BG110502A - A metod for local hardening of rail car wheel axles - Google Patents
A metod for local hardening of rail car wheel axles Download PDFInfo
- Publication number
- BG110502A BG110502A BG10110502A BG11050209A BG110502A BG 110502 A BG110502 A BG 110502A BG 10110502 A BG10110502 A BG 10110502A BG 11050209 A BG11050209 A BG 11050209A BG 110502 A BG110502 A BG 110502A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- heating
- wheel
- annular
- approximately
- local
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/34—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tyres; for rims
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2221/00—Treating localised areas of an article
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2221/00—Treating localised areas of an article
- C21D2221/10—Differential treatment of inner with respect to outer regions, e.g. core and periphery, respectively
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION
При експлоатацията на релсовите превозни средства се получава сложно и интензивно взаимодействие на колоосите с работната повърхнина на релсите.In the operation of rail vehicles, a complex and intense interaction of the wheelsets with the working surface of the rails occurs.
Вследствие на многообразен комплекс от експлоатационни фактори в зоните на най-голямото натоварване от контакта на колоосите с релсите се получава повишено износване на метала, което води до преждевременно бракуване на двойките колела. Тези зони се наричат също и зони на преждевременно износване. Според експлоатационните условия се появява износване на метала преди всичко на повърхнината на реборда на бандажа както и на повърхнината на търкаляне.Due to a multifaceted set of operating factors in the zones of highest load, the contact of the wheelsets with the rails results in increased wear of the metal, which leads to premature failure of the pairs of wheels. These areas are also called premature wear zones. According to the operating conditions, wear of the metal occurs first of all on the surface of the bandage flange as well as on the surface of rolling.
Според изискванията към колоосите по отношение на експлоатационната сигурност те трябва да се ремонтират при износване на бандажа на колелото над 24 мм и 28 мм за вагоните на • · • · * · ♦ ♦ · .· . : · :::.:According to the requirements for the axles in terms of operational safety, they must be repaired when the wheel brace is worn over 24 mm and 28 mm for the wagons of · · · · · · · · ·. : · :::.:
2·:.·..· ·..· ..· товарните влакове и за вагоните на пътническите влакове. Допускат се най-много общо четири ремонта, след което колоосите стават негодни за употреба и трябва да се изхвърлят. Провеждането на ремонтните дейности води основно до спиране от движение на релсовото превозно средство и изисква големи финансови разходи и загуба на време. 2 ·:. · .. · · .. · .. · freight trains and coaches for passenger trains. A maximum of four repairs are allowed after which the wheelsets become unusable and must be discarded. Carrying out repairs mainly results in the stopping of the movement of the rail vehicle and requires high financial costs and time loss.
От изложеното по-горе следва, че повишаването на ресурса на пробега респективно срока на експлоатация на железопътните колооси представлява изключително актуална задача.It follows from the foregoing that increasing the mileage resource and respectively the service life of the railway track is an extremely urgent task.
VV
От RU 2153008 е известен един метод за локално закаляване на железопътни колооси, който предвижда загряване на работната повърхнина на колелото чрез провеждане на електрически ток посредством подвижни електроди, които се притискат с налягане към обработваната повърхнина и с тяхната помощ върху работната повърхнина на колелото се образуват термообработени места във формата на ленти.RU 2153008 discloses a method for locally quenching railway track wheels which provides for the heating of the working surface of the wheel by conducting electrical current by moving electrodes which are pressurized to the work surface and, with their help, formed on the working surface of the wheel. heat treated places in the form of strips.
С Недостатъците на този метод са следните :The disadvantages of this method are the following:
1. Невъзможността да се получат двойки колела, които да притежават еднакви характеристики на закалените зони, тъй като технологиите на тяхната термообработка не са посочени. В случай на значително прегряване на метала над точката Асз, локалните зони на структурните превръщания ще бъдат много големи, последствията от което ще бъдат големите остатъчни натоварвания в детайла. (Точката Асз определя при процеса на загряване на стоманата температурата на превръщане на перлитната структура в аустенитна структура. Тази температура ·· ·· · зависи от химичния състав на стоманата и може да се колебае между 727°С и 911°С. За закаляване стоманените детайли се загряват до температури около 20° - 40°С над точката Асз). Освен това колоосите могат да притежават висока твърдост и едновременно с това ниска пластичност, което може да доведе в процеса на експлоатация до счупвания вследствие на трошливостта на закалените места. В случай на недостатъчно загряване под точката Асз не се достига желаната твърдост на метала и с това обявеният ефект.1. The inability to obtain pairs of wheels that have the same characteristics of the hardened zones since the technologies of their heat treatment are not specified. In the event of a significant overheating of the metal above the AC3 point, the local areas of structural transformation will be very large, the consequence of which will be the large residual loads in the workpiece. (The Ac3 point determines, in the process of steel heating, the temperature of conversion of the pearlite structure into an austenitic structure. This temperature depends on the chemical composition of the steel and can fluctuate between 727 ° C and 911 ° C. the details are heated to temperatures of about 20 ° - 40 ° C above the Ac3 point). In addition, the wheels can have high rigidity and, at the same time, low ductility, which can lead to fractures due to the brittleness of the hardened areas during operation. In case of insufficient heating below the AC3 point, the desired hardness of the metal and thus the declared effect are not achieved.
2. Не се взема предвид съотношението на твърдостта между работната повърхнина на колоосите и на релсите. Значителното превишаване на твърдостта на колоосите може да доведе до интензивно преждевременно износване на работната повърхнина на релсите. Такава ситуация може да бъде свързана с големи материални загуби.2. The rigidity ratio between the working surface of the wheelsets and the rails shall not be taken into account. Significant excess of rigidity of wheelsets can lead to intensive premature wear on the working surface of the rails. Such a situation may involve major material losses.
3. Не се споменават местата на локалното действие на топлината и техните параметри, които определят свойствата на обработваните зони и вследствие на това срока на експлоатация на колелата.3. No mention is made of the local action of the heat and their parameters, which determine the properties of the treated areas and, consequently, the life of the wheels.
В допълнение на това от RU 2153007 е известен един метод за локално закаляване на железопътни колооси, при които всяко колело е изпълнено във формата на цилиндрична работна повърхнина и на бандаж, който е свързан с нея посредством преход със закръгление (с радиус), включващ закаляването на метала посредством провеждане на електрически ток през въртящата се контактна ролка, която се притиска към обработваната повърхнина, при което повърхнината се закалява във формата на лента.In addition, RU 2153007 discloses a method of locally quenching railway track wheels in which each wheel is made in the form of a cylindrical work surface and a bandage connected thereto by a rounding (radius) transition involving quenching of the metal by conducting electrical current through a rotating contact roller which is pressed against the work surface, whereby the surface is hardened in the form of a strip.
Недостатъците на този метод са както следва :The disadvantages of this method are as follows:
1. При локално загряване до стандартните температури на закаляването (други температури не са посочени) се получава голямо отвеждане на топлина в масата на колооста. Затова в загряваната маса на метала, която се намира под електрода, не се осъществява в пълен размер превръщането на фазата на перлитната структура в аустенитна структура с нейния последващ преход в мартензитна закалена структура, което води до незначително увеличаване на локалната якост. Технологиите на охлаждане също не са посочени, но от това зависи видът на получената структура, която определя нивото на твърдостта.1. When heated locally to the standard tempering temperatures (other temperatures not specified), a large heat dissipation in the mass of the wheel is obtained. Therefore, in the heated mass of the metal located under the electrode, the conversion of the phase of the pearlite structure into austenitic structure with its subsequent transition into a martensitic hardened structure does not take place in full size, which leads to a slight increase in the local strength. Refrigeration technologies are also not indicated, but the type of structure that determines the level of hardness depends on it.
2. При този метод не са посочени конкретните места, на които трябва да се извърши локалната термообработка за повишаване на ресурса на пробега на колооста. Може да се случи също и това, че лентата на закаления метал да е разположена върху прехода със закръглението и то от бандажа към зоната на търкаляне, където натоварванията по време на експлоатация са най-големи. Или тази зона при действието на температурите в обхвата от 650°С - 750°С е подложена на снемане на напреженията. В двата случая значително се намаляват надеждността и срокът на експлоатацияд респективно ресурсът на пробега на колоосите.2. This method does not indicate the specific locations where local heat treatment must be carried out to increase the life of the wheel. It may also be the case that the hardened metal strip is located on the rounding transition from the bandage to the rolling area, where the loads during operation are greatest. Or, under the action of temperatures in the range of 650 ° C - 750 ° C, it is subjected to stress relief. In both cases, the reliability and service life of the wheelsets, respectively, are significantly reduced.
Вследствие на това приложението на споменатия по-горе метод не позволява производството на железопътни колооси с по-високо и по-стабилно качество, което да гарантира повишаването на срока на експлоатация респективно на ресурса на пробега.As a consequence, the application of the method mentioned above does not allow the production of rail tracks of higher and more stable quality, which will guarantee an increase in the service life respectively of the mileage resource.
• ·• ·
• · · « · • · • · • · • · · • · · · · ·• · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОSUMMARY OF THE INVENTION
Техническият проблем, който трябва да реши изобретението е да повиши срока на експлоатация, респективно ресурса на пробега на железопътните колооси.The technical problem to be solved by the invention is to increase the service life, respectively, of the track track life span.
Този техническият проблем е решен с метода на изобретението според претенция 1.This technical problem is solved by the method of the invention according to claim 1.
Решението на проблема се постига по такъв начин, че при метода за повишаване на срока на експлоатация, респективно на ресурса на пробега на железопътните колооси, при които всяко колело е изпълнено във формата на цилиндричен работен детайл с работна повърхнина, респективно повърхнина на търкаляне и бандаж, който се свързва с нея посредством преход със закръгление, закаляването на метала на колооста, респективно на колелото се извършва посредством провеждане на електрически ток през въртящите се контактни ролки, които се притискат към обработваната повърхнина с налягане, при което загряването и закаляването на повърхнината се извърша във формата на една или няколко ленти. Изобретението се отличава с това, че загряването за закаляване може да се извърши в два пръстеновидни участъка респективно пръстеновидни зони, при което границите на първия участък започват от свързващата линия на прехода със закръглението в началото на повърхнината на търкаляне и може да се простира по цялата ширина на повърхнината на търкаляне. За предпочитане е първият пръстеновиден участък да се простира на разстояние около 30 мм по ширината на повърхнината на търкаляне. Границата на втория участък започва от свързващата линия на прехода със закръглението с прилежащата повърхнина на бандажа и се простира до 35мм по ширината на повърхнината на бандажа. Локалното загряване във всеки от споменатите участъци се извършва във формата на една или няколко пръстеновидни ленти, при което ·· ·· · температурата на загряване превишава температурата на фазовото превръщане Асз с около 60° С - 280°С. Ако загряването се извърши по протежение на няколко ленти, предпочита се разстоянията между участъците на топлинното действие на всяка лента да е най-малко около 2 - 4 мм от всяка страна на зоната на загряване. Предпочита се скоростта на въртене на колооста при загряването да е около 3,5 -15 оборота в час. Лентите на загряването могат да се изпълнят като непрекъснати или прекъснати пръстеновидни участъци с различна конфигурация.The solution to the problem is achieved in such a way that in the method of increasing the service life, respectively, of the track life of the track, in which each wheel is made in the form of a cylindrical workpiece with a working surface, respectively, a rolling surface and a bandage which is connected to it by means of a rounding transition, the hardening of the metal of the wheel, respectively of the wheel, is carried out by conducting electric current through the rotating contact rollers which are pressed against the opment surface with pressure, wherein the heating and hardening of the surface shall be carried out in the form of one or more strips. The invention is characterized in that the heating for tempering can be carried out in two annular sections respectively annular zones, wherein the boundaries of the first section begin from the connecting line of the transition with the rounding at the beginning of the rolling surface and can extend over the entire width on the rolling surface. Preferably, the first annular region extends about 30 mm along the width of the rolling surface. The boundary of the second section starts from the connecting line of the roundabout with the adjacent surface of the bandage and extends up to 35 mm along the width of the bandage surface. The local heating in each of the mentioned sections is carried out in the form of one or more annular bands, whereby the heating temperature exceeds the phase conversion temperature Ac3 by about 60 ° C - 280 ° C. If the heating is carried out over several strips, it is preferable that the distances between the thermal action sections of each strip are at least about 2-4 mm on each side of the heating zone. It is preferred that the rotational speed of the wheel when heated is about 3.5-15 revolutions per hour. The heating strips can be designed as continuous or discontinuous annular sections of different configuration.
ПОЯСНЕНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИEXPLANATION OF THE FIGURES Attached
На фигура 1 е показан схематичен подробен изглед на взаимодейтвието на железопътното колело на колооста с железопътната релса.Figure 1 shows a schematic detailed view of the interaction of the wheelset of the wheel with the rail.
ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОEXAMPLES FOR THE IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Анализът на зоните на преждевременното износване ( зони на най-голямото натоварване от контакта на колоосите с релсите) показа, че в колоосите те се намират в два пръстеновидни участъка. При това границата на първия участък започва от свързващата линия на прехода със закръглението в началото на повърхнината на търкаляне и може да се разпростре по цялата ширина на повърхнината на търкаляне. Границата на втория участък започва от свързващата линия на прехода със закръглението с прилежащата повърхнина на бандажа и се простира на разстояние до 35 мм по ширината на повърхнината на бандажа. Тези зони на най-голямото натоварване са означени на фигура 1 с цифрата 4. По отношение на работната повърхнина на релсите (означена с цифра 1 на фигура 1) мястото на външната страна ·· ·· · на прехода със закръглението на главата на релсите притежава найголямото локално закаляване, както това е показано чрез обхвата 2 на фигура 1. Това се обяснява така, че вследствие на преминаването към повърхнината на търкаляне на главата на релсите се получава локално повърхностно закаляване на метала на релсите до 800 НВ на дълбочина около 0,15 - 0,20 мм, при което НВ означава твърдост по Бринел.The analysis of the premature wear zones (the zones of greatest load from the contact of the wheelsets with the rails) showed that in the wheelsets they are located in two annular sections. In this case, the boundary of the first section starts from the connecting line of the transition with the rounding at the beginning of the rolling surface and can extend along the entire width of the rolling surface. The boundary of the second section starts from the connecting line of the roundabout with the adjoining surface of the bandage and extends up to 35 mm along the width of the bandage surface. These zones of maximum load are indicated in figure 1 by the figure 4. With respect to the working surface of the rails (indicated by the figure 1 in figure 1), the place on the outer side ·· ·· · of the transition with the rounding of the rail head has the largest local hardening, as shown by the range 2 in Figure 1. This is explained by the fact that the transition to the rolling surface of the rail head results in a local surface hardening of the rail metal up to 800 HB at a depth of about 0.15 - 0,20 mm, where HB stands for Brinell hardness.
Под влиянието на ъгловото натоварване на двойката колела респективно на релсата се извършва пластично преместване на закаления горен пласт от повърхността на търкаляне на релсата към главата на релсата, т.е. в зоната на взаимодействието с бандажа на колооста или зоната на преждевременното износване (зона на найголямото контактно натоварване). Твърдостта на материала на колооста, която е означена с цифрата 3 на фигура 1 е 280 НВ. Вследствие на полученото състояние на напрежение и повишаването на локалната якост на метала на главата на релсата се получава повишено локално износване на метала на колелото. Местата на повишено износване са : зоните на бандажа, граничещи с прехода със закръглението и граничещите с прехода със закръгление зони на повърхнината на търкаляне. Повишаването на локалната твърдост на метала в споменатите зони на колелото до 550 - 800 НВ дава възможност за увеличаване на срока на експлоатация респективно на ресурса на пробега на колоосите, при което статичното средно износване на релсите остава непроменено.Under the influence of the angular loading of the pair of wheels or the rail respectively, a plastic movement of the hardened top layer from the rolling surface of the rail to the rail head is carried out, i. in the zone of interaction with the colostrum band or the premature wear zone (the area of greatest contact load). The stiffness of the material of the wheel, which is indicated by the figure 3 in Figure 1, is 280 HB. As a result of the obtained state of tension and the increase of the local strength of the metal on the rail head, an increased local wear of the metal of the wheel is obtained. The places of increased wear are: the areas of the bandage bordering on the roundabout crossing and the bordering rounding areas on the rolling surface. Increasing the local hardness of the metal in said areas of the wheel up to 550 - 800 HB allows for an increase in the service life respectively of the track life of the wheels, while the static average wear of the rails remains unchanged.
Методът, според изобретението, може да се реализира по следния начин. Колоосите се поставят върху специално съоръжение, което е оборудвано със специален механизъм за завъртване и устройство за концентрирано локално загряване. Съоръжението еThe method according to the invention can be implemented as follows. The wheelsets are mounted on a special equipment which is equipped with a special rotary mechanism and a device for concentrated local heating. The facility is
оборудвано с датчици, които регистрират параметрите на разпределението на локалните температурни полета и скоростите на охлаждане. Съоръжението може като опция да се доокомплектова и с допълнителен източник за загряване, който при нужда осъществява термичното отвръщане на обработваната зона. Концентрираното локално загряване може да се проведе например посредством специален електрод. Той може да бъде изпълнен например във формата на плоска, въртяща се ролка, която се притиска с предварително зададено натоварване към определена точка на повърхнината на колооста.equipped with sensors that record the parameters of the distribution of local temperature fields and cooling rates. The equipment can optionally be completed with an additional source for heating, which, if necessary, provides thermal opening of the treated area. Concentrated local heating can be carried out, for example, by means of a special electrode. It can be made, for example, in the form of a flat, rotating roller which is compressed with a predetermined load to a certain point on the surface of the wheel.
При включване на съоръжението започва да се върти двойката колела с предпочитана скорост около 3,5 до 15 оборота в час. Конкретната скорост на въртене се избира в зависимост от диаметъра на колооста, от ширината на работната повърхнина на електродите, от параметъра на загряването и други подобни.When the equipment is switched on, the pair of wheels begins to rotate at a preferred speed of about 3.5 to 15 revolutions per hour. The specific speed of rotation is selected depending on the diameter of the wheel, the width of the working surface of the electrodes, the heating parameter and the like.
Предпочита се загряването за закаляване да се извършва едновременно във всички участъци на колооста, които трябва да се обработят термично. Ако това се отнася за участък на бандажа, тогава единият край на тази зона респективно на този участък ще започне от свързващата линия на прехода със закръглението в началото на бандажа. Тази зона е приблизително 35 мм широка. Когато този участък се намира върху цилиндричната част на повърхнината на търкаляне, тогава единият край на тази зона започва от свързващата линия на прехода със закръглението с прилежащата повърхнина на търкаляне. Тази зона може да се простира по цялата ширина на повърхнината на търкаляне. Предпочита се ширината на тази зона да бъде приблизително 30 мм.Preferably, the quenching heating is carried out simultaneously in all sections of the colostrum which must be heat treated. If this relates to a section of the bandage, then one end of this zone respectively of that section will start from the connecting line of the roundabout transition at the beginning of the bandage. This area is approximately 35 mm wide. When this portion is located on the cylindrical portion of the rolling surface, then one end of this zone begins from the connecting line of the roundabout transition with the adjacent rolling surface. This zone may extend over the entire width of the rolling surface. The width of this zone is preferably approximately 30 mm.
··· ·«··· · «
В споменатите зони закаляването се извършва във формата на един или два пръстеновидни участъка, за предпочитане е те да са разположени върху повърхнината на бандажа и в няколко пръстеновидни участъка, които могат да бъдат разпределени по цялата повърхнина на търкаляне на колооста.In the aforementioned areas, the quenching is carried out in the form of one or two annular sections, preferably they are located on the surface of the bandage and in several annular regions which can be distributed over the entire surface of the rolling wheel.
Свързващите линии на краищата на повърхнината на търкаляне и на бандажа с прехода със закръглението се определят посредством универсален шаблон за контролиране на параметрите на повърхнината на търкаляне на колоосите. Тези шаблони намират широко приложение при определяне на износването и вертикалното отслабване на реборда на бандажа на колоосите.The connecting lines of the edges of the rolling surface and of the rounding transition bandage are determined by means of a universal template for controlling the rolling surface parameters of the wheelsets. These patterns are widely used in determining the wear and vertical attenuation of the rim of the axle bandage.
Загряването, което се извършва в зоната на контактните точки на електродите и на предварително зададените повърхнини на колелото, се извършва във формата на една или няколко концентрични ленти респективно пръстеновидни ленти. Температурата надвишава началото на фазовото превръщане Асз с около 60°С - 280°С, а скоростта на въртене на колооста е приблизително 3,5-15 оборота за час. При тази температура и при предварително зададената скорост на въртене се извършва превръщането на фазите в пълния предварително зададен обхват. Това гарантира в целия предварително зададен обхват наличието на мартензитна структура, която се отличава с голяма твърдост, чиято стойност е около 550 - 800 НВ. Дълбочината на участъка с такава структура е около 3-5 мм, което позволява да се увеличи ресурса на железопътните колооси с около 2,5 пъти.The heating, which takes place in the area of the contact points of the electrodes and the preset wheel surfaces, is carried out in the form of one or more concentric bands or annular bands respectively. The temperature exceeds the onset of the phase conversion of Ac3 by about 60 ° C to 280 ° C, and the rotational speed of the wheel is approximately 3.5-15 revolutions per hour. At this temperature and at a predetermined rotational speed, the phases are converted to the full predetermined range. This guarantees the presence of a martensitic structure, which is characterized by high hardness, with a value of about 550-800 HB throughout the pre-set range. The depth of the section with such a structure is about 3-5 mm, which allows to increase the life of the railway tracks by about 2.5 times.
В обхвата на материалите, които не са загрети до температурата на фазовото превръщане, твърдостта на метала остава на изходящото ниво (280 НВ). Това обстоятелство играе важна роля за гарантиране на голяма надеждност и сигурна работа на железопътните колооси, които са подложени на локално закаляване. Пластичната основна маса на метала ще предотврати евентуалното появяване и разпространяване на пукнатини. При необходимост при последващо локално загряване посредством метод на отвръщане могат да бъдат отстранени остатъчните топлинни натоварвания.In the range of materials that are not heated to the phase conversion temperature, the hardness of the metal remains at the output level (280 HB). This circumstance plays an important role in ensuring the high reliability and safe operation of locally quenched railway tracks. The plastic bulk of the metal will prevent cracks from appearing and spreading. If necessary, subsequent local heating can eliminate residual heat loads through the aversion method.
При локално загряване над споменатите температури и при последващо бързо охлаждане в работната зона се образува иглена мартензитна структура. Тя се отличава с голяма твърдост и трошливост. При експлоатация в такива зони се получават пукнатини в метала в закалените зони. Освен това такава експлоатация води до прегряване на големи количества метал, където трябва да се извърши фозовото превръщане, което от своя страна ще доведе до повишаване на стойността на остатъчните напрежения, които също допринасят за бързото образуване на пукнатини.Upon local heating above mentioned temperatures and subsequent rapid cooling, a needle martensitic structure is formed in the working zone. It is characterized by great firmness and fragility. Operation in such areas results in cracks in the metal in the hardened areas. In addition, such operation results in overheating of large quantities of metal where phase conversion must take place, which in turn will increase the value of residual stresses, which also contribute to the rapid formation of cracks.
Загряването под споменатите граници на температурата на практика няма да доведе до превръщане на структурата на метала в зоната на действие на температурата и няма да окаже влияние върху твърдостта на метала на двойката колела. Срокът на експлоатация респективно ресурсът на пробега в този случай няма да се увеличи значително.Warming below said temperature limits will not, practically, transform the metal structure into the temperature range and will not affect the hardness of the metal of the pair of wheels. In this case, the service life or mileage will not increase significantly.
Още една важна характеристика, която определя срока на експлоатация, респективно ресурса на пробега на железопътните колооси, които се закаляват локално, е дълбочината на закаляването, на коята се разполага мартензитната структура. Малката дълбочина до около 0,5 мм не позволява да се постигне ефектът според изобретението, защото тя сравнително бързо се износва.Another important feature that determines the service life, respectively, of the track length of locally quenched railway track is the quenching depth of the martensitic structure. A shallow depth of up to about 0.5 mm does not allow the effect of the invention to be achieved, because it wears out relatively quickly.
Предложеното локално закаляване на колоосите в зоната на преждевременното износване може да се извърши след всяко възстановяване на геометрията на профила на колооста в процеса на ремонта.The proposed local hardening of the wheelsets in the area of premature wear can be performed after each restoration of the geometry of the wheelset profile during the repair process.
Пример за реализиране на метода според изобретението :An example of the implementation of the method according to the invention:
Предложеният метод беше реализиран с помощта на една група от 12 нови колооси. Химическият състав и механичните свойства на метала на колелата се характеризират с посочените по-долу параметри:The proposed method was implemented using one group of 12 new axles. The chemical composition and mechanical properties of the wheel metal are characterized by the following parameters:
С = 0,60; Si = 0,60; Мп = 0,90; Р = 0,035; S = 0,030C = 0.60; Si = 0.60; Mn = 0.90; P = 0.035; S = 0.030
Механични свойства:Mechanical properties:
граница на якостта Gb= 980,66 МРа; относително удължение δ= 10% и ф = 15% ; твърдост по Бринел НВ = 280; ударна жилавост на мостри с изрязване във формата на U KCU = 34,32 Nm/cm2.strength limit Gb = 980.66 MPa; relative elongation δ = 10% and φ = 15%; Brinell hardness HB = 280; impact toughness of U KCU = 34.32 Nm / cm 2 cut-out samples.
Група от колооси беше закалена локално по метода според изобретението. Върху описаното по-горе съоръжение колоосите бяха нагрети в обхвата на зоната на преждевременното износване, както е описано по-горе. Металът на споменатата зона беше загрят до температура 1080°С. Върху същото съоръжение беше извършено по подобен начин термичното отвръщане при температура 600°С за отстраняване на остатъчните натоварвания и за подобряване на структурата. Вследствие на извършените операции твърдостта на метала в термообработените пръстеновидни зони (зона на преждевременното износване) беше 580 НВ. Дълбочината на локалното закаляване на термообработените участъци беше 3,8 мм (беше определена от мостри на микрошлиф). Първоначалната твърдост на релсата беше 320 НВ.A group of wheelsets was cured locally by the method according to the invention. On the equipment described above, the wheelsets were heated in the area of the premature wear zone as described above. The metal of said region was heated to a temperature of 1080 ° C. The same facility was similarly thermally repelled at 600 ° C to remove residual loads and improve structure. As a result of the operations performed, the hardness of the metal in the heat treated annular zones (premature wear zone) was 580 HB. The local hardening depth of the heat treated sections was 3.8 mm (determined by microsphere samples). The initial rigidity of the rail was 320 HB.
колооси бяха поставени на изпитания. Вагоните бяха такаaxles were put to the test. The wagons were like that
Обработените по този начин вагоните на влак за извършване на натоварени, че натоварването на осите да бъде 27 тона, което почти два пъти превишава стандартното натоварване (15 тона). Влакът се движеше по изпитна кръгова релса 149 000 км в режим на пътуване за изпитание. В процеса на изпитателното пътуване бяха изследвани колоосите. При същия ресурс на пробег при обикновените колооси износването беше 3,5 - 4 мм, при закалените колооси 1,25 - 1,45 мм, т.е. износване, което е около 2,5 пъти по-малко.The train wagons thus handled to carry the loads with an axle load of 27 tonnes, which is almost twice the standard load (15 tonnes). The train was traveling on an 149,000 km test roundabout in test travel mode. In the process of the test trip, the wheelsets were examined. At the same mileage life, for conventional wheelsets, the wear was 3.5 - 4 mm, for hardened wheelsets 1.25 - 1.45 mm, ie. wear that is about 2.5 times less.
Според изобретението методът за локално закаляване на железопътните колооси позволява 2,5 пъти да се увеличи интервала на ремонтите при експлоатацията на колоосите и то чрез намаляване на износването на метала в местата, където се осъществява контактът на бандажа на колелото с прилежащите зони на търкаляне на колоосите (зона на преждевременно износване) при оставащо непроменено износване на железопътната релса. Предложеният метод може да се прилага както за обработката на нови, така и на ремонтирани колооси, които се използват при железопътни превозни средства, трамваи и подземни железопътни влакове (метро) и с това се увеличава интервала на ремонта при тяхната експлоатация.According to the invention, the method of locally hardening the track wheels allows 2.5 times to increase the interval of repair during the operation of the wheelsets, and this by reducing the wear of the metal in the places where the contact of the wheel band with the adjacent areas of rolling wheels is made. (premature wear zone) with the rail track wear remaining unchanged. The proposed method can be applied to the treatment of new as well as repaired wheelsets used in railway vehicles, trams and underground railway trains (metro), thus increasing the repair interval during their operation.
Списък на използваните означения :List of tags used:
релса зона на контактно закаляване на релсата колело зона на износване.rail contact zone hardening of the wheel wheel wear zone.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102007039385A DE102007039385B3 (en) | 2007-08-21 | 2007-08-21 | Method for local consolidation of railway wheel sets |
| PCT/IB2008/002096 WO2009024847A1 (en) | 2007-08-21 | 2008-08-08 | Method for the local fixing of railway wheel-sets |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG110502A true BG110502A (en) | 2010-04-30 |
Family
ID=40032711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG10110502A BG110502A (en) | 2007-08-21 | 2009-10-23 | A metod for local hardening of rail car wheel axles |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100200127A1 (en) |
| EP (1) | EP2179067A1 (en) |
| JP (1) | JP2010536646A (en) |
| CN (1) | CN101835912A (en) |
| BG (1) | BG110502A (en) |
| CA (1) | CA2697059A1 (en) |
| DE (1) | DE102007039385B3 (en) |
| EA (1) | EA016135B1 (en) |
| WO (1) | WO2009024847A1 (en) |
| ZA (1) | ZA201001231B (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008016854B4 (en) | 2008-04-02 | 2010-12-30 | NTRus GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Dr. Wladimir Anatoliewitsch Sokolov, Moskau, RU) | Device for the local consolidation of railway wheel sets |
| WO2010097648A1 (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | Wladimir Anatoliewitsch Sokolov | Device and method for local fixing of wheelsets of rail vehicles |
| KR101727603B1 (en) | 2015-06-10 | 2017-04-19 | 한국철도기술연구원 | System for increasing friction of rail car on rail |
| CN108839508A (en) * | 2018-07-25 | 2018-11-20 | 安徽工业大学 | A kind of automobile-used rim of high-strength light track and its production technology |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59209215D1 (en) * | 1991-06-03 | 1998-04-09 | Fiat Sig Schienenfahrzeuge Ag | METHOD FOR COMPENSATING A RAIL VEHICLE WHEEL |
| DE4124644A1 (en) * | 1991-07-25 | 1993-01-28 | Audi Ag | Hardening internal surface of esp. cylinders - using structured rollers to heat surface by electro-resistance heating and movement of roller electrode over workpiece surface |
| JPH11271146A (en) * | 1998-03-23 | 1999-10-05 | Toyota Auto Body Co Ltd | Quenching method for steel plate, quenching apparatus usint it and mash seam welding machine |
| RU2153007C1 (en) * | 1999-02-18 | 2000-07-20 | Поляченко Анатолий Васильевич | Method for electric-contact case hardening of parts |
| RU2153008C1 (en) * | 1999-03-22 | 2000-07-20 | Поляченко Анатолий Васильевич | Method for electric-contact heat treatment of part surfaces |
| JP4423700B2 (en) * | 1999-05-31 | 2010-03-03 | 住友金属工業株式会社 | Railway vehicle wheels with excellent fatigue resistance and wear resistance |
| RU2183223C2 (en) * | 2000-05-15 | 2002-06-10 | Омский государственный университет путей сообщения | Method of heat treatment of rolling stock wheel flanges |
| RU2201975C2 (en) * | 2001-06-09 | 2003-04-10 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Installation for strengthening wheels of railroad transport vehicles |
| KR20040020665A (en) * | 2002-08-31 | 2004-03-09 | 현대자동차주식회사 | Composition of road wheel and manufacturing method of road wheel using it |
| JP2004315928A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Nippon Steel Corp | High carbon rail vehicle wheel having excellent wear resistance and thermal crack resistance |
| DE202005015907U1 (en) * | 2005-10-07 | 2007-02-15 | Heess Gmbh & Co.Kg | Device for the targeted heat treatment of railway track wheels |
-
2007
- 2007-08-21 DE DE102007039385A patent/DE102007039385B3/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-08-08 WO PCT/IB2008/002096 patent/WO2009024847A1/en active Application Filing
- 2008-08-08 CA CA2697059A patent/CA2697059A1/en not_active Abandoned
- 2008-08-08 CN CN200880112521A patent/CN101835912A/en active Pending
- 2008-08-08 EA EA201000359A patent/EA016135B1/en not_active IP Right Cessation
- 2008-08-08 EP EP08789046A patent/EP2179067A1/en not_active Withdrawn
- 2008-08-08 JP JP2010521494A patent/JP2010536646A/en active Pending
- 2008-08-08 US US12/733,239 patent/US20100200127A1/en not_active Abandoned
-
2009
- 2009-10-23 BG BG10110502A patent/BG110502A/en unknown
-
2010
- 2010-02-19 ZA ZA2010/01231A patent/ZA201001231B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2179067A1 (en) | 2010-04-28 |
| CA2697059A1 (en) | 2009-02-26 |
| ZA201001231B (en) | 2010-10-27 |
| CN101835912A (en) | 2010-09-15 |
| WO2009024847A1 (en) | 2009-02-26 |
| US20100200127A1 (en) | 2010-08-12 |
| EA201000359A1 (en) | 2010-08-30 |
| EA016135B1 (en) | 2012-02-28 |
| DE102007039385B3 (en) | 2009-01-02 |
| JP2010536646A (en) | 2010-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2086671C1 (en) | Method of manufacturing high-strength rail (versions) and high- strength rail | |
| KR100202251B1 (en) | Pearite rail of high abrasion ressitance and method of manufacturing the same | |
| CN104120354B (en) | Rail that a kind of contact fatigue property is excellent and production method thereof | |
| US9765414B2 (en) | Heat treatment method of turnout track and the turnout track | |
| Zhang et al. | Study on typical failure forms and causes of high-speed railway wheels | |
| Sheinman | Wear of rails. A review of the American press | |
| AU2016374421A1 (en) | Method for selecting rail steel and wheel steel | |
| CN104087836A (en) | Vanadium-chromium micro-alloyed superfine pearlite steel rail | |
| BG110502A (en) | A metod for local hardening of rail car wheel axles | |
| JP2000345296A (en) | Pearlitic rail excellent in wear resistance and resistance to internal fatigue damage, and its manufacture | |
| CN111321343B (en) | High-strength-toughness and high-wear-resistance steel for forging coupler knuckle and heat treatment method and production method thereof | |
| DiMelfi et al. | Mitigation of subsurface crack propagation in railroad rails by laser surface modification | |
| JP6769579B2 (en) | Rails and their manufacturing methods | |
| JPH11152520A (en) | Production of high strength bainite rail excellent in surface damage resistance and wear resistance | |
| Saeki et al. | Progress and prospects of rail for railroads | |
| US2103834A (en) | Wheel | |
| KR102108350B1 (en) | Welding base metal for recycling of Railway wheel and method for recycling of Railway wheel using the same | |
| JP3254051B2 (en) | Method for manufacturing high-strength bainite steel rail with excellent surface damage resistance | |
| Zarembski | The evolution and application of rail profile grinding | |
| Gubenko | About the possibility of local laser hardening of the treed of railway wheels | |
| SU1157095A1 (en) | Method of restoring profile of railway transport wheel rolling surface | |
| JPH06336614A (en) | Production of bainitic steel rail excellent in surface flaw resistance | |
| Sładkowski | Rail vehicle dynamics and associated problems | |
| Solano-Alvarez et al. | Steels for rails | |
| Paczkowska et al. | Surface morphology of wheels in rail vehicles in urban transport |