CH685383A5

CH685383A5 - Verfahren zum Erstellen eines härtekonstanten Laufflächengefüges eines Schienenfahrzeugrades sowie Schienenfahrzeugrad.

Info

Publication number: CH685383A5
Application number: CH96/92A
Authority: CH
Inventors: Ottmar Krettek; Werner Mombrei; Gabor Harsy
Original assignee: Sig Schweiz Industrieges
Priority date: 1992-01-14
Filing date: 1992-01-14
Publication date: 1995-06-30

Description

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CH 685 383 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines härtekonstanten Laufflächenge-füges eines Schienenfahrzeugrades sowie ein Schienenfahrzeugrad in ein- oder mehrteiliger Ausführung mit Radreifen und Radnabe sowie mindestens einer Radscheibe.

Für hohe Geschwindigkeiten werden bei Schienenfahrzeugen Vollräder eingesetzt. Das Rad wird durch Kümpeln ausgeformt, durch Wärmebehandlung auf die notwendigen Festigkeits- und Ver-schleisswiderstandswerte eingestellt und abschliessend spanend bearbeitet. Die üblichen Verfahren der Wärmebehandlung ergaben einen unstetigen örtlichen Verlauf von Festigkeit und Härte mit daraus resultierenden Reibwertschwankungen. Im Fahrbetrieb tritt infolgedessen ein lokal unterschiedlicher Laufflächenverschfeiss auf, der schliesslich zu Unrundheiten des Rades führt.

Je nach Erstbeanspruchung des neuen Rades stellt sich eine individuelle Oberflächenstruktur im Bereich der beanspruchten Lauffläche ein, die in Verbindung mit den genannten Unregelmässigkeiten als Folge der Wärmebehandlung zu einem übermässigen lokalen Verschleissverhalten mit vorzeitigem Versagen des gesamten Rades führen kann. Die betrieblichen Sicherheitserfordernisse, insbesondere unter Hochgeschwindigkeitsbedingungen, können deshalb nicht hinreichend gewährleistet werden.

Es sind Möglichkeiten bekannt, die Festigkeit und Härte der Lauffläche von Schienenfahrzeugrädern zu erhöhen. Gemäss der DE-OS 2 610 157 geschieht dies durch Einschweissen eines hoch ver-schleissfesten Schweiss-Zusatzwerkstoffes in vorher im verschleissbeanspruchten Laufflächenbereich ausgearbeiteten ringförmigen Nuten.

Es ist ferner bekannt, mit einem Komposit-Schie-nenfahrzeugrad, welches unterschiedliche Werkstoffe von aufgeschweisstem Laufflächen- und Spurkranzring aufweist, bei hoher Verschleissfestigkeit hohe Reibungskoeffizienten im Laufflächenbereich und niedrige Reibungskoeffizienten im Spurkranzbereich zu erreichen.

In der DE-OS 2 856 867 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Lauffläche im verschleissbeanspruchten Flächenbereich mit einem verschleiss-baren Pulvermaterial mit reibungserhöhenden Partikeln, etwa Karbid- oder Oxid-Partikeln, durch isostatisches Heisspressen derart aufgepolstert wird, dass die Lauffläche nahtlos in den Spurkranz eines Schienenfahrzeugrades übergeht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lauffläche eines Schienenfahrzeugrades bezüglich des Rad/Schiene-Reibwertes optimal zu gestalten und auf wirtschaftlichste Art durch eine Minimierung der herstellungsbedingten Härte- und Festigkeits-Schwankungen im Laufflächenbereich von Schienenfahrzeugrädern einen gleichmässigen Verschleissabtrag und entsprechend gleichmässige Folgeverformungen in der Oberflächenstruktur zu erreichen.

Erfindungsgemässe Aufgabe ist es, in diesem Sinne ein Verfahren zu schaffen, das die Herstellung von härte- und festigkeitskonstanten Laufflächen ermöglicht, welche über den gesamten Radumfang einen gleichmässigen Rad/Schiene-Reibwert gewährleisten und damit die nach dem gegenwärtigen Stand der Technik zwangsläufigen Nachteile beseitigt werden.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Massnahme gemäss Anspruch 1 gelöst.

Dieses Verfahren bewirkt, dass zum Einsatzbeginn eines Schienenfahrzeugrades, über seinen gesamten Umfang gesehen, Unstetigkeiten hinsichtlich Oberflächenhärte, Oberflächenfestigkeit, Gefügeausbildung und dem Rad/Schiene-Reibwert ausgeschlossen werden, die sich negativ auf das Betriebsverhalten des Schienenfahrzeugrades auswirken können.

Dieses Verfahren kann sich auch dadurch auszeichnen, dass man zuerst die Lauffläche durch Stahlkugel-Bestrahlung oder durch Kaltbewalzung verfestigt und/oder durch Dauerklotzbremsung anschliessend egalisiert.

Dies kann mittels einer Vorrichtung erreicht werden, in der die Lauffläche durch kontinuierliches Strahlen mit Kugeln aus Stahl verfestigt wird oder durch Anpressen entsprechend geformter Prägewalzen eine Kaltverformung erfährt, und/oder einer Belastung durch Dauerklotzbremsung ausgesetzt wird.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen in rein schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Bestrahlen der Lauffläche eines Schienenrades,

Fig. 2 einen Kaltverformer zum Verformen der Lauffläche eines Schienenrades, und

Fig. 3 eine Dauerklotzbremsvorrichtung.

Die Vorrichtung 1 zum Bestrahlen der Lauffläche eines Schienenrades mit Stahlkugeln weist ein Auflager 4 zum Befestigen eines behandelnden Rades 5 auf. Das Rad 5 ist mit einer Lauffläche 6 versehen und mittels einer Radachse 7 auf dem Auflager 4 festgehalten.

Zwei seitlich angeordnete Stahlkugel-Bestrahler 9 beschiessen die Lauffläche 6 mit Stahlkugeln, um die Oberflächenstruktur des Rades bezüglich Laufeigenschaft optimal zu egalisieren.

Dem gleichen Zweck dient der in Fig. 2 ersichtliche Kaltverformer, dessen Aufbau gleich ist wie derjenige der Vorrichtung 1, wobei aber anstelle der Stahlkugel-Bestrahler 9 drei Prägewalzen 12 vorgesehen sind, welche die Lauffläche 6 des Radès 5 kaltverformen. Die Prägewalzen 12 sind auf Walzenträgern 14 befestigt, deren Druck auf die Lauffläche 6 hydraulisch einsteilbar ist.

Fig. 3 zeigt eine Dauerklotzbremsvorrichtung 16, bei welcher ein Bremsklotz 18 mit seiner Bremsfläche 20 auf der Lauffläche 6 des Rades 5 aufliegt. Der Bremsklotz 18 ist über eine Schwenkachse 21 mit einem Klotzträger 22 verbunden, der seinerseits über einen Hydraulikzylinder 24 bezüglich seinem Anpressdruck auf die Radlauffläche 6 einstellbar ist.

Hierdurch werden eine Egalisierung der Festigkeits- und Härtekenn-Werte über den gesamten Laufflächen-Umfang erreicht sowie durch die gleich-

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mässige Ausprägung der Oberflächenstruktur der Rad/Schiene-Reibwert optimal beeinflusst.

Es werden dabei die bestehenden Härten durch die Behandlung um mindestens 10% erhöht. Diese Behandlung kann nicht nur für neue Räder Verwendung finden, sondern auch für Räder nach deren Neuprofilierung.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Erstellen eines härtekonstanten Laufflächengefüges eines Schienenfahrzeugrades, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens die Lauffläche (6) eines wärmetechnisch vorbehandelten Schienenfahrzeugrades (5) auf mechanischem Wege künstlich altert, um deren Verfestigung und/ oder deren Homogenität zu verbessern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zuerst die Lauffläche (6) durch Stahlkugel-Bestrahlung (9) oder durch Kaltbewal-zung (12) verfestigt und/oder durch Dauerklotzbremsung (18) anschliessend egalisiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zuerst die Lauffläche (6) durch Dauerklotzbremsung (18) egalisiert und/oder durch Stahlkugel-Bestrahlung (9) oder durch Kaltbewal-zung (12) anschliessend verfestigt.

4. Schienenfahrzeugrad in ein- oder mehrteiliger Ausführung mit Radreifen und Radnabe sowie mindestens einer Radscheibe hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein über die Lauffläche (6) konstantes Gefüge aufweist.

5. Schienenfahrzeugrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verhärtung der Lauffläche (6) durch die Behandlung mindestens 10% der Härte vor der Behandlung beträgt.

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