habituelles de parachèvement consis- tant à réaliser mécaniquement les portées 4-5-6 de la fusée et de l'embrèvement 7.
La figure 4 représente la forme définitive de la fusée par rapport à la forme de l'ébauche de la figure 3 dessinée en traits fins. Le trait double mixte 8 rappel- le la forme extérieure des essieux creux connus forgés et forés, et permet de cons- tater l'économie de métal et l'allègement réalisés par le procédé de la présente invention.
Dans la variante du procédé illustré sur les figures 5 & 6, on part également d'un tube sans soudure I extrudé ou filé, mais dans ce cas, les extrémités réchauffées du tube sont laminées au moyen de rouleaux coniques pour donner à ces extrémités un rétreint conique comme celui illustré sur la fig. 5.
Cette ébauche est ensuite soumise au parachèvement final qui donne les portées étagées 4-5-6 et l'embrèvement 7 (Fig. 6) le trait double mixte 8 rappelant la forme intérieure des essieux connus, montre encore l'importance de l'allègement réalisé grâce à l'invention.
Les figures 9 & 10 représentent d'autres essieux réalisés conformé- ment à l'invention, en alliage léger à base d'aluminium. Ces essieux conviennent particulièrement pour les matériels roulants légers utilisés pour les trains ra- pides. L'ensemble l'essieu réalisé en alliage léger est garni de bagues d'acier à l'emplacement de portées de la fusée.
Dans le[cas de la figure 10, l'essieu reçoit de chaque côté une bague @
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ou manchon II Fixé par emmanchement à la pressé ou thermique. La roue 12 est mon- tée de la même façon sur le manchon II. De préférence, ce manchon se raccorde d'u- ne façon très progressive au corps en alliage léger, grâce à des bouts coniques, ce qui permet de rapporter les fatigues et les torsions dans le corps de l'essieu.
Dans le cas de la figure 10, le corps de l'essieu en alliage léger est réalisé avec des extrémités coniques et la bague en acier II est fixée par em- manchement conique. La bague II présente elle-même les portées étagées de la fu- sée.
On conçoit que de tels essieux bénéficient d'une très grande légèreté, bien qu'il soit possible de leur conférer une résistance mécanique suffisante pour les applications envisagées. Les alliages légers convenant pour ces essieux peu- vént être choisis parmi les nombreux alliages connus. L'alliage normalisé AG. 5 convient particulièrement.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisa- tion ci-dessus décrits, à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes.
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The present invention relates to the manufacture of hollow axles for railway rolling stock, transport mines, etc., in particular for locomotives, wagons and others.
Hollow axles for rolling stock have already been produced by forging them to a suitable diameter and then drilling them internally. Their ends are then subjected to normal finishing operations to produce the surfaces on which the wheels are fitted and the surfaces bearing on the car bearings.
FIG. 1 represents such a known forged and drilled axle, on which the wheels are fitted, and FIG. 2 a half-section of one of the spindles.
It can be seen that this hollow axle has a constant internal diameter, so that the thickness of the body is significantly greater than the thickness of the stepped parts of the rocket. This axle is therefore relatively heavy.
Hollow axles have also been produced starting from a forged and drilled blank then subjected to rolling over its entire length. In line with rockets, this rolling shrinks the hollow body by reducing the internal diameter of the rockets.
This axle is lighter than the previous one, because the thickness of the body differs little from the thickness of the rockets. However, manufacture by forging, drilling and rolling remains expensive.
The object of the present invention is in particular to remedy these drawbacks. To this end, it relates to a process for the manufacture of hollow axles for rolling stock, characterized in that first of all a seamless tube is produced and the ends of this tube are then shaped to produce the rockets of the axle.
This process makes it possible to produce light hollow axles since the tube can be given the minimum wall thickness compatible with good mechanical strength.
This avoids having in particular in the body of the axle: superfluous extra thickness, hence more lightness and a saving in metal. In addition, this process avoids the mechanical operation of drilling, resulting in a more advantageous cost price. According to one embodiment of the invention, the seamless tube forming the blank of the axle is produced by extrusion or extrusion of the metal.
Obtaining tubes by the metal extrusion or extrusion process is known per se. However, this method has never been applied for the production of hollow axles. In this case, the application of this spinning or extrusion process presents the very advantageous particular advantage of placing the fibers of the metal in the longitudinal direction of the axle without producing any notch effect forming the start of a break. . It is therefore possible, by the application of this method, to go further in the direction of lightening while maintaining sufficient mechanical strength for safety.
According to another characteristic of the invention, the ends of the tube are shaped by rolling to produce the rockets. This means is also known per se, but it cooperates here with the process for making the blank by extrusion in the sense that it keeps the metal of the tube the continuity of its longitudinal fibers. In addition, the lamination produces a tightening of the fibers in the radial direction which increases the strength.
The invention also relates, by way of new industrial products, to hollow axles conforming to those obtained by the preceding process in a similar process.
The invention also relates to an axle for rolling stock, characterized in that it is made of a light aluminum-based alloy, the bearing surfaces of this axle being lined with steel rings, this axle having the advantage to present a very great lightness. ''
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The invention also extends to the characteristics described below and to their various possible combinations.
The manufacture of axles in accordance with the invention is illustrated, by way of nonlimiting example, in the accompanying drawings in which: - Figures 3 and 4 represent, in elevation-section of an axle end, two successive phases of manufacture; - Figures 5 and 6 show, in the same way two phases of another embodiment of the method of the invention.
FIGS. 7 and 8 represent in elevation and in profile, the execution of the rockets by rolling; - Figures 9 and 10 show, in elevation-section two other light alloy axles with attached steel ring.
In the exemplary embodiment illustrated in Figures 3 and 4, the hollow axle is obtained by. firstly producing a seamless tube 1 whose outer diameter I is equal to or slightly greater than the final outer diameter and whose inner diameter 2 is greater than the inner diameter of the known hollow axles of the 1st type and substantially equal to the inside diameter of known hollow axles of the 2nd type. This seamless tube is preferably produced by extrusion or extrusion of the metal, which makes it possible to obtain the advantages mentioned above: orientation of the fibers of the metal in the longitudinal direction without pruning effect. In this case, it is possible to give the inner diameter 0 2 a larger value without adversely affecting the required mechanical characteristics of the hollow axle.
In addition, the mechanical drilling operation is thus avoided, which makes it possible to lower the cost price. It is possible by this method to produce a very long tube in which several sections are cut, each capable of providing an axle.
This tube 1 is heated at its two ends for shaping the rockets. This shaping is obtained by rolling the ends in a rolling mill with three stepped rolls 10 (Figures 7 & 8). This lamination causes a shrinkage which gives the stepped parts 2 & 3 of the rockets. The inner part of the rockets takes a corresponding stepped shape, the thickness of the tube remaining substantially the same (Figure 3). However, this lamination has the effect of tightening the fibers in the radial direction and thus increasing the quality and strength of the metal. Finally, the axle obtained is subjected to the usual finishing operations consisting in mechanically carrying out the spans 4-5-6 of the rocket and of the recess 7.
FIG. 4 represents the final shape of the rocket with respect to the shape of the blank of FIG. 3 drawn in thin lines. The mixed double line 8 recalls the external shape of known forged and drilled hollow axles, and makes it possible to observe the saving in metal and the weight reduction achieved by the process of the present invention.
In the variant of the process illustrated in Figures 5 & 6, one also starts with an extruded or extruded seamless tube I, but in this case, the heated ends of the tube are rolled by means of tapered rollers to give these ends a conical necking like that illustrated in fig. 5.
This blank is then subjected to the final finishing which gives the stepped spans 4-5-6 and the recess 7 (Fig. 6) the mixed double line 8 recalling the internal shape of the known axles, further shows the importance of the weight reduction achieved thanks to the invention.
FIGS. 9 & 10 represent other axles produced in accordance with the invention from a light aluminum-based alloy. These axles are particularly suitable for light rolling stock used for high speed trains. The axle assembly made of light alloy is lined with steel rings at the location of the rocket bearings.
In the [case of figure 10, the axle receives on each side a ring @
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or sleeve II Attached by pressing or thermally fitting. The wheel 12 is mounted in the same way on the sleeve II. Preferably, this sleeve is connected in a very progressive manner to the light alloy body, by virtue of conical ends, which makes it possible to reduce the fatigue and torsions in the body of the axle.
In the case of figure 10, the body of the axle in light alloy is made with tapered ends and the steel ring II is fixed by a conical coupling. Ring II itself has the stepped bearing surfaces of the stub.
It can be seen that such axles benefit from very great lightness, although it is possible to give them sufficient mechanical strength for the applications envisaged. The light alloys suitable for these axles can be chosen from among the many known alloys. The standard alloy AG. 5 is particularly suitable.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described above, from which other variants can be provided.