CH685383A5

CH685383A5 - Method of forming tyre structure of constant hardness on railway vehicle wheel

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

Abstract

The artificial ageing of a heat pre-treated wheel provides strengthening and/or improved homogenising of the wheel tyre. First the wheel tyre is strengthened by steel ball blasting, or by cold rolling and it is then equalised by chock braking over a long period. Alternately the long duration braking is carried out first, with the steel ball blasting or cold rolling following. Thus a constant structure of the tyre surface is attained. The hardening of the tyre surface by the treatment amounts typically to 10% of the pre-treatment hardness.

Description

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Beschreibung description

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. The present invention relates to a method for creating a hardness constant tread structure of a rail vehicle wheel and a rail vehicle wheel in one or more parts with wheel tires and wheel hub and at least one wheel disc.

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. Solid wheels are used for high speeds in rail vehicles. The wheel is shaped by dishing, adjusted to the necessary strength and wear resistance values by heat treatment and then machined. The usual methods of heat treatment showed an inconsistent local course of strength and hardness with the resulting fluctuations in the coefficient of friction. As a result, driving tread wear varies locally, which ultimately leads to wheel roundness.

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. Depending on the initial stress on the new wheel, an individual surface structure is created in the area of the stressed tread, which, in conjunction with the irregularities mentioned as a result of the heat treatment, can lead to excessive local wear behavior with premature failure of the entire wheel. The operational security requirements, especially under high-speed conditions, can therefore not be adequately guaranteed.

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. Possibilities are known for increasing the strength and hardness of the tread of rail vehicle wheels. According to DE-OS 2 610 157, this is done by welding a highly wear-resistant welding filler material into annular grooves previously worked out in the wear-stressed tread area.

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. It is also known to achieve high friction coefficients in the tread area and low friction coefficients in the flange area with a composite rail vehicle wheel, which has different materials of welded-on tread and flange ring, with high wear resistance.

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. DE-OS 2 856 867 describes a method in which the tread is padded in the wear-stressed area with a wearable powder material with friction-increasing particles, such as carbide or oxide particles, by hot isostatic pressing in such a way that the tread is seamless passes over the flange of a rail vehicle wheel.

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. The present invention has for its object to optimally design the tread of a rail vehicle wheel with respect to the wheel / rail coefficient of friction and in the most economical way by minimizing the manufacturing-related hardness and strength fluctuations in the tread area of rail vehicle wheels, a uniform wear removal and correspondingly uniform subsequent deformations in the To achieve surface structure.

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. It is an object of the invention to provide a method in this sense which enables the production of hardness and strength constant treads which ensure a uniform wheel / rail coefficient of friction over the entire wheel circumference and thus eliminate the disadvantages which are inevitable according to the current state of the art .

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Massnahme gemäss Anspruch 1 gelöst. The above object is achieved according to the invention by the measure according to claim 1.

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. This method means that at the beginning of the use of a rail vehicle wheel, seen over its entire circumference, discontinuities regarding surface hardness, surface strength, microstructure formation and the wheel / rail coefficient of friction are excluded, which can have a negative impact on the operating behavior of the rail vehicle wheel.

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. This method can also be characterized in that the tread is first solidified by steel ball irradiation or by cold rolling and / or subsequently leveled by permanent block braking.

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. This can be achieved by means of a device in which the tread is solidified by continuous blasting with balls of steel or undergoes cold deformation by pressing correspondingly shaped embossing rollers and / or is subjected to a load caused by permanent block braking.

Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen in rein schematischer Darstellung: The invention is subsequently explained, for example, using a drawing. In a purely schematic representation:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Bestrahlen der Lauffläche eines Schienenrades, 1 shows a device for irradiating the tread of a rail wheel,

Fig. 2 einen Kaltverformer zum Verformen der Lauffläche eines Schienenrades, und Fig. 2 shows a cold deformer for deforming the tread of a rail wheel, and

Fig. 3 eine Dauerklotzbremsvorrichtung. Fig. 3 is a permanent block brake device.

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. The device 1 for irradiating the tread of a rail wheel with steel balls has a support 4 for attaching a treating wheel 5. The wheel 5 is provided with a tread 6 and held on the support 4 by means of a wheel axle 7.

Zwei seitlich angeordnete Stahlkugel-Bestrahler 9 beschiessen die Lauffläche 6 mit Stahlkugeln, um die Oberflächenstruktur des Rades bezüglich Laufeigenschaft optimal zu egalisieren. Two steel ball emitters 9 arranged on the side bombard the tread 6 with steel balls in order to optimally equalize the surface structure of the wheel with regard to running properties.

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. The cold former shown in FIG. 2 serves the same purpose, the construction of which is the same as that of the device 1, but instead of the steel ball radiator 9 three embossing rollers 12 are provided which cold deform the running surface 6 of the wheel 5. The embossing rollers 12 are fastened on roller carriers 14, the pressure of which on the running surface 6 can be adjusted hydraulically.

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. 3 shows a permanent block brake device 16, in which a brake block 18 rests with its braking surface 20 on the running surface 6 of the wheel 5. The brake pad 18 is connected via a pivot axis 21 to a pad carrier 22, which in turn can be adjusted in terms of its contact pressure on the wheel tread 6 via a hydraulic cylinder 24.

Hierdurch werden eine Egalisierung der Festigkeits- und Härtekenn-Werte über den gesamten Laufflächen-Umfang erreicht sowie durch die gleich- This achieves an equalization of the strength and hardness parameters across the entire circumference of the tread, as well as the

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mässige Ausprägung der Oberflächenstruktur der Rad/Schiene-Reibwert optimal beeinflusst. moderate expression of the surface structure of the wheel / rail coefficient of friction optimally influenced.

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. The existing hardnesses are increased by the treatment by at least 10%. This treatment can be used not only for new bikes, but also for bikes after they have been re-profiled.

Claims

1. A method for creating a hardness constant tread structure of a rail vehicle wheel, characterized in that at least the tread (6) of a thermally pretreated rail vehicle wheel (5) is artificially aged mechanically in order to improve its solidification and / or its homogeneity.

2. The method according to claim 1, characterized in that the tread (6) is first solidified by steel ball irradiation (9) or by cold rolling (12) and / or subsequently leveled by permanent block braking (18).

3. The method according to claim 1, characterized in that first leveling the tread (6) by permanent block braking (18) and / or by steel ball irradiation (9) or by cold rolling (12) then solidified.

4. Rail vehicle wheel in one or more parts with wheel tires and wheel hub and at least one wheel disc manufactured by the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has a constant structure over the tread (6).

5. Rail vehicle wheel according to claim 4, characterized in that the hardening of the tread (6) by the treatment is at least 10% of the hardness before the treatment.

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