CN101181858A - 一种修复加强型车轮及其修复工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种修复加强型车轮，是铁路车轮，其特征在于：在铁路车轮的辐板孔处镶有加强件。修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于包括：裂纹检测；裂纹清理；激光熔覆；恢复坡口部位的尺寸；孔周边倒坡口5×45°；孔周边激光熔覆，熔覆材料为高于基体材料强度的镍基合金；孔周边打磨，倒圆角R2。修复加强型车轮的优点在于：修复后的铁路车轮的强度和寿命均与高于原设计值，因此修复后铁路车轮的综合性能也得到提高，具有巨大的价值；安全、可靠，操作简便；可以在不分解轮对的情况下对车轮进行激光熔覆，消除了因分解轮对可能产生的对车轮内孔、车轮轴和轴承的损坏；同其它设备组合后可成为自动生产线。
Description
技术领域
本发明涉及铁路车轮。
背景技术
铁路车轮是保证机车、车辆运行的重要零部件，由于铁路的特殊性，对在铁路上运行的零件都要求有较高的安全系数和较长的使用寿命。一般设计寿命在20年以上。
在TB/T2817-1997出台之前，铁路货车车轮都是按照GB8601-88的规定设计和制作的，基体材料为中碳合金钢，每个车轮的辐板上有两个Φ45的孔。在我国铁路运输提速后，由于载荷和运行速度的增加，辐板孔周围因为局部应力集中，极易产生裂纹，给机车的安全运行带来隐患，如果出现裂纹就报废的话，又会带来巨大的经济浪费。
在现阶段，我国在线使用的按照GB8601-88标准制造的车轮近300万个，由于数量众多，受资金和生产能力的制约，无法全部更换。而且正在使用的车轮已经出现了裂纹，对行车安全已经构成了威胁。现阶段还没有维修的方法，只规定裂纹长度超过一定范围后对车轮进行更换。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加强型车轮，避免辐板孔周围产生裂纹。
本发明提供一种修复加强型车轮，是铁路车轮1，其特征在于：在铁路车轮1的辐板孔处镶有加强件2。加强件2的材料选择强度不低于车轮基体材料而韧性高于车轮基体的材料，如镍基合金。
本发明提供的修复加强型车轮，其加强件可以是楔形的或环形的。
本发明还提供一种修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于包括：
①探伤检查，同时确定裂纹长度；
②裂纹清理，包括开坡口，；
③激光熔覆，即采用激光熔覆的方法进行填补裂纹清理后出现的坡口；
④恢复坡口部位的尺寸；
⑤孔周边倒坡口5×45°；
⑥孔周边激光熔覆；
⑦孔周边打磨，倒圆角R2。
本发明提供的修复加强型车轮的修复工艺，其坡口的长度为裂纹长度+3mm，深度为裂纹深度+2mm，角度为30°±5°。
本发明提供的修复加强型车轮的修复工艺，其激光熔覆的工艺参数可以是：光斑直径为2～5mm、熔覆厚度为0.5～1.5mm，激光扫描速度为5～40mm/s。
本发明提供的修复加强型车轮的修复工艺，其激光熔覆采用的填充材料可以是镍基合金。
本发明提供的修复加强型车轮的修复工艺，其开坡口可以在车轮修复用坡口加工机上进行，车轮修复用坡口加工机由床身10、床头箱11、卡盘12、刀台14和丝杠16构成，床身10上装有床头箱11和丝杠16，卡盘12装在床头箱11上，刀台14装在丝杠16上，丝杠16由单独的电机I 9带动，刀台14上安装铣刀13，铣刀13朝着卡盘12方向，由电机II 15带动。
本发明提供的修复加强型车轮的修复工艺，其激光熔覆可以包括激光熔覆车轮轮对的一侧车轮，用专用翻转工装翻转车轮轮对，激光熔覆车轮轮对的另一侧车轮；专用翻转工装由顶紧机构21、顶紧架22、翻转架23、传动机构I、翻转电机26、轴承座27、升降机构29和回转机构组成，顶紧架22装在顶紧机构21上，顶紧机构21装在翻转架23上，翻转架23和翻转电机26装在轴承座27上，传动机构I的被动轮25装在翻转架23上，传动机构I的主动轮24与翻转电机26相连，轴承座27装在升降机构29上，回转机构由传动机构II和回转电机31组成，传动机构II的被动轮28转在轴承座27上，传动机构II的主动轮30与回转电机31相连。
本发明提供的修复加强型车轮的修复工艺，其孔周边倒圆角可以为R2。
本发明提供的修复加强型车轮的修复工艺，其孔周边倒圆角后可以进行无损探伤。
本发明提供的修复加强型车轮及其修复工艺，其优点在于：修复后的铁路车轮的强度和寿命均与高于原设计值，因此修复后铁路车轮的综合性能也得到提高，具有巨大的价值；安全、可靠，操作简便；可以在不分解轮对的情况下对车轮进行激光熔覆，消除了因分解轮对可能产生的对车轮内孔、车轮轴和轴承的损坏；同其它设备组合后可成为自动生产线。
附图说明
图1为带楔形加强件的修复加强型车轮的结构示意图；
图2为带环形加强件的修复加强型车轮的结构示意图；
图3为轮对车轮修复用坡口加工机的结构示意图；
图4为火车车轮修复用翻转工装的结构示意图；
图5为火车车轮修复用翻转工装的结构示意图(左视图)。
具体实施方式
实施例1 带楔形加强件的修复加强型车轮
带楔形加强件的修复加强型车轮的结构如图1所示，由铁路车轮1和楔形加强件2构成。楔形加强件2镶在铁路车轮1的辐板孔处。铁路车轮1的材料是中碳合金钢，而楔形加强件2的材料是高于基体材料的强度镍基合金。
实施例2 带环形加强件的修复加强型车轮
带环形加强件的修复加强型车轮的结构如图2所示，由铁路车轮1和环形加强件3构成。环形加强件3镶在铁路车轮1的辐板孔处。铁路车轮1的材料是中碳合金钢，而环形加强件3的材料是高于基体材料的镍基合金。
镍基合金的强度和韧性都比中碳合金钢高，所以修复后铁路车轮1的综合性能得到提高。
实施例3 修复加强型车轮的修复工艺
①裂纹检测。
②裂纹清理，包括用轮对车轮修复用坡口加工机开坡口，
轮对车轮修复用坡口加工机的结构如图3所示，由床身10、床头箱11、卡盘12、顶尖17、尾座18、刀台14和丝杠16构成，床身10上装有床头箱11、尾座18和丝杠16，卡盘12装在床头箱11上，顶尖17装在尾座18上，刀台14装在丝杠16上，其丝杠16由单独的电机I 19带动，刀台14上安装铣刀13，由电机II15带动，电机I 19、丝杠16、刀台14、铣刀13和电机II 15有两套，一个铣刀13朝向卡盘12，另一个铣刀13朝向尾座18。
车轮轮对装夹在卡盘12和顶尖7间，由床头箱11实现周向走刀，由电机I19带动丝杠16调整吃刀深度，由电机II 15带动铣刀13旋转，可以先后或同时对两个车轮清除周向裂纹和进行坡口加工。
③激光熔覆，即采用激光熔覆的方法填补裂纹清理后出现的坡口，包括激光熔覆车轮轮对的一侧车轮，用专用翻转工装翻转车轮轮对，激光熔覆车轮轮对的另一侧车轮；
专用翻转工装的结构如图4和5所示，由顶紧机构21、顶紧架22、翻转架23、传动机构I、翻转电机26、轴承座27、升降机构29和回转机构组成，顶紧架22装在顶紧机构21上，顶紧机构21装在翻转架23上，翻转架23和翻转电机26装在轴承座27上，传动机构I的被动轮25装在翻转架23上，传动机构I的主动轮24与翻转电机26相连，轴承座27装在升降机构29上，回转机构由传动机构II和回转电机31组成，传动机构II的被动轮28转在轴承座27上，传动机构II的主动轮30与回转电机31相连；顶紧机构21是液压缸，顶紧架22与液压缸21的活塞相连，升降机构29是液压缸，传动机构I和传动机构II是齿轮机构。
工作时，先将车轮轮对置于装夹台32上，调节升降机构29液压缸将顶紧机构21下入车轮轮对中，启动顶紧机构液压缸21使顶紧架22顶紧在车轮轮对内侧上，启动回转电机31将车轮轮对送入加工位置，加工完一个车轮后，启动翻转电机26使翻转架23旋转180°，加工另一车轮。启动回转电机31将车轮轮对送回装夹台32上，启动顶紧机构液压缸21使顶紧架22松开车轮轮对，调节升降机构29液压缸使顶紧机构21离开车轮轮对。
④恢复坡口部位的尺寸；
⑤孔周边倒坡口5×45°；
⑥孔周边激光熔覆，熔覆材料为高于基体材料强度的镍基合金；
⑦孔周边打磨，倒圆角R2。
Claims (10)
1.一种修复加强型车轮，是铁路车轮(1)，其特征在于：在铁路车轮(1)的辐板孔处镶有加强件(2)。
2.按照权利要求1所述的修复加强型车轮，其特征在于：所述加强件(2)是楔形或环形的。
3.一种权利要求1所述修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于包括：
①裂纹检测；
②裂纹清理，包括开坡口；
③激光熔覆，即采用激光熔覆的方法填补裂纹清理后出现的坡口；
④恢复辐板孔部位的尺寸；
⑤孔周边倒坡口5×45°；
⑥孔周边激光熔覆；
⑦孔周边打磨，倒圆角R2。
4.按照权利要求3所述修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于：所述坡口的长度为裂纹长度+3mm，深度为裂纹深度+2mm，角度为30°±5°。
5.按照权利要求3所述修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于：所述激光熔覆的工艺参数是：光斑直径为2～5mm、熔覆厚度为0.5～1.5mm，激光扫描速度为5～40mm/s。
6.按照权利要求3所述修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于：所述激光熔覆采用的填充材料是镍基合金。
7.按照权利要求3所述修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于：所述开坡口在车轮修复用坡口加工机上进行，车轮修复用坡口加工机由床身(10)、床头箱(11)、卡盘(12)、刀台(14)和丝杠(16)构成，床身(10)上装有床头箱(11)和丝杠(16)，卡盘(12)装在床头箱(11)上，刀台(14)装在丝杠(16)上，丝杠(16)由单独的电机I(19)带动，刀台(14)上安装铣刀(13)，铣刀(13)朝着卡盘(12)方向，由电机II(15)带动。
8.按照权利要求3所述修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于：所述激光熔覆包括激光熔覆车轮轮对的一侧车轮，用专用翻转工装翻转车轮轮对，激光熔覆车轮轮对的另一侧车轮；专用翻转工装由顶紧机构(21)、顶紧架(22)、翻转架(23)、传动机构I、翻转电机(26)、轴承座(27)、升降机构(29)和回转机构组成，顶紧架(22)装在顶紧机构(21)上，顶紧机构(21)装在翻转架(23)上，翻转架(23)和翻转电机(26)装在轴承座(27)上，传动机构I的被动轮(25)装在翻转架(23)上，传动机构I的主动轮(24)与翻转电机(26)相连，轴承座(27)装在升降机构(29)上，回转机构由传动机构II和回转电机(31)组成，传动机构II的被动轮(28)转在轴承座(27)上，传动机构II的主动轮(30)与回转电机(31)相连。
9.按照权利要求3所述修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于：所述孔周边倒圆角为R2。
10.按照权利要求3所述修复加强型车轮的修复工艺，其特征在于：所述孔周边倒圆角后进行无损探伤。
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| CN 200610134261 CN101181858A (zh) | 2006-11-14 | 2006-11-14 | 一种修复加强型车轮及其修复工艺 |
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2006
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