CN103517811A - 轨道车轮及用于制造轨道车轮的方法 - Google Patents
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Abstract
一种轨道车轮，具有轮体（1）和以固定元件连接在所述轮体两侧上的摩擦盘（2），其中，至少在所述摩擦盘（2）的相应接触面（B）与所述轮体（1）的接触面（A）之间设置有多层的涂层（7），所述轨道车轮还具有在机械和热力方面能承受高载荷的涂层（7）；以及一种用于制造轨道车轮的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1之前序部分的轨道车轮及一种根据权利要求14之前序部分的、用于制造轨道车轮的方法。
背景技术
用于对具有轨道车轮的轨道车辆制动的摩擦盘的连接能通过摩擦盘在轮辐上的螺纹连接而实现。所述连接须如此实施，使得摩擦盘能够在受热时膨胀并在冷却时重新收缩。这种取决于温度的膨胀与收缩导致了摩擦盘在轮辐上的滑移运动。这些滑移运动由于螺栓的预紧力而在相对高的压力下发生。
摩擦盘典型地经过金属抛光、无耐久涂层地提供。在此，盘可用油包覆，该油在有限的时间段内给摩擦盘提供侵蚀防护。而正是在较长期的存放中，特别是在露天存放中，可能发生摩擦盘之接触面的侵蚀。
由一些制造者例如设置轮辐的底漆或也施加装配润滑膏，然而所述底漆或装配润滑膏由于滑移运动渐渐地又被从轮辐和摩擦盘之间的接触区域排出，并因此在较长的时间内不能保障减少轮辐与摩擦盘之间的摩擦。
但如果摩擦增加，就可能增多地发生摩擦侵蚀及粘附性磨损（又以“吞蚀”为人所知）。由于所述粘附性磨损，制动盘在制动时的膨胀和收缩变难，并且螺栓预紧力减少。这又导致更高的载荷并且缩短螺纹连接的使用寿命。
在实现制动盘与轮辐之间的明确耐久的接触时，在使用本身为人所知的润滑漆情况下产生如下问题：润滑漆层与轨道车轮之金属表面的或轮辐之接触面的连接没有足够的耐久性。润滑漆在少量的制动后 从所述金属表面脱落。发生金属在金属上的摩擦及与之相关的、粘附性磨损和摩擦侵蚀的问题。
发明内容
因此，本发明的目的为：在更长的时间段内减轻在有摩擦盘的轨道车轮中出现粘附性磨损的作用。
该目的通过一种具有权利要求1特征的轨道车轮及通过一种具有权利要求14特征的方法实现。
按照本发明，有车轮制动盘的轨道车轮具有轮体和以固定元件安装在所述轮体两侧上的摩擦盘，其中，至少在所述摩擦盘的相应接触面与所述轮体的接触面之间设置多层的涂层。
所述涂层构造成多层的，以充分利用各单个材料层的协同作用，该协同作用例如总体上提高所述涂层的耐温度稳定性或硬度。所述多层的涂层能使摩擦盘到轮体中的压入得以减少并且能使固定元件的预紧力损失得以减少。
原则上，例如由WO2009/086900A1已知轨道车轮的构造和制造。此处，通过由设置在摩擦盘或车轮制动盘与轮辐之间的金属板制成的中间层来减少粘附性磨损。
备选于由金属板制成的中间层，通过至少在摩擦盘和轮体之间的相应接触区域内设置多层的涂层能实现所述吞蚀现象和车轮损坏的减少。该第一材料层可以以节省材料的方式和途径直接施加到摩擦盘的相应接触面上。也可备选地对整个摩擦盘进行涂覆。
所述涂层的多层设置可尤为有利地在装配前就已经在摩擦盘上存在，或只有在摩擦盘与轮体的接触面配合时才得到。例如也可以想到，摩擦盘的接触面具有在机械和热力方面能承受高载荷的第一材料层并且轮体的接触面具有含润滑剂的材料层，所述第一材料层和含润滑剂的材料层在轨道车轮装配后共同形成多层的涂层。
本发明的有利的实施例为诸从属权利要求的技术方案。
已表明，特别是含磷酸盐的材料层具有大的抗磨强度并且同时与 摩擦盘的金属基底构成非常牢固的联合体，使得与在滑动涂层中不同，在多次制动后也不能观测到该材料层的脱落。
在含磷酸盐的材料层上可有利地施加含润滑剂的材料层。在此，含磷酸盐的材料层适合用作载体材料并能实现第二材料层——例如硬化的润滑漆或干膜润滑剂涂层——得以牢固地附着。
按照本发明，一种用于制造有一个或多个摩擦盘的轨道车轮的方法具有下列步骤：
A）提供摩擦盘，该摩擦盘具有用于贴靠到轮体的接触面上的接触面；
B）对至少摩擦盘的接触面进行磷化，同时构成含磷酸盐的材料层；
C）将含润滑剂的材料层施加到含磷酸盐的材料层上，以及
D）装配轨道车轮。
所述摩擦盘的提供通常可通过成型件的铸造或锻造及接着的机械加工进行。
随后进行磷化，即，将含磷酸盐的材料层施加到摩擦盘的接触面上。由此在接触面上构成能承受机械载荷的并且同时在热力方面稳定的材料层。这个材料层一方面作为用于含润滑剂的层的载体材料起作用，并且防止该层在制动过程中脱落。这些协同作用能使摩擦盘和轮体的接触面得以恒定地并持久地进行滑移运动，而不发生吞蚀现象。
为了使所述摩擦盘及其涂层达到尽可能恒定的质量，使用标准化的方法用于对摩擦盘的接触面进行磷化经证明是合理的。此处，DINEN12476的方案T1是适合的。
在此，摩擦盘被涂覆并固定到轮体的金属的、未被涂覆的轮辐上就已足够。因为对所述轮辐的涂覆由于接触面的可接近性更差而明显更费工，所以由于轮辐的接触面的额外的涂层在制造轨道车轮时将会产生另外的成本因素。然而经证明：摩擦盘的接触面的涂覆已经保障充分地和持久地减少摩擦，以防止吞蚀。
本发明的其他有利的设计方案在各从属权利要求中说明。
附图说明
下面借助附图对本发明的实施例进行更详细描述。
图示：
图1示出按照本发明的轨道车轮的局部剖视图，及
图2示出图2所示的轨道车轮在装配时的局部剖视图。
具体实施方式
在图1和2中，摩擦盘2安装或装配到轮体1上。
在此，轮体1的轮辐3具有钻孔8，所述轮体形成两个圆周的、在径向上延伸的接触面A，螺栓6穿过所述钻孔，摩擦盘2通过所述螺栓与轮体1连接。
如图3所示，多个以相同角度间隔分布在圆周上的螺栓6中的每个穿过相应摩擦盘2的一个固定孔眼5，所述固定孔眼在端面相对于轮辐3、如摩擦盘的散热片4同样形成贴靠区域。
在固定孔眼5的贴靠区域和散热片4及轮辐3之间，与每个摩擦盘2相配地设置有涂层7，轮辐3的接触面A在一侧、而摩擦盘2的接触面B在另一侧贴靠在所述涂层上。
涂层7优选施加到摩擦盘2的接触面B上。所述轮辐3的接触面A可以保持不被涂覆或可以可选地同样具有涂层。接触面A的该可选的涂层可构成为例如亦类似于接触面B的涂层7或构成为润滑剂层。
所述涂层7可另外在摩擦盘2的整个圆周上分布在接触面B上，或节省材料地仅局部地分布。前者有利于在整个圆周上在接触面A和B的区域内尽可能均匀的热分布。
在此，所述的涂层7具有至少一个含磷酸盐的材料层X。材料层X的涂层优选地由一种或多种结晶的金属磷酸盐构成，优选由磷酸锰、磷酸锌或磷酸铁构成。多层的涂层7优选地具有比摩擦盘2与轮辐3的未涂覆的接触副更大的抗磨强度。
摩擦盘2的涂层7的含磷酸盐的材料层X的层重为了应用在轨道 车轮上而优选为至少4g/m2到最高100g/m2。层重更小的涂层通常不能承受机械应力，而更大的层重在设置螺纹连接时由于其高的量而被证明为是不利的。
摩擦盘2的涂层7的含磷酸盐的材料层X的层厚优选地在5-20μm之间。当明显超过这一层厚值时，可能在个别情况下出现下沉现象（Setzerscheinung）并引起螺栓的松动。
如图2中的放大图所示，在所述的涂层7的材料层X上额外地施加有另一个材料层Y。这一材料层由一种润滑剂构成，优选地由一种干膜润滑剂构成或至少具有润滑剂颗粒。干膜润滑剂或固体润滑剂可能包括二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯或α-氮化硼。在此，润滑剂在本情况下应具有优选至少为300℃的耐温度稳定性。对此已表明：二硫化钼特别适合于应用在轨道车轮上。
通过所述涂层7，可以使接触面A与B之间的摩擦系数得以稳定在0.06至0.2之间的值上。各接触面是可重新相互分开的。
下面借助图1至3对按照本发明的用于制造轨道车轮的摩擦盘2的方法进行更详细描述。
在第一步骤中，提供未涂覆的摩擦盘。该提供通常可包括对成型件的铸造或锻造以及可能时对成型件进行的接下去的机械加工。
在第二步骤中，给摩擦盘2在机械加工后至少在如图1和2所示的接触面B上朝向轮辐3设置涂层7。所述涂层至少具有一个含磷酸盐的材料层。因此，涂层7的施加另外地被称作磷化。所述涂层优选可以按DIN EN12476的方案T4施加到接触面B上。
备选地，摩擦盘2亦可在各侧面——包括接触面B——进行磷化。在磷化之后，所述含磷酸盐的材料层X优选结晶地在摩擦盘2的接触面B上存在，并且是用于其他材料层、例如干膜润滑剂层的优化载体。即使在这种制动盘较长时间地运行时，在摩擦盘的接触面与轮辐之间也仍总是有润滑剂。以此持久地达到良好的接触状态。
在需要时，可在磷化之后涂覆润滑剂或者说滑动剂，该润滑剂或者说滑动剂进一步降低摩擦盘2在轮体1的轮辐3上的摩擦系数。
如此制造的摩擦盘可固定、优选用螺纹连接在金属的、未涂覆的轮辐上。在此可有利地省去轮辐3的、难以接近的接触面A的额外的涂层过程。
备选地，例如也可在轮辐3上施加具有润滑剂层的材料层，一旦轨道车轮处在装配好的状态下并且有润滑剂层的接触面A与有含磷酸盐的材料层X的接触面B相互贴靠，该具有润滑剂层的材料层就与含磷酸盐的材料层X配合作用地形成一个多层的涂层7。
由于多层的涂层，也能实现摩擦盘的接触面的有效的侵蚀防护。
在摩擦盘2涂覆和装配之后，可将轮盘部（Radpfanne）用防侵蚀剂灌满，以保藏轮辐3。
附图标记列表
1 轮体
2 摩擦盘
3 轮辐
4 散热片
5 固定孔眼
6 螺栓
7 涂层
8 钻孔 。
Claims (16)
1.轨道车轮，具有轮体（1）和以固定元件安装在所述轮体两侧的摩擦盘（2），其特征在于：至少在所述摩擦盘（2）的相应接触面（B）与所述轮体（1）的接触面（A）之间设置有多层的涂层（7）。
2.根据权利要求1所述的轨道车轮，其特征在于：第一材料层（X）是含磷酸盐的材料层（X），该材料层施加在所述摩擦盘（2）的接触面（B）上。
3.根据前述权利要求之一所述的轨道车轮，其特征在于：所述涂层（7）的耐温度稳定性至少为300℃。
4.根据前述权利要求之一所述的轨道车轮，其特征在于：所述摩擦盘（2）与所述轮体（1）的接触面（A和B）摩擦的摩擦系数至少为0.06且至多为0.2。
5.根据前述权利要求之一所述的轨道车轮，其特征在于：所述涂层（7）的磷化的材料层X具有从至少4g/m2到最高100g/m2的层重。
6.根据前述权利要求之一所述的轨道车轮，其特征在于：所述涂层（7）的磷化的材料层X具有从至少5μm到最高20μm的层厚。
7.根据前述权利要求之一所述的轨道车轮，其特征在于：所述含磷酸盐的材料层（X）由一种或多种金属磷酸盐构成，优选由磷酸锰、磷酸锌和/或磷酸铁构成。
8.根据前述权利要求之一所述的轨道车轮，其特征在于：所述涂层（7）在所述含磷酸盐的材料层（X）的朝向所述接触面（A）的表面上具有含润滑剂的材料层（Y）。
9.根据权利要求8所述的轨道车轮，其特征在于：所述含润滑剂的材料层（Y）是硬化的润滑漆。
10.根据前述权利要求之一所述的轨道车轮，其特征在于：所述含润滑剂的材料层（Y）至少具有一种干膜润滑剂或由一种或多种干膜润滑剂构成。
11.根据权利要求10所述的轨道车轮，其特征在于：所述干膜润滑剂是二硫化钼MoS2。
12.根据前述权利要求之一所述的轨道车轮，其特征在于：直接位于摩擦盘（2）之接触面（B）上的材料层（X）具有比设置在该材料层（X）上的材料层（Y）更高的机械承载能力和/或更高的热承载能力。
13.用于制造有一个或多个摩擦盘的轨道车轮的方法，包括下列步骤：
A）提供摩擦盘（2），该摩擦盘具有用于贴靠到轮体（1）的接触面（A）上的接触面（B）；
B）对至少所述摩擦盘（2）的接触面（B）进行磷化，同时构成含磷酸盐的材料层（X）；
C）将含润滑剂的材料层（Y）施加到含磷酸盐的材料层（X）上；以及
D）装配轨道车轮。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述磷化按DINEN12476的方案T4进行。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于：将所述摩擦盘在装配时固定到轮体（1）的金属的、未涂覆的轮辐（3）上。
16.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：将所述轮体（1）的轮盘部在装配轨道车轮后用防侵蚀剂灌满。
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