CZ305025B6 - Method of preventing press fit damages to wheelsets and apparatus for making the same - Google Patents

Method of preventing press fit damages to wheelsets and apparatus for making the same Download PDF

Info

Publication number
CZ305025B6
CZ305025B6 CZ2003-2851A CZ20032851A CZ305025B6 CZ 305025 B6 CZ305025 B6 CZ 305025B6 CZ 20032851 A CZ20032851 A CZ 20032851A CZ 305025 B6 CZ305025 B6 CZ 305025B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
wheelset
plasma
shaft
wheelset shaft
wheel
Prior art date
Application number
CZ2003-2851A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ20032851A3 (en
Inventor
Thomas Kuttner
Norbert Stauder
Original Assignee
Deutsche Bahn Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Bahn Ag filed Critical Deutsche Bahn Ag
Publication of CZ20032851A3 publication Critical patent/CZ20032851A3/en
Publication of CZ305025B6 publication Critical patent/CZ305025B6/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61FRAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F15/00Axle-boxes
    • B61F15/20Details
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134Plasma spraying

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for preventing press fit damages to wheelsets, particularly to wheelsets of rail vehicles. To this end, the surface of a wheelset shaft is treated before subsequently joining of the wheelset. The aim of the invention is to develop a method, which cost-effectively protects the wheel seats from press damages by means of a special surface treatment, which is adapted to current maintenance technologies, and which avoids structural changes to existing wheelset designs. To this end, the invention provides that, first of all in at least one step, the wheelset shaft is longitudinally turned or longitudinally ground in its cylindrical and conical end area, and the resulting transition is smoothed and/or rounded whereby subsequently treating the surface of the wheelset shaft using a plasma ion implantation method. During this treatment, a finely distributed powder that reduces coefficients of friction, especially a powder containing sulfide, is applied to the rotating wheelset shaft under atmospheric pressure while using cold plasma that contains reactive gas serving as a carrier gas. The powder is applied in such a manner as to construct, on the nanometer and/or micrometer scale, a very hard metallic slide layer having a low adhesiveness. In the event of the highest contact pressures between the wheelset shaft and the wheel, a solid lubrication, which prevents press damages, is produced immediately after the lubricant film has been ruptured. Apparatus for making the above-described method is a lathe. The longitudinally turned or longitudinally ground wheelset shaft is further incorporated into a plasma ion implantation device wherein the plasma discharge is director onto the rotating wheelset shaft at an angle of 90 degrees.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu zabránění poškození lisovaného uložení u dvojkolí, zejména u dvojkolí kolejových vozidel, při kterém se provede úprava povrchu hřídele dvojkolí a toto dvojkolí se následně sestaví. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for preventing damage to a press fit of a wheel set, in particular a wheel set of a rail vehicle, in which the surface of the wheelset is treated and the wheelset is subsequently assembled. The invention further relates to an apparatus for carrying out this method.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

U dvojkolí kolejových vozidel se převažující většina spojení mezi hřídelem dvojkolí a kolem provádí jako podélný lisovaný lícovaný spoj. Při údržbě dvojkolí je nezbytné několikeré uvolnění a opětné spojení lisovaných spojů. Při lisování přitom často dochází ke vzniku poškození v podobě podélných rýh, studených svarů a povrchových vad, které mohou vést až k tomu, že se hřídel dvojkolí stane nepoužitelným. Aby bylo umožněno další použití hřídelů dvojkolí, musí pak být osazení pro uložení kol, poškozená při lisování, opakovaně opracována. Dodatečné opracování osazení pro uložení kol je však příčinou zvýšení výrobních nákladů a zmenšuje se jím průměr hřídele. Několikerým opracováním osazení pro uložení kola se dosáhne přípustné mezní hodnoty průměru a hřídel dvojkolí se stává předčasně neupotřebitelným.In the case of wheelsets of rail vehicles, the overwhelming majority of the connections between the wheelset shaft and the wheel are made as a longitudinal press fit. During the maintenance of the wheelset, several loosening and reconnection of the pressed joints is necessary. In this process, damage often occurs in the form of longitudinal grooves, cold welds and surface defects, which can lead to the wheelset shaft becoming unusable. In order to allow further use of the wheelset shafts, the wheel bearing recesses damaged during pressing must then be reprocessed. However, additional machining of the wheel bearing recesses causes an increase in production costs and reduces the shaft diameter. By reprocessing the wheel bearing shoulder the permissible diameter limit value is reached and the wheelset shaft becomes unusable prematurely.

Pokud jde o stav techniky, je v patentovém spisu DD-PS 1 52 972 uvedeno, že u podélných lisovaných lícovaných spojů byla k zabránění postupné tvorby rzi vznikající korozí četné oceli s částečným úspěchem použita pasta s obsahem sulfidu molybdeničitého. Práškový sulfid molybdeničitý se používá také k zabránění tvorby rzi vznikající korozí černé oceli u příčných lisovaných lícovaných spojů, ovšem s nepatrným úspěchem. Podle vlastního patentu mají být lícované plochy spojení hřídele s nábojem opatřeny nekovovými organickými vrstvami z chemické sloučeniny základního materiálu. Do těchto vrstev mohou také být přidávány prostředky na ochranu proti korozi s dočasným účinkem. Tím má být zamezeno tvorbě rzi vznikající korozí černé oceli a dosaženo zvýšení hodnoty součinitele přilnavosti mezi lícovanými plochami.With regard to the state of the art, it is disclosed in DD-PS 1 52 972 that molybdenum disulfide paste has been used to prevent the gradual corrosion formation of numerous steels in longitudinal pressed fitting joints. Molybdenum disulphide powder is also used to prevent the formation of rust due to the corrosion of black steel on the cross fitting but with little success. According to the patent, the mating surfaces of the shaft-hub connection are to be provided with non-metallic organic layers of a chemical compound of the base material. Temporary corrosion protection agents can also be added to these layers. This is to prevent the formation of rust due to the corrosion of the black steel and to increase the coefficient of adhesion between the mating surfaces.

Dále je již delší dobu znám způsob, při kterém jsou hřídele opatřovány molybdenovými povlaky pokovováním nástřikem. Výhoda lepší kluznosti je zde ovšem vykoupena vyššími výrobními náklady a zeslabením hřídele.Furthermore, a method in which shafts are provided with molybdenum coatings by spray coating has been known for some time. The advantage of better sliding is, however, redeemed by higher production costs and shaft weakening.

V praxi se ukazuje, že nastříknuté kovové povlaky často nemají dostatečnou přilnavost a v důsledku provozních namáhání mívají sklon k odlupování. Kromě toho dochází v nábojích k torbě rzi vznikající korozí černé oceli.In practice, it has been shown that sprayed metal coatings often do not have sufficient adhesion and tend to peel due to operational stresses. In addition, there is corrosion of black steel in the cartridges.

V patentovém spisu DE-OS 23 46 144 je kotouč z lehkého kovu spojen s ocelovou obručí spojen prostřednictvím kuželového uložení za použití dvousložkového lepidla. Podle patentového spisu DE-OS 23 61 891 je použito pouzdro, které je měkčí než hřídel, a do náboje kola je uloženo vsazením zatepla. Tato sestávaje pak uložena na hřídeli, a to opět nasazením zatepla.In DE-OS 23 46 144, a light metal disc is connected to a steel tire by means of a conical bearing using a two-component adhesive. According to DE-OS 23 61 891, a sleeve is used which is softer than the shaft and is inserted into the hub by means of a hot insertion. This assembly is then mounted on the shaft again by inserting the heat.

V patentovém spisu DE-OS 23 54 206 je představeno lepené spojení nasazením zatepla. Podle patentového spisu DE-OS 23 62 434 mají bezobručová kola speciální tvarování, takže přiváděné teplo vznikající bržděním špalíkovou brzdou, kdy teploty přesahují i 300 °C, nezpůsobuje při lisovaném uložení nebo uložení nasazením za tepla žádné změny vzdálenosti okolků, popřípadě uvolnění kotoučů kol.DE-OS 23 54 206 discloses a hot-fitting adhesive connection. According to DE-OS 23 62 434, the ring-free wheels have a special shape, so that the heat supplied by the block brake, when the temperatures exceed even 300 ° C, does not cause any flange distances or wheel disks when pressed or hot-pressed.

V patentovém spisu DE-OS 23 63 403 přečnívá při běžném zalisování náboj přes uložení hřídele, takže je v tomto místě možno umístit elastickou hmotu chránící spojení proti vnikáním vlhkosti.In DE-OS 23 63 403, during normal compression, the hub protrudes over the shaft bearing so that an elastic mass can be placed at this point to protect the connection against the ingress of moisture.

. i .. i.

V patentovém spisu EP 223 759 AI je vysvětlen způsob vytváření povrchů pro opakovaně použitelná podélná lícovaná spojení.EP 223 759 A1 discloses a method of forming surfaces for reusable longitudinal fitting connections.

Hřídele zkalitelných ocelí mají kalené plochy probíhající rovnoběžně v axiálním směru, tj. ve směru působení lisovací síly, zejména plochy vytvořené povrchovým kalením laserem a tvořené pevnou fází s martenzitickou strukturou.The shafts of the hardenable steels have hardened surfaces running parallel in the axial direction, i.e. in the direction of application of the pressing force, in particular the surfaces formed by laser surface hardening and formed by a solid phase with a martensitic structure.

Kalenými plochami má být sníženo tření v axiálním směru, aby se usnadnil postup lisování, zatímco tření v radiálním směru má být zvýšeno mírným průnikem kalených ploch do povrchu náboje.The hardened surfaces should reduce the friction in the axial direction to facilitate the pressing process, while the friction in the radial direction should be increased by slightly penetrating the hardened surfaces into the hub surface.

V patentovém spisu DE-OS 26 35 608 se konečně upouští od klasického lisovaného uložení dvojkolí a přechází se k upevnění šrouby, a to i u ostatních konstrukčních součástí hřídele.DE-OS 26 35 608 finally dispenses with the conventional press fit of the wheelset and moves to bolt fastening, even with other shaft components.

U těchto řešení však ve značném rozsahu zůstávají zachovány nevýhody korodování, tj. značných poškození povrchů v důsledku působení silného suchého tření u lisovaných uložení. Mazání má při vysokých tlacích, které při lisování působí, pouze omezenou účinnost, protože tenká vrstvička maziva se protrhává.In these solutions, however, the disadvantages of corroding, i.e. considerable surface damage due to the effect of strong dry friction in the molded bearings, are largely retained. Lubrication has only limited efficiency at the high pressures exerted during the pressing process, since a thin film of lubricant tears.

Nekovové organické vrstvy nejsou určeny pro snižování tření při opakovaném spojování a uvolňování podélných lisovaných lícovaných spojení.Non-metallic organic layers are not intended to reduce friction during repeated bonding and release of longitudinal press fit connections.

I při použití kalených ploch nadále dochází k tření oceli o ocel, popřípadě o ocelolitinu, i když částečnému, aniž by přitom bylo možné umístění kluzné vrstvy a aniž by se účinně předcházelo tvorbě rzi vznikající korozí černé oceli.Even when hardened surfaces are used, the steel or steel casting is still frictional, albeit partially, without the sliding layer being possible and without preventing the formation of rust due to the corrosion of the black steel.

U kuželovitých uložení s použitím dvousložkových lepidel existuje nebezpečí uvolnění spojení, zejména při vysokých množstvích přiváděného tepla.In the case of conical bearings with the use of two-component adhesives, there is a risk of loosening the connection, especially at high heat input.

Použití přídavného pouzdra znamená zvýšené výrobní náklady, přičemž není odstraněn sklon ke korodování.The use of an additional sleeve means increased production costs while avoiding the tendency to corrode.

U lepených spojení nasazováním zatepla existuje nebezpečí vzniku extrémních sil při uvolňování spojení stahováním na lisu s následným korodováním.For hot-seal bonded joints, there is a risk of extreme forces occurring when loosening the joints on the press with subsequent corroding.

Známý je způsob optimalizace mazaných kluzných ploch a/nebo ploch namáhaných opotřebením jakož i ploch, na které působí statické nebo dynamické tlaky, či pevných ploch, které jsou při pohybu za provozu odděleny mezivrstvami tvořenými pevnými, kapalnými nebo plynnými látkami, přičemž chemicko-fyzikální strukturu mřížkovitých profilových ploch je možno měnit implantací libovolných iontů (DE 30 22 826 AI). Ostřelováním substrátu různými kovovými ionty jsou vytvářeny slitiny kovů nebo intermetalické sloučeniny. Příklad použití tohoto způsobu je zaměřen na odděleně se pohybující pevné plochy. Jsou to takzvaná kluzná ložiska, přičemž kluzný pohyb se uskutečňuje na kapalinovém polštáři. Relativní rychlosti obou částí těchto ložisek jsou o několik řádů vyšší než v případě spojení hřídele a náboje dvojkolí. Přítlačný tlak je u této aplikace z důvodu zcela jiných fyzikálních poměrů naopak o několik řádů nižší než v případě spojení hřídele a náboje. Navíc je cílem tohoto řešení přizpůsobení chování kluzných ložisek při jejich záběhu v oblasti takzvaného smíšeného tření. Výsledky nejsou srovnatelné s výsledky dosahovanými u dvojkolí.It is known to optimize lubricated sliding surfaces and / or wear surfaces as well as surfaces subjected to static or dynamic pressures or solid surfaces which are separated by moving interfaces formed by solid, liquid or gaseous substances, while the chemical-physical structure The grid-shaped profile surfaces can be altered by the implantation of arbitrary ions (DE 30 22 826 A1). By bombarding the substrate with various metal ions, metal alloys or intermetallic compounds are formed. An example application of this method is directed to separately moving fixed surfaces. They are so-called plain bearings, the sliding movement being carried out on the liquid cushion. The relative speeds of both parts of these bearings are several orders of magnitude higher than in the case of the coupling of the shaft and the hub of the wheelset. On the other hand, the pressure in this application is several orders of magnitude lower due to completely different physical conditions than in the case of a shaft-hub connection. Moreover, the aim of this solution is to adapt the running-in behavior of the plain bearings in the region of the so-called mixed friction. The results are not comparable with those of the wheelsets.

Z patentového spisu DE 38 13 803 AI je znám vrstvený materiál nebo vrstvený obrobek a způsob jeho výroby, při kterém se na povrch pevné nosné vrstvy nanáší funkční vrstva, zejména kluzná vrstva. Tato vrstva se nanáší prostřednictvím známého způsobu nástřiku kovu roztaveného v proudu plazmatu unášeném vzduchem. Přitom je třeba mít na paměti, že při nástřiku kovu roztaveného v proudu plazmatu se, na rozdíl od metody plazmové implantace, v plazmovém plameni taví drát nebo prášek, který následně tuhne na povrchu obrobku. Nástřikové vrstvy mají tloušťkuDE 38 13 803 A1 discloses a laminate or a laminated workpiece and a process for its production in which a functional layer, in particular a sliding layer, is applied to the surface of the solid support layer. This layer is applied by a known method of spraying metal melted in an air-entrained plasma stream. It should be remembered that, when spraying metal melted in the plasma stream, in contrast to the plasma implant method, a wire or powder melts in the plasma flame, which subsequently solidifies on the workpiece surface. The coating layers have a thickness

-2CZ 305025 B6 v rozmezí několika stovek mikrometrů a při použitém způsobu nástřiku nevstupují do chemické vazby se základním materiálem.-2E 305025 B6 do not enter chemical bonding with the base material in the range of several hundred micrometers.

Z patentového spisu DE 199 35 053 C2 je pak konečně znám způsob vytváření tenké vrstvičky z vysoce jemných částic, při kterém se ve vakuové komoře nanáší na povrch jednoduchá vrstva substrátu. Tento způsob však definitivně není funkční za atmosférických podmínek. K implantaci částic do povrchu zde nedochází. Rovněž u tohoto způsobu se nastavování mikrotopografie povrchu neuskutečňuje mechanickým opracováním.Finally, DE 199 35 053 C2 discloses a process for forming a thin film of highly fine particles, in which a simple substrate layer is applied to the surface in a vacuum chamber. However, this method is definitely not functional under atmospheric conditions. There is no implantation of particles into the surface. Also in this method, the microtopography of the surface is not adjusted by mechanical machining.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úkolem vynálezu je vyvinutí způsobu, který bez nepříznivého ovlivnění pracoviště ekologicky s příznivou energetickou náročností a nenákladně chrání uložení kol před poškozením při lisování. Tento způsob má být možno začlenit do stávající technologie údržby a má vystačit beze změn konstrukčního provedení soukolí (přesahů) a postupu spojování podle UIC 813. Dále má tento způsob poskytovat vysokou bezpečnost proti únavovým lomům, jakož i vysokou schopnost přenášení sil a momentů, srovnatelnou s výrobními postupy a metodami spojování používanými v současné době. Úkolem vynálezu rovněž je vytvořit zařízení k provádění tohoto způsobu.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method which, without adversely affecting the workplace, is environmentally friendly and energy-efficient and inexpensively protects the wheel bearings from damage during compression. This method should be able to be integrated into existing maintenance technology and be sufficient without altering the design of the gears (overhangs) and the coupling procedure according to UIC 813. Furthermore, the method should provide high safety against fatigue fractures as well as high force and torque transmission comparable to production processes and joining methods currently used. It is also an object of the invention to provide an apparatus for carrying out this method.

Uvedený úkol splňuje způsob zabránění poškození lisovaného uložení u dvojkolí kolejových vozidel, při kterém se provede úprava povrchu hřídele dvojkolí a toto dvojkolí se následně sestaví, podle vynálezu, jehož podstatou je, že hřídel dvojkolí se ve svém válcovitém i kuželovitém koncovém úseku napřed v alespoň jednom kroku podélně osoustruží nebo přebrousí a vzniklý přechod se vyhladí a/nebo zaoblí, načež se provede úprava povrchu hřídele dvojkolí metodou implantace iontů v plazmatu tak, že se na rotující hřídel dvojkolí prostřednictvím studeného plazmatu vzniklého ionizací reakčního plynu použitého jako nosný plyn za atmosférického tlaku, nanese jemně rozptýlený prášek s obsahem sulfidů snižující součinitel tření.The object of the present invention is to provide a method for preventing damage to the press fit of a wheel set of a rolling stock, in which surface treatment of the wheelset shaft is made and the wheelset is subsequently assembled according to the invention. grinding or regrinding the step and smoothing and / or curving the resulting transition, after which the surface of the wheelset shaft is treated by the ion implantation method in plasma by cooling the rotating wheelset shaft through the cold plasma of ionizing reaction gas used as carrier gas at atmospheric pressure; Apply a finely divided powder containing sulphides to reduce the coefficient of friction.

Spojování dvojkolí se přitom provádí podélným lisováním.The wheelset is joined by longitudinal pressing.

Prášek nanášený na povrch hřídele dvojkolí metodou implantace iontů v plazmatu, zejména prášek s obsahem sulfidů, se nanáší jako kluzná vrstva o tloušťce v rozmezí v řádu jednotek mikrometrů, přednostně pak od 50 nm do > 2 pm.The powder applied to the surface of the wheelset by the ion implantation method in plasma, in particular the sulphide-containing powder, is applied as a sliding layer with a thickness in the order of micrometres, preferably from 50 nm to> 2 pm.

Podélným soustružením povrchu hřídele dvojkolí se dosahuje maximální povrchové drsnosti Ra = 1,2 μιη.Longitudinal turning of the surface of the wheelset shaft achieves a maximum surface roughness R a = 1.2 μιη.

Povrchovou úpravu v plazmatu je přitom při procesu údržby možno provádět opakovaně. Pevné mazivo se nanáší na rotující hřídel dvojkolí při iychlosti posuvu 5 až 50 mm/min, přednostně pak 10 mm/min.The plasma treatment can be repeatedly performed during the maintenance process. The solid lubricant is applied to the rotating shaft of the wheelset at a feed speed of 5 to 50 mm / min, preferably 10 mm / min.

Překvapivě se ukázalo, že dva opačné směry posuvu při třískovém opracování ve válcovitém a v kuželovitém koncovém úseku hřídele dvojkolí vedou k výrazně lepšímu potlačení tvorby rýh po lisování.Surprisingly, it has been found that the two opposite feed directions during machining in the cylindrical and tapered end sections of the wheelset shaft result in a significantly better suppression of the formation of grooves after pressing.

Válcovitý koncový úsek osazení pro uložení kola se v prvním kroku při optimalizovaném posuvu podélně soustruží nebo brousí směrem zvenčí dovnitř.In the first step, the cylindrical end section of the wheel bearing shoulder is turned or grinded from the inside to the outside at an optimized feed.

Kuželovitý koncový úsek osazení pro uložení kola se naproti tomu podélně soustruží nebo brousí směrem zevnitř ven. Vzniklá přechodová oblast se vyhladí a/nebo zaoblí.On the other hand, the conical end section of the wheel bearing shoulder is turned longitudinally or grinded from the inside out. The resulting transition area is smoothed and / or rounded.

Uvedený úkol dále splňuje zařízení k provádění tohoto způsobu zabránění poškození lisovaného uložení u dvojkolí kolejových vozidel, přičemž hřídel dvojkolí je otočně uložen v přípravku, podle vynálezu, jehož podstatou je, že je jím soustruh, a podélně osoustružený nebo přebroušenýThe object of the present invention is to provide a method for preventing damage to the press fit of a rolling stock of wheelsets, wherein the axle of the wheelset is rotatably mounted in a jig according to the invention which is a lathe and longitudinally turned or ground

-3 CZ 305025 B6 hřídel dvojkolí je dále začleněn do zařízení pro implantaci iontů v plazmatu, přičemž plazmový výboj je na rotující hřídel nasměrován pod úhlem 90°.The wheelset shaft is further incorporated into the plasma ion ion implantation device, wherein the plasma discharge is directed at a 90 ° angle to the rotating shaft.

Plazmový výboj je uspořádán ve vzdálenosti 20 až 80 mm, přednostně 30 mm, od hřídele dvojkolí a je opatřen posuvem vůči povrchu hřídele dvojkolí, takže proud plazmy může obsáhnout větší plochu.The plasma discharge is arranged at a distance of 20 to 80 mm, preferably 30 mm, from the wheelset shaft and is displaced relative to the surface of the wheelset shaft, so that the plasma stream can cover a larger area.

Zařízení k vytváření plazmového výboje je přitom přednostně připevněno na suportu soustruhu nebo obdobného stroje.The plasma discharge generating device is preferably mounted on the support of a lathe or the like.

Při úpravě v plazmatu se částice pevného maziva implantují do povrchu a zajišťují mazání látkou v pevné fázi právě tam, kde se při lisování strhává tenká vrstvička maziva použitého jako pomocný prostředek. Reakční plyn použitý jako nosný plyn difunduje, případně v podobě inhibitorů, do povrchu osazení pro uložení kola a prostřednictvím zvýšení tvrdosti tak navíc způsobuje nárůst odporu materiálu proti vzniku rýh v důsledku lisování.In the plasma treatment, the solid lubricant particles are implanted into the surface and provide solid phase lubrication at the point where the thin layer of the lubricant used as an auxiliary agent entrains during compression. The reaction gas used as the carrier gas diffuses, possibly in the form of inhibitors, into the surface of the wheel bearing recess and, in addition, by increasing the hardness, causes an increase in the material's resistance to scratches due to the pressing.

Implantace částic pevného maziva a difundování reakčního plynu do povrchu se uskutečňuje v řádu nanometrů/mikrometrů. Nedochází tak ke snížení meze únavy dvojkolí.Implantation of solid lubricant particles and diffusion of the reaction gas into the surface takes place in the order of nanometers / micrometers. This does not reduce the fatigue limit of the wheelset.

Na implantaci iontů v plazmatu poté navazuje spojení dvojkolí metodou podélného lisování za přednostního použití pasty s obsahem sulfidu molybdeničitého, jakožto pomocného prostředku při lisování.The implantation of the ions in the plasma is then followed by a longitudinal compression method using the molybdenum disulfide paste as a compression aid.

Při procesu lisování se díky předúpravě dosahuje hodnoty součinitele adhezního tření působícího proti uvolnění v podélném směru Vn činící max. 0,15 a hodnoty součinitele adhezního tření působícího proti skluzu vri činící max. 0,12.When the molding process is achieved thanks to the pre-treatment values of the coefficient of friction acting against detachment in the lengthwise direction of at Vn max. 0.15 and values of the coefficient of friction acting against slippage in making r i max. 0.12.

Zařízení pro implantaci iontů může být, vzhledem ke krátkým technologickým časům (v rozsahu minut), jakož i vzhledem k nepatrným prostorovým a energetickým nárokům, začleněno do procesu údržby i do výrobního procesu. Implantování iontů v plazmatu je možno v případě potřeby kdykoli opakovat, například je-li v rámci procesu údržby nutno provést přizpůsobení průměru osazení pro uložení kola.The ion implantation device can be integrated into the maintenance process and the manufacturing process due to the short technological times (in the range of minutes) as well as the small space and energy requirements. The implantation of ions in the plasma can be repeated at any time if necessary, for example when adjusting the shoulder diameter of the wheel bearing needs to be made in the maintenance process.

Způsob je tedy možno uplatnit stejnou měrou při nové výrobě i při údržbě.Thus, the process can be applied equally to new production and maintenance.

K příznivé charakteristice zařízení pro implantaci iontů v plazmatu podle vynálezu z hlediska vlivu na pracovní i životní prostředí přispívá použití netoxických plynů, velmi nízká hlučnost a také to, že se jeho provoz obejde bez nákladných elektroinstalačních ochranných opatření i bez speciálních zařízení k jištění průmyslové rozvodné elektrické sítě o napětí 230/400 V.The use of non-toxic gases, the very low noise level and the fact that it can be operated without costly electrical protection measures and without special equipment to protect the industrial electrical distribution contribute to the favorable characterization of the plasma implant ion device according to the invention. 230/400 V.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Vynález bude následně blíže vysvětlen na základě jednoho příkladu provedení, znázorněného na výkresech, na nichž obr. 1 znázorňuje v podélném řezu zařízení k plazmovému nanášení kluzné vrstvy na hřídel dvojkolí a obr. 2 znázorňuje vznik adhezních rýh.The invention will be explained in more detail below with reference to one embodiment of the drawings, in which FIG. 1 shows a longitudinal section of a plasma sliding device on a wheelset shaft and FIG. 2 shows the formation of adhesive trenches.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Osazení hřídele dvojkolí pro uložení kol byla upravena implantováním iontů v plazmatu, přičemž zařízení pro implantaci iontů v plazmatu bylo připevněno na suportu soustruhu. Přesahy lisova-4CZ 305025 B6 ného uložení byly voleny tak, aby jedno osazení pro uložení kola bylo provedeno se spodní mezní hodnotou a jedno osazení pro uložení kola s horní mezní hodnotou přípustných přesahů pro lisované uložení podle UIC 813.The wheel bearing shafts of the wheelsets were modified by implantation of ions in the plasma, with the device for implanting the ions in the plasma mounted on the lathe support. Press-fit overhangs were selected so that one wheel recess is provided with a lower limit value and one wheel recess with an upper limit value of the permissible interference fit for UIC 813.

Mezi anodou i a katodou 2 plazmového výboje se přitom působením vysokého napětí o vysokém kmitočtu nosný plyn směšuje s částicemi 3 pevného maziva a převádí se do stavu ionizovaného studeného plazmatu. Plazma 5 vzniklé ionizací reakčního plynu se usměrní na osazení 6 pro uložení kol na rotujícím hřídeli 7 dvojkolí. Přímočaiým dopředným pohybem plazmového výboje se takto upraví celý povrch osazení 6 pro uložení kola.Between the anode 1 and the cathode 2 of the plasma discharge, the carrier gas is mixed with the solid lubricant particles 3 by means of a high-voltage voltage at a high frequency and transformed into a state of ionized cold plasma. The plasma 5 formed by the ionization of the reaction gas is directed to the wheel recess 6 on the rotating shaft 7 of the wheelset. In this way, the entire surface of the wheel support shoulder 6 is treated by a straight forward movement of the plasma discharge.

Po implantaci iontů v plazmovém výboji byla za provozních podmínek na lisu na železniční dvojkolí nalisována kola a po 48 hodinách bez přidání a rozprostření mazacího oleje lisováním opět stažena. Celkově byla uložení kol takto osmkrát spojena a uvolněna, aniž by se vyskytly rýhy v důsledku lisování.After the implantation of the ions in the plasma discharge, the wheels were pressed under operating conditions on a railway wheel press and withdrawn after 48 hours without adding and spreading the lubricating oil by pressing. Overall, the wheel bearings were thus connected and released eight times without the appearance of grooves due to pressing.

Za účelem prokázání meze únavy bylo dvojkolí podrobeno na odvalovací zkušební stolici 10 milionům valivých cyklů při radiální síle působící na kola o velikosti 170 kN a příčné síle o velikosti 60 kN. Během zkoušky se nevyskytly žádné trhliny a nedošlo k trvalému posunutí kola.In order to demonstrate the fatigue limit, the wheelset was subjected to a rolling test bench of 10 million rolling cycles at a radial force of 170 kN and a transverse force of 60 kN. There were no cracks and no permanent displacement of the wheel during the test.

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

Claims (10)

1. Způsob zabránění poškození lisovaného uložení u dvojkolí kolejových vozidel, při kterém se provede úprava povrchu hřídele dvojkolí a toto dvojkolí se následně sestaví, vyznačující se tím, žeA method for preventing damage to a press fit in a wheel set of a rolling stock, in which a surface treatment of the wheelset shaft is carried out and the wheelset is subsequently assembled, characterized in that: - hřídel dvojkolí se ve svém válcovitém i kuželovitém koncovém úseku napřed v alespoň jednom kroku podélně osoustruží nebo přebrousí a- the wheelset shaft, in its cylindrical and conical end section, is first turned or reground in at least one step, and - vzniklý přechod se vyhladí a/nebo zaoblí, načež- the resulting transition is smoothed and / or rounded, whereupon - se provede úprava povrchu hřídele dvojkolí metodou implantace iontů v plazmatu tak, že se na rotující hřídel dvojkolí prostřednictvím studeného plazmatu vzniklého ionizací reakčního plynu, použitého jako nosný plyn za atmosférického tlaku, nanese jemně rozptýlený prášek s obsahem sulfidů snižující součinitel tření.- the surface treatment of the wheelset shaft is treated by a method of implantation of ions in the plasma by applying a finely divided powder containing sulphides reducing the coefficient of friction to the rotating wheelset shaft by means of the cold plasma produced by ionizing the reaction gas used as carrier gas at atmospheric pressure. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestavování dvojkolí se provádí podélným lisováním.Method according to claim 1, characterized in that the assembly of the wheelsets is carried out by longitudinal pressing. 3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že úprava v plazmatu se provádí opakovaně při procesu údržby hřídele dvojkolí.Method according to claims 1 and 2, characterized in that the plasma treatment is carried out repeatedly during the maintenance process of the wheelset shaft. 4. Způsob podle nároků laž3, vyznačující se tím, že částice pevného maziva ionizované proudem plazmatu se na povrch rotujícího hřídele dvojkolí nanášejí při posuvu 5 až 50 mm/min, přednostně pak 10 mm/min.Method according to claims 1 to 3, characterized in that the solid lubricant particles ionized by the plasma jet are applied to the surface of the rotating shaft of the wheelset at a feed rate of 5 to 50 mm / min, preferably 10 mm / min. 5. Způsob podle nároků laž4, vyznačující se tím, že v prvním kroku se při pomalém posuvu 5 až 50 mm/min podélně soustruží nebo brousí válcovitý úsek osazení pro uložení kola směrem zvenčí dovnitř.Method according to Claims 1 to 4, characterized in that, in a first step, a cylindrical shoulder section for supporting the wheel from outside to inside is turned or grinded longitudinally at a slow traverse of 5 to 50 mm / min. 6. Způsob podle nároků laž5, vyznačující se tím, že ve druhém kroku se při pomalém posuvu podélně soustruží nebo brousí kuželovitý koncový úsek osazení pro uložení kola směrem zevnitř ven.Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that, in the second step, the tapered end section of the shoulder for receiving the wheel from the inside out is turned longitudinally or grinded at slow traverse. -5 CZ 305025 B6-5 CZ 305025 B6 7. Způsob podle nároků laž6, vyznačující se tím, že přechod mezi válcovitým úsekem osazení pro uložení kola a kuželovitým koncovým úsekem se podle potřeby zaobluje.Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the transition between the cylindrical section of the wheel bearing shoulder and the conical end section is rounded as required. 8. Zařízení k provádění způsobu zabránění poškození lisovaného uložení u dvojkolí kolejových 5 vozidel, přičemž hřídel dvojkolí je otočně uložen v přípravku, vyznačující se tím, že je jím soustruh a podélně osoustružený nebo přebroušený hřídel dvojkolí dále začleněn do zařízení pro implantaci iontů v plazmatu, přičemž plazmový výboj je na rotující hřídel nasměrován pod úhlem 90°.An apparatus for performing a method of preventing damage to a press fit in a wheel set of rail vehicles, wherein the wheel set shaft is rotatably mounted in a jig, characterized in that the lathe and the longitudinally turned or ground wheel set are further incorporated into the plasma ion ion implantation device; wherein the plasma discharge is directed at a 90 ° angle to the rotating shaft. 10 9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že zařízení pro implantaci iontů v plazmatu je uspořádáno ve vzdálenosti 20 až 80 mm, přednostně 30 mm, od hřídele dvojkolí.Device according to claim 8, characterized in that the device for implantation of ions in the plasma is arranged at a distance of 20 to 80 mm, preferably 30 mm, from the wheelset shaft. 10. Zařízení podle nároků 8a 9, vyznačující se tím, že je opatřeno posuvem rotujícího hřídele dvojkolí vůči plazmovému výboji.Device according to claims 8 and 9, characterized in that it is provided with a displacement of the rotating shaft of the wheelset relative to the plasma discharge. 11. Zařízení podle nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že zařízení pro plazmový výboj je připevněno na suportu použitého soustruhu.Apparatus according to claims 8 to 10, characterized in that the plasma discharge device is mounted on the support of the used lathe.
CZ2003-2851A 2001-04-19 2002-03-14 Method of preventing press fit damages to wheelsets and apparatus for making the same CZ305025B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10119309A DE10119309C1 (en) 2001-04-19 2001-04-19 Method for avoiding press fit damage to wheel sets, in particular to wheel sets of rail vehicles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20032851A3 CZ20032851A3 (en) 2004-04-14
CZ305025B6 true CZ305025B6 (en) 2015-04-01

Family

ID=7682044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2003-2851A CZ305025B6 (en) 2001-04-19 2002-03-14 Method of preventing press fit damages to wheelsets and apparatus for making the same

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1379709B1 (en)
AT (1) ATE296906T1 (en)
CZ (1) CZ305025B6 (en)
DE (2) DE10119309C1 (en)
ES (1) ES2240699T3 (en)
WO (1) WO2002086182A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005026713A1 (en) * 2005-06-09 2006-12-14 Volkswagen Ag Method for joining shaft and hub unit in particular of transmission gear of vehicle, comprises hardening just before assembly and use of start-up chamfer
DE102010022594A1 (en) 2010-05-31 2011-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Wheelset for a rail-bound vehicle with rockfall protection and method for its production
DE202022104384U1 (en) 2022-08-02 2023-11-14 Gutehoffnungshütte Radsatz Gmbh Wheel set with press connection for rail vehicles

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3632368A (en) * 1970-11-12 1972-01-04 Lubrication Sciences Inc Lubricant coated bearing and method
DD152972A1 (en) * 1980-09-11 1981-12-16 Guenter Pursche WAVE-HUB CONNECTION, ESPECIALLY PRESS CONNECTION WITH COATED PASSENGER
DE3022826A1 (en) * 1980-06-19 1982-01-21 Karl Dr.-Ing. 6236 Eschborn Heil Slide bearing contact surface treatment - uses ion implantation to alter surface structure
CS252966B1 (en) * 1985-12-09 1987-10-15 Dusan Liska Vacuum chamber for ionic cladding and ionic implantation equipment
DE3813803C2 (en) * 1988-04-23 1991-06-13 Glyco Ag, 6200 Wiesbaden, De
US5282985A (en) * 1993-06-24 1994-02-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Lubricant coatings
DE19624598C1 (en) * 1996-06-20 1997-10-23 Deutsche Bahn Ag Press seating joint face production on steel shaft
JPH10255714A (en) * 1997-01-09 1998-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of ion implanting device and semi-conductor device
US5927861A (en) * 1995-03-13 1999-07-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor assembly having ion implantation on sliding surfaces

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD152972B (en) *
SE369098B (en) * 1972-12-19 1974-08-05 Asea Ab
DE2346144B2 (en) * 1973-09-13 1977-07-14 Klockner-Werke AG, 4100 Duisburg LIGHTWEIGHT WHEEL SET FOR RAIL VEHICLES
DE2363403B2 (en) * 1973-12-20 1978-01-19 Klöckner-Werke AG, 4100 Duisburg WHEEL SET FOR RAIL VEHICLES
DE2635608C2 (en) * 1976-08-07 1983-11-03 Erich 7080 Aalen Ranger Rail wheel axle with central attachment of all construction parts
JPH0711289B2 (en) * 1985-08-15 1995-02-08 石川島播磨重工業株式会社 Thrust ball bearing
JPS6252217A (en) * 1985-09-02 1987-03-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Bearing
SE450151B (en) * 1985-11-21 1987-06-09 Ffv Transmission Ab DEVICE WITH CONTROLLED FRICTION AND PROCEDURE TO RECEIVE CONTROL FRICTION BY SUCH A DEVICE
JP3357586B2 (en) * 1997-10-31 2002-12-16 株式会社不二機販 Abrasion-resistant film molding of sliding part and film molding method
EP0922786B1 (en) * 1997-11-25 2012-10-24 Fuji Kihan Co., Ltd. Method for forming ceramic coated products
JP2963993B1 (en) * 1998-07-24 1999-10-18 工業技術院長 Ultra-fine particle deposition method
JP2000178720A (en) * 1998-12-14 2000-06-27 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Member with solid lubricant film
JP2000239829A (en) * 1999-02-17 2000-09-05 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Member with solid lubricating film

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3632368A (en) * 1970-11-12 1972-01-04 Lubrication Sciences Inc Lubricant coated bearing and method
DE3022826A1 (en) * 1980-06-19 1982-01-21 Karl Dr.-Ing. 6236 Eschborn Heil Slide bearing contact surface treatment - uses ion implantation to alter surface structure
DD152972A1 (en) * 1980-09-11 1981-12-16 Guenter Pursche WAVE-HUB CONNECTION, ESPECIALLY PRESS CONNECTION WITH COATED PASSENGER
CS252966B1 (en) * 1985-12-09 1987-10-15 Dusan Liska Vacuum chamber for ionic cladding and ionic implantation equipment
DE3813803C2 (en) * 1988-04-23 1991-06-13 Glyco Ag, 6200 Wiesbaden, De
US5282985A (en) * 1993-06-24 1994-02-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Lubricant coatings
US5927861A (en) * 1995-03-13 1999-07-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Motor assembly having ion implantation on sliding surfaces
DE19624598C1 (en) * 1996-06-20 1997-10-23 Deutsche Bahn Ag Press seating joint face production on steel shaft
JPH10255714A (en) * 1997-01-09 1998-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of ion implanting device and semi-conductor device

Also Published As

Publication number Publication date
EP1379709B1 (en) 2005-06-01
EP1379709A1 (en) 2004-01-14
ES2240699T3 (en) 2005-10-16
CZ20032851A3 (en) 2004-04-14
DE50203281D1 (en) 2005-07-07
ATE296906T1 (en) 2005-06-15
DE10119309C1 (en) 2003-02-06
WO2002086182A1 (en) 2002-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9623921B2 (en) Non-carburized components of track-type machines having a metallurgically bonded coating
US7657990B2 (en) Track chain link and undercarriage track roller having a metallurgically bonded coating
US8684475B2 (en) Components of track-type machines having a metallurgically bonded coating
US9138805B2 (en) Method for applying wear resistant coating to mechanical face seal
RU2430994C2 (en) Surface oxide wear resistant lubricating coating (versions) and procedure for forming surface oxide wear resistant lubricating coating
US20030168912A1 (en) Track pin bushing having a metallurgically bonded coating
CN101124416B (en) Joint assembly, such as for a bogie brake linkage system
Foo et al. A review on recent wheel/rail interface friction management
CZ305025B6 (en) Method of preventing press fit damages to wheelsets and apparatus for making the same
JP5419701B2 (en) Gap base material for reducing fretting wear, and fastening structure using the gap base material
US9605228B2 (en) Methods and compositions for reducing wear of surfaces in contact with one another
JP2007326554A (en) Track chain link and undercarriage track roller having metallurgically bonded coating
JP2009270176A (en) Method for forming surface-strengthening film and surface-strengthened product
US20030097754A1 (en) Friction member manufacturing method
WO2008145163A1 (en) A wheel hub unit for a vehicle
JP2007084917A (en) Component of track-type machine having metallurgically bonded coating
CZ32399U1 (en) Force connection of axles of rail vehicles with hubs of transmission elements
CN118128831A (en) Bearing assembly component and method for manufacturing the same
Hiensch et al. Development of a two-material rail allows engineering squeal noise behaviour
Korotkov Choosing a technology for part hardening
IT1261822B (en) Anticorrosion barrier of ceramic material which can be used in couplings between metal materials of different kinds and manufactured articles produced therewith

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20180314