DE102007039385B3

DE102007039385B3 - Method for local consolidation of railway wheel sets

Info

Publication number: DE102007039385B3
Application number: DE102007039385A
Authority: DE
Inventors: Valerij Vladimirovic Evseenko; Ruslan Valerievic Matjusin; Vladimir Anatol Evic Sokolov
Original assignee: Sokolov Vladimir Anatol'evic
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: CN101835912A; EA201000359A1; EA016135B1; ZA201001231B; EP2179067A1; US20100200127A1; BG110502A; CA2697059A1; JP2010536646A; WO2009024847A1

Abstract

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Lebensdauer bzw. Laufleistung von Eisenbahnradsätzen. Der genannte technische Effekt wird dadurch erreicht, dass bei dem Verfahren zur Erhöhung der Lebensdauer bzw. Laufleistung der Eisenbahnradsätze, bei denen jedes Rad in Form eines zylindrischen Arbeitsteils und eines Kranzes ausgeführt ist, der mit diesem durch einen Radiusübergang verbunden ist, umfassend die Metallhärtung des Radsatzes mittels Stromdurchleitung über die rotierenden Kontaktrollen, die an die zu behandelnde Oberfläche unter Druck angedrückt werden, die Härtung der Oberfläche in Form von Streifen vorgenommen wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Erwärmung für die Härtung an zwei Ringabschnitten vorgenommen wird, wobei die Grenze eines Abschnitts an der Verbindungslinie des Radiusübergangs am Anfang der Rollfläche beginnt und sich über 30 mm in der Breite über die Rollfläche erstreckt. Die Grenze des zweiten Abschnitts beginnt an der Verbindungslinie des Radiusübergangs mit der anliegenden Kranzfläche und erstreckt sich bis zu 35 mm in der Breite über die Kranzoberfläche. Die lokale Erwärmung in jeder der genannten Zonen erfolgt in Form eines oder zwei Ringstreifen, wobei die Abstände zwischen den Zonen der Wärmeeinwirkung jedes Streifens mindestens ca. 2-4 mm von jeder Seite der Erwärmungszone betragen. Die Erwärmungstemperatur übersteigt die Temperatur der Phasenumwandlung Ac<SUB>3</SUB> um ca. 260-380°C. Alternativ ist die Erwärmungstemperatur um ca. ...The aim of the invention is to increase the service life or mileage of Eisenbahnradsätzen. The above-mentioned technical effect is achieved in that in the method of increasing the service life of the railway wheel sets, in which each wheel is designed in the form of a cylindrical working part and a ring, which is connected to this by a radius transition, comprising the metal hardening of the Radsatzes by means of current through the rotating contact rollers, which are pressed against the surface to be treated under pressure, the hardening of the surface is carried out in the form of strips. The invention is characterized in that the heating for the hardening is performed on two ring sections, wherein the boundary of a section starts at the joining line of the radius transition at the beginning of the rolling surface and extends over 30 mm in width over the rolling surface. The boundary of the second section begins at the junction of the radius junction with the adjacent rim surface and extends up to 35 mm in width across the rim surface. Local heating in each of said zones is in the form of one or two ring strips, with the distances between the zones of thermal action of each strip being at least about 2-4 mm from each side of the heating zone. The heating temperature exceeds the temperature of the phase transformation Ac <SUB> 3 </ SUB> by about 260-380 ° C. Alternatively, the heating temperature is about ...

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft den Bereich des Betriebs von Eisenbahnfahrzeugen und insbesondere ein Verfahren zur lokalen Festigung von Eisenbahnradsätzen oder anderen Stahlrädern.The The invention relates to the field of operation of railway vehicles and in particular a method for the local consolidation of railway wheelsets or other steel wheels.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Beim Betrieb von Schienenfahrzeugen kommt es zu einer komplizierten und intensiven Wechselwirkung von Radsätzen mit der Schienenarbeitsfläche.At the Operation of rail vehicles it comes to a complicated and intensive interaction of wheelsets with the rail work surface.

Infolge eines vielfältigen Komplexes der Betriebsfaktoren kommt es in den Zonen der größten Kontaktbeanspruchung der Radsätze mit den Schienen zum erhöhten Metallverschleiß, was zu der frühzeitigen Aussonderung von Radpaaren führt. Diese Zonen werden auch Zonen des vorzeitigen Verschleißes genannt. Zum größten Metallverschleiß kommt es an der Oberfläche des Kranzes des Radsatzes, und die Aussonderung infolge des Verschleißes beträgt bis zu 75% vom Gesamtumfang der reparaturbedürftigen Radsätze.As a result a diverse one Complex of the operating factors occurs in the zones of greatest contact stress the wheelsets with the rails to the raised Metal wear, what about the early Separation of pairs of wheels leads. These zones are also called zones of premature wear. The biggest metal wear comes on the surface of a rim of a wheel set, and rejection owing to deterioration amounts to 75% of the total amount of wheelsets in need of repair.

Entsprechend den Anforderungen hinsichtlich der Betriebssicherheit an die Radsätze sind diese beim Verschleiß des Radkranzes über 24 und 28 mm für Güterzugwagen und für Personenzugwagen reparaturbedürftig. Insgesamt sind maximal vier Reparaturen zulässig, wonach die Radsätze unbrauchbar werden und zu entsorgen sind. Die Durchführung von Reparaturarbeiten führt im Wesentlichen zum Ausfall des Schienenfahrzeugs und erfordert großen Finanz- und Zeitaufwand.Corresponding the requirements regarding the operational safety of the wheelsets are this at the wear of the Wheel rim over 24 and 28 mm for freight car and for Passenger car in need of repair. In total, a maximum of four repairs are allowed, after which the wheelsets are unusable and be disposed of. Carrying out repair work leads in the Substantial to the failure of the rail vehicle and requires large financial and Time.

Aus dem oben Dargelegten folgt, dass die Erhöhung der Laufleistung bzw. Lebensdauer von Eisenbahnradsätzen eine äußerst aktuelle Aufgabe darstellt.Out it follows that the increase in mileage or Service life of railway wheel sets an extremely current one Task represents.

Aus der RU 2153008 ist ein Verfahren zur lokalen Festigung von Eisenbahnradsätzen bekannt, das die Erwärmung der Arbeitsfläche des Rads unter Stromdurchlei tung über bewegliche Elektroden vorsieht, die an die zu behandelnde Fläche unter Druck angedrückt werden, und mit ihrer Hilfe werden an der Arbeitsfläche des Rades wärmebehandelte Stellen in Form von Streifen gebildet.From the RU 2153008 is a method for local consolidation of railway wheelsets known, which provides the heating of the working surface of the wheel under Stromdurchlei device via movable electrodes which are pressed against the surface to be treated under pressure, and with their help heat treated areas in the form of the working surface of the wheel formed by strips.

Nachteile dieses Verfahrens sind die folgenden:

1. Die Unmöglichkeit Radpaare zu erhalten, die die gleichen Charakteristiken der gefestigten Zonen aufweisen, da die Technologien ihrer Wärmebehandlung nicht angegeben werden. Im Falle der wesentlichen Metallüberhitzung über den Punkt Ac₃ (Der Punkt Ac₃ bestimmt im Prozess der Stahlerwärmung die Temperatur der Umwandlung der Perlitstruktur in die Austenitstruktur. Diese Temperatur hängt von der chemischen Stahlzusammensetzung ab und kann zwischen 727 und 911°C schwanken. Zur Härtung werden die Stahldetails bis zu den Temperaturen über den Punkt Ac₃ um 20–40°C erwärmt.), werden die lokalen Zonen der Strukturumwandlungen groß sein, was die hohen Restbeanspruchungen im Detail zur Folge haben wird. Darüber hinaus können die Radsätze einen hohen Härtegrad und zugleich eine niedrige Plastizität aufweisen, was zu Sprödbrüchen der gefestigten Stellen im Prozess des Betriebs führen kann. Im Falle der Untererwärmung unter dem Punkt Ac₃ werden die erwünschte Härte des Metalls und somit der angekündigte Effekt nicht erreicht.
2. Nicht berücksichtigt wird das Verhältnis der Härte zwischen den Arbeitsflächen der Radsätze und der Schienen. Eine wesentliche Übersteigung der Härte der Radsätze kann zum intensiven frühzeitigen Verschleiß der Arbeitsfläche der Schienen führen. Eine solche Situation kann mit großen materiellen Verlusten verbunden sein.
3. Nicht genannt werden die Stellen der lokalen Wärmeeinwirkung und deren Parameter, die die Eigenschaften der behandelten Zonen, und folglich die Betriebsdauer der Räder bestimmen.

Disadvantages of this method are the following:

1. The impossibility to obtain pairs of wheels having the same characteristics of the consolidated zones, as the technologies of their heat treatment are not specified. In the case of substantial metal overheating above the point Ac ₃ (The point Ac ₃ determines in the process of steel heating the temperature of the transformation of the pearlite structure into the austenitic structure.) This temperature depends on the chemical steel composition and may vary between 727 and 911 ° C. For hardening If the steel details are warmed up to temperatures above the point Ac ₃ by 20-40 ° C.), the local zones of structural transformations will be large, which will result in the high residual stresses in detail. In addition, the wheelsets can have a high degree of hardness and at the same time a low plasticity, which can lead to brittle fractures of the consolidated areas in the process of operation. In the case of underheating under the point Ac ₃ , the desired hardness of the metal and thus the announced effect are not achieved.
2. Not considered is the ratio of hardness between the working surfaces of the wheelsets and the rails. A significant overshoot in the hardness of the wheelsets can lead to intensive premature wear of the working surface of the rails. Such a situation can be associated with large material losses.
3. The places of local thermal influence and their parameters which determine the properties of the treated zones, and consequently the service life of the wheels, are not mentioned.

Ferner ist aus der RU 2153007 ein Verfahren zur lokalen Festigung von Eisenbahnradsätzen bekannt, bei denen jedes Rad in Form einer zylindrischen Arbeitsfläche und eines Kranzes ausgeführt ist, der mit ihr durch einen Radiusübergang verbunden ist, umfassend die Härtung des Metalls mittels Stromdurchleitung über die rotierende Kontaktrolle, die an die zu behandelnde Oberfläche angedrückt wird, wobei die Oberfläche in Form von Streifen gehärtet wird.Furthermore, from the RU 2153007 a method for local consolidation of railway wheelsets is known, in which each wheel is designed in the form of a cylindrical working surface and a ring, which is connected to it by a radius transition, comprising the hardening of the metal by means of current passing through the rotating contact roller, which to be treated Surface is pressed, wherein the surface is cured in the form of strips.

Nachteile dieses Verfahrens sind die folgenden:

1. Bei lokaler Erwärmung auf Standardtemperaturen der Härtung (andere Temperaturen sind nicht angegeben) kommt es zu einer großen Wärmeabführung in die Masse des Radsatzes. Deshalb vollziehen sich in der erwärmenden Metallmasse, die unter der Elektrode liegt, die Phasenumwandlungen der Perlitstruktur in die Austenitstruktur mit ihrem nachfolgenden Übergang in ein Martensit-Härtegefüge nicht in vollem Umfang, was zu einer unbedeutenden Erhöhung der lokalen Festigkeit führt. Die Kühlungstechnologien sind ebenfalls nicht angegeben, aber davon hängt die Art der erhaltenen Struktur ab, die das Härteniveau bestimmt.
2. Bei diesem Verfahren sind die konkreten Stellen nicht angegeben, an denen die lokale Wärmebehandlung zur Erhöhung der Laufleistung des Radsatzes vorgenommen werden soll. Es kann auch passieren, dass der Streifen des gehärteten Metalls auf dem Radiusübergang liegen wird, und zwar vom Kranz an die Rollzone, wo die Beanspruchungen während des Betriebs am größten sind. Oder diese Zone wird bei Einwirkung von Temperaturen im Bereich von 650–750°C der Entfestigung ausgesetzt. In beiden Fällen werden die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer bzw. Laufleistung der Radsätze wesentlich herabgesetzt.

Disadvantages of this method are the following:

1. When locally heated to standard temperatures of curing (other temperatures are not specified), there is a large heat dissipation in the mass of the wheelset. Therefore, in the heating metal mass underlying the electrode, the phase transformations of the pearlite structure into the austenite structure with their subsequent transition to a martensite hardness structure are not fully accomplished, resulting in insignificant increase in local strength. The cooling technologies are also not specified, but it depends on the type of structure obtained, which determines the level of hardness.
2. This procedure does not specify the specific places where the local heat treatment to increase the mileage of the Wheel set to be made. It may also happen that the strip of hardened metal will be on the radius transition, from the rim to the rolling zone, where the stresses during operation are greatest. Or this zone is subjected to softening when exposed to temperatures in the range 650-750 ° C. In both cases, the reliability and the life or mileage of the wheelsets are significantly reduced.

Demzufolge wird die Verwendung des vorgenannten Verfahrens die Herstellung von Eisenbahnradsätze mit hoher und stabiler Qualität, die die Erhöhung der Lebensdauer bzw. Laufleistung gewährleistet, nicht ermöglichen.As a result, the use of the aforementioned method is the production of railway wheel sets with high and stable quality, the increase the life or mileage guaranteed, not allow.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Lebensdauer bzw. Laufleistung von Eisenbahnradsätzen zu steigern.task The invention is therefore, the life or mileage of Railway wheel sets to increase.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.These The object is achieved by the method according to claim 1.

Das gestellte Ziel wird dadurch erreicht, dass bei dem Verfahren zur Erhöhung der Lebensdauer bzw. Laufleistung der Eisenbahnradsätze, bei denen jedes Rad in Form eines zylindrischen Arbeitsteils und eines Kranzes ausgeführt ist, der mit diesem durch einen Radiusübergang verbunden ist, umfassend die Metallhärtung des Radsatzes mittels Stromdurchleitung über die rotierende Kontaktrollen, die an die zu behandelnde Oberfläche unter Druck angedrückt werden, die Härtung der Oberfläche in Form von Streifen vorgenommen wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Erwärmung für die Härtung an zwei Ringabschnitten vorge nommen wird, wobei die Grenze eines Abschnitts an der Verbindungslinie des Radiusübergangs am Anfang der Rollfläche beginnt und sich über 30 mm in der Breite über die Rollfläche erstreckt. Die Grenze des zweiten Abschnitts beginnt an der Verbindungslinie des Radiusübergangs mit der anliegenden Kranzfläche und erstreckt sich bis zu 35 mm in der Breite über die Kranzoberfläche. Die lokale Erwärmung in jeder der genannten Zonen erfolgt in Form eines oder zwei Ringstreifen, wobei die Abstände zwischen den Zonen der Wärmeeinwirkung jedes Streifens mindestens ca. 2–4 mm von jeder Seite der Erwärmungszone betragen. Die Erwärmungstemperatur übersteigt die Temperatur der Phasenumwandlung Ac₃ um ca. 260–380°C. Alternativ ist die Erwärmungstemperatur um ca. 250–300°C niedriger als die Schmelztemperatur. Die Drehgeschwindigkeit des Radsatzes beträgt bei der Erwärmung vorzugsweise ca. 3,5–6,0 l/h.The object is achieved in that in the method of increasing the service life of the railway wheel sets, in which each wheel is designed in the form of a cylindrical working part and a ring, which is connected to this by a radius transition, comprising the metal hardening of the wheelset by means of current passing through the rotating contact rollers, which are pressed against the surface to be treated under pressure, the hardening of the surface in the form of strips is made. The invention is characterized in that the heating for curing at two ring sections is taken vorge, wherein the boundary of a portion at the joining line of the radius transition begins at the beginning of the rolling surface and extends over 30 mm in width over the rolling surface. The boundary of the second section begins at the junction of the radius junction with the adjacent rim surface and extends up to 35 mm in width across the rim surface. Local heating in each of said zones is in the form of one or two ring strips, with the distances between the zones of thermal action of each strip being at least about 2-4 mm from each side of the heating zone. The heating temperature exceeds the temperature of the phase transformation Ac ₃ by about 260-380 ° C. Alternatively, the heating temperature is about 250-300 ° C lower than the melting temperature. The rotational speed of the wheel set is preferably about 3.5-6.0 l / h when heated.

Die Streifen der Erwärmung können als unterbrochene Ringabschnitte unterschiedlicher Konfiguration ausgeführt werden.The Strip of warming can as broken ring sections of different configuration accomplished become.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt eine schematische Detailansicht des Zusammenwirkens eines Eisenbahnrades eines Radsatzes mit einer Eisenbahnschiene. 1 shows a schematic detail view of the interaction of a railway wheel of a wheel with a railroad track.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED Embodiment

Die Analyse der Zonen des frühzeitigen Verschleißes (Zonen der größten Kontaktbeanspruchungen der Radsätze mit Schienen) hat gezeigt, dass sich diese in Radsätzen an zwei Ringabschnitten befinden. Dabei beginnt die Grenze eines Abschnitts an der Verbindungslinie des Radiusübergangs am Anfang der Rollfläche und erstreckt sich über ca. 30 mm in der Breite über die Rollfläche. Die Grenze des zweiten Abschnitts beginnt an der Verbindungslinie des Radiusübergangs mit der anliegenden Kranzfläche und erstreckt sich über bis zu 25 mm in der Breite über die Kranzoberfläche, wie dies durch den Bereich 4 in 1 dargestellt ist. Was die Betriebsfläche der Schienen (gekennzeichnet mit der Bezugsziffer 1 in 1) betrifft, so hat die Stelle an der Außenseite des Radiusübergangs des Schienenkopfes die größte lokale Festigung, wie dies durch den Bereich 2 in 1 dargestellt ist. Das erklärt sich dadurch, dass infolge des Auslaufs auf der Rollfläche des Schienenkopfs eine lokale Oberflächenfestigung des Schienenmetalls bis auf 650 HB über eine Tiefe von ca. 0,15–0,20 mm entsteht, wobei HB die Brinell-Härte bezeichnet.The analysis of zones of early wear (zones of greatest contact stress of wheelsets with rails) has shown that they are in wheelsets on two ring sections. The boundary of a section begins at the connecting line of the radius transition at the beginning of the rolling surface and extends over approximately 30 mm in width over the rolling surface. The boundary of the second section begins at the junction of the radius junction with the adjacent rim surface and extends up to 25mm in width across the rim surface as through the region 4 in 1 is shown. As for the operating area of the rails (marked with the reference numeral 1 in 1 ), the location on the outside of the radius transition of the rail head has the greatest local consolidation, as by the area 2 in 1 is shown. This is explained by the fact that due to the runout on the rolling surface of the rail head, a local surface strength of the rail metal up to 650 HB over a depth of about 0.15-0.20 mm is formed, where HB denotes the Brinell hardness.

Unter der Einwirkung der Winkelbeanspruchung des Radpaars bzw. der Schiene erfolgt eine plastische Verschiebung der gefestigten oberen Schicht von der Rolloberfläche der Schiene auf den Schienenkopf, d. h. in die Zone des Zusammenwirkens mit dem Kranz des Radsatzes oder die Zone des vorzeitigen Verschleißes (Zone der größten Kontaktbeanspruchungen). Die Härte des Materials des Radsatzes, das mit der Bezugsziffer 3 in 1 gekennzeichnet ist, beträgt 280 HB. Infolge der entstandenen Spannungszustands und der Erhöhung der lokalen Festigkeit des Metalls des Schienenkopfs kommt es zum erhöhten lokalen Verschleiß des Metalls des Rades. Stellen des erhöhten Verschleißes sind: die an den Radiusübergang anliegende Kranzzone und die an den Radiusübergang anliegende Zone der Rollfläche. Die Erhöhung der lokalen Härte des Metalls in den genannten Radzonen auf 550–650 HB ermöglicht es, die Lebensdauer bzw. die Laufleistung der Radsätze zu erhöhen, wobei der statistischen Durchschnittsverschleiß der Schienen unverändert bleibt.Under the influence of the angular stress of the wheel pair or the rail is a plastic displacement of the consolidated upper layer of the rolling surface of the rail on the rail head, ie in the zone of interaction with the rim of the wheelset or the zone of premature wear (zone of the largest contact stresses ). The hardness of the material of the wheel set, the reference numeral 3 in 1 is 280 HB. As a result of the resulting state of stress and the increase in the local strength of the metal of the rail head, there is increased local wear of the metal of the wheel. The places of increased wear are: the ring zone adjacent to the radius transition and the zone of the rolling surface adjacent to the radius transition. The increase of the local hardness of the metal in the said wheel zones to 550-650 HB makes it possible to increase the service life or the running performance of the wheelsets, whereby the average statistical wear of the rails remains unchanged.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann folgendermaßen realisiert werden. Neue Radsätze werden auf einer speziellen Anlage aufgestellt, die mit einem Rotationsmechanismus und einer Einrichtung für die konzentrierte lokale Erwärmung ausgestattet ist. Die Anlage ist mit Sensoren ausgerüstet, die die Parameter der Verteilung der lokalen Temperaturfelder und die Abkühlungsgeschwindigkeiten registrieren. Die Anlage kann optional auch mit einer zusätzlichen Erwärmungsquelle ergänzt werden, die bei Bedarf die thermische Rückglühung der behandelten Zone ermöglicht.The inventive method can fol be realized so to speak. New wheelsets will be installed on a special facility equipped with a rotating mechanism and a localized heating system. The system is equipped with sensors that record the parameters of the distribution of the local temperature fields and the cooling rates. Optionally, the system can be supplemented with an additional heating source which, if necessary, allows the thermal annealing of the treated zone.

Die konzentrierte lokale Erwärmung kann durchgeführt werden z. B. mittels einer speziellen Elektrode. Diese kann beispielsweise in Form einer flachen rotierenden Rolle ausgebildet sein, die an einen bestimmten Punkt der Oberfläche des Radsatzes mit vorgegebener Beanspruchung angedrückt wird.The concentrated local warming can be done be z. B. by means of a special electrode. This can for example be formed in the form of a flat rotating roller, the a certain point of the surface of the wheelset with given Stress is pressed.

Beim Einschalten der Anlage beginnt sich das Radpaar mit der Geschwindigkeit von ca. 3,5 bis 6,0 l/h zu drehen. Die konkrete Drehgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit vom Durchmesser des Radsatzes, von der Breite der Arbeitsfläche der Elektroden, den Parameter der Erwärmung und dergleichen gewählt.At the Turning on the system, the wheel pair starts at the speed to rotate from about 3.5 to 6.0 l / h. The concrete turning speed becomes dependent on the diameter of the wheel set, the width of the working surface of the Electrodes, the parameter of heating and the like chosen.

Die Erwärmung für die Härtung wird zuerst an einem der beiden Ringabschnitte vorgenommen, die wärmebehandelt werden sollen. Wenn sich dieser Abschnitt am Kranz befindet, dann wird ein Rand dieser Zone von der Verbindungslinie des Radi usübergangs am Anfang des Kranzes beginnen. Diese Zone ist ungefähr 25 mm breit. Wenn dieser Abschnitt sich auf dem zylindrischen Teil der Rollfläche befindet, so beginnt ein Rand dieser Zone von der Verbindungslinie des Radiusübergangs mit der anliegenden Rollfläche. Diese Zone ist ungefähr 30 mm breit. In den genannten Zonen wird die Härtung in Form von einem oder zwei Ringabschnitten vorgenommen.The warming for the hardening is first made on one of the two ring sections, the heat treated should be. If this section is on the wreath, then becomes an edge of this zone from the connecting line of the radi transfer transition start at the beginning of the wreath. This zone is about 25 mm wide. If this section is on the cylindrical part of the rolling surface is located, an edge of this zone begins from the connecting line the radius transition with the adjacent rolling surface. This zone is about 30 mm wide. In the said zones, the curing in the form of one or made two ring sections.

Die Verbindungslinien des Randes der Rollfläche und des Kranzes mit dem Radiusübergang werden bestimmt mittels einer universellen Schablone zur Kontrolle der Parameter der Rollfläche der Radsätze. Diese Schablone findet breite Verwendung bei der Feststellung des Verschleißes und der vertikalen Spurkranzschwächung der Kränze von Radsätzen.The Connecting lines of the edge of the rolling surface and the rim with the Radius transition determined by means of a universal template for the control of Parameters of the rolling surface the wheelsets. This template is widely used in the detection of wear and the vertical wheel flange weakening the wreaths of wheelsets.

Die Erwärmung, die in der Zone des Kontaktpunktes der Elektrode und der vorgegebenen Radfläche vorgenommen wird, erfolgt in Form von einem oder zwei konzentrischen Streifen. Die Temperatur übersteigt den Beginn der Phasenumwandlung Ac₃ um ca. 60–80°C, und die Drehgeschwindigkeit des Radsatzes beträgt ungefähr 3,5–6,0 l/h. Bei dieser Temperatur und bei der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit vollziehen sich die Phasenumwandlungen im vorgegebenen vollen Umfang. Sie gewährleisten im gesamten vorgegebenen Umfang das Vorhandensein der Martensitstruktur, die sich durch eine hohe Härte auszeichnet, deren Werte etwa 550–650 HB betragen. Die Tiefe des Abschnitts mit solcher Struktur beträgt etwa 3–5 mm, was die Erhöhung der Ressource der Eisenbahnradsätze etwa um das 2,5-Fache ermöglicht.The heating, which is carried out in the zone of the contact point of the electrode and the predetermined wheel surface, takes place in the form of one or two concentric strips. The temperature exceeds the beginning of the phase transformation Ac ₃ by about 60-80 ° C, and the rotation speed of the wheel set is about 3.5-6.0 l / h. At this temperature and at the given rotational speed, the phase transformations take place within the given full extent. They ensure, to the full extent specified, the presence of the martensite structure, which is characterized by a high hardness, whose values are approximately 550-650 HB. The depth of the section having such a structure is about 3-5 mm, which makes it possible to increase the resource of the railway wheelsets about 2.5 times.

Im Umfang der Materialien, die nicht auf die Temperaturen der Phasenumwandlungen erwärmt wurden, bleibt die Härte des Metalls bei der des Ausgangsniveaus (280 HB). Dieser Umstand spielt eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung der hohen Zuverlässigkeit und des sicheren Betriebs der Eisenbahnradsätze, die der lokalen Festigung unterzogen wurden. Die geschmeidige Grundmasse des Metalls wird einem eventuellen Auftreten und Verbreiterung von Rissen vorbeugen. Bei Bedarf können bei nachfolgender lokaler Erwärmung mittels eines Rückglühverfahrens die restlichen Wärmebeanspruchungen beseitigt werden.in the Scope of materials that do not affect the temperatures of the phase transformations were heated the hardness remains of the metal at the initial level (280 HB). This condition plays an important role in ensuring high reliability and the safe operation of the railway wheel sets, the local fortification were subjected. The smooth base of the metal becomes Prevent the occurrence and widening of cracks. If necessary you can with subsequent local warming by means of a Rückglühverfahrens eliminated the remaining heat stress become.

Bei lokaler Erwärmung über die genannten Temperaturen hinaus und bei nachfolgender schneller Abkühlung bildet sich in der Arbeitszone die nadelige Martensitstruktur. Sie zeichnet sich durch einen hohen Härtegrad und durch Sprödigkeit aus. Beim Betrieb kommt es in solchen Zonen zur Sprungbildung im Metall in den gefestigten Zonen. Darüber hinaus führt ein solcher Betrieb zur Überhitzung großer Metallmassen, wo sich die Phasenumwandlungen vollziehen werden, was seinerseits zur Erhöhung der Werte der Restbeanspruchungen führen wird, die auch zur schnelleren Bildung von Einrissen beitragen.at local warming over the mentioned temperatures and subsequent rapid cooling forms in the working zone the needle-like martensite structure. she draws through a high degree of hardness and by brittleness. During operation, cracking occurs in such zones in the metal in the consolidated zones. About that leads out such operation for overheating large metal masses, where the phase transformations will take place, which in turn to increase which will result in residual stress values, which also leads to faster Contribute to the formation of tears.

Die Erwärmung unter die genannte Temperaturgrenze wird praktisch zu keiner Umwandlung der Metallstruktur in der Zone der Temperatureinwirkung führen und wird auch keine Wirkung auf die Härte des Metalls des Radpaars haben. Die Lebensdauer bzw. Laufleistung wird in diesem Falle nicht wesentlich erhöht.The warming below the mentioned temperature limit is practically no conversion of the Metal structure in the zone of temperature effect and lead will also have no effect on the hardness of the metal of the wheel pair to have. The life or mileage is not essential in this case elevated.

Noch eine wichtige Charakteristik, die die Lebensdauer bzw. Laufleistung des Eisenbahnradsätze bestimmt, die lokal gefestigt werden, ist die Tiefe der Festigung, in deren Masse die Martensitstruktur vorhanden sein wird. Eine geringe Tiefe von bis zu ca. 1,5 mm ermöglicht es nicht, den erfindungsgemäßen Effekt zu erzielen, denn sie wird ziemlich schnell abtragen.Yet an important characteristic that the life or mileage of railway wheelsets, which are strengthened locally, is the depth of fortification in which Mass the martensite structure will be present. A small depth of up to approx. 1.5 mm it does not, the effect of the invention because it will take off pretty quickly.

Die Durchführung der lokalen Festigung außerhalb der Zonen der größten Kontaktbeanspruchungen wird nicht zur Erhöhung der Lebensdauer bzw. Laufleistung der Eisenbahnradsätze führen, da die Bedingungen, die zum Verschleiß führen, nicht vorliegen.The execution the local fortification outside the zones of greatest contact stress will not increase lead the life or mileage of the railway wheelsets, as the Conditions that cause wear are not present.

Die vorgeschlagene lokale Festigung der Radsätze in der Zone des vorzeitigen Verschleißes kann nach jeder Wiederherstellung der Geometrie des Profils des Radsatzes im Prozess der Reparatur vorgenommen werden.The proposed local consolidation of wheelsets in the zone of untimely Wear can after each restoration of the geometry of the profile of the wheelset be made in the process of repair.

Beispiel für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens:Example for the realization of the method according to the invention:

Das vorgeschlagene Verfahren wurde anhand einer Gruppe aus 12 neuen Radsätzen realisiert. Die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften des Metalls der Räder sind durch die nachstehenden Parameter charakterisiert.The proposed procedure was based on a group of 12 new ones wheelsets realized. The chemical composition and mechanical properties of the metal of the wheels characterized by the following parameters.

Chemische Zusammensetzung:Chemical composition:

C = 0.60; Si = 0.60; Mn = 0.90; P = 0.035; S = 0.030

Mechanische Eigenschaften:Mechanical properties:

Strength limit G b = 980.66 MPa; relative elongation δ = 10% and ψ = 15%; Brinell hardness HB = 280; Impact resistance on samples with U notch KCU = 34.32 Nm / cm 2 .

Die Gruppe von Radsätzen wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lokal gefestigt. Auf der vorstehend beschriebenen Anlage wurden die Radsätze im Bereich der Zone des vorzeitigen Verschleißes erwärmt, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Das Metall der genannten Zone wurde auf die Temperatur von 1080°C erwärmt. Auf der gleichen Anlage wurde auf ähnliche Weise das thermische Rückglühen bei der Temperatur von 600°C zur Beseitigung der Restbeanspruchungen und zur Verbesserung der Struktur vorgenommen. Infolge der vorgenommenen Operationen betrug die Härte des Metalls in der wärmebehandelten Ringzone (Zone des vorzeitigen Verschleißes) 580 HB. Die ursprüngliche Härte der Schiene betrug 320 HB. Die Tiefe der lokalen Festigung der wärmebehandelten Abschnitte betrug 3,8 mm (wurde nach Mustern des Mikroschliffs bestimmt).The Group of wheelsets was according to the method of the invention consolidated locally. On the plant described above were the wheelsets heated in the zone of premature wear, as described above is. The metal of said zone was heated to the temperature of Heated to 1080 ° C. On the same plant was on similar Add thermal annealing the temperature of 600 ° C to eliminate the residual stresses and to improve the Structure made. As a result of the operations carried out the hardness of the metal in the heat treated Ring zone (zone of premature wear) 580 HB. The original Hardness of Rail was 320 HB. The depth of the local consolidation of the heat-treated Sections were 3.8 mm (determined on microsize samples).

Die auf solche Weise behandelten 12 Radsätze wurden an die Waggons eines Versucheisenbahnzugs angebracht. Die Waggons wurden so belastet, dass die Beanspruchung auf die Achse 27 Tonnen betrug, was die Standardbelastung (15 Tonnen) fast um das Doppelte überstieg. Der Eisenbahnzug verkehrte über eine Proberingfahrbahn von 149 000 km im Regime der Testfahrt. Im Prozess der Testfahrt wurden die Radsätze untersucht. Bei der gleichen Laufleistung betrug bei den gewöhnlichen Radsätzen der Verschleiß 3,5–4 mm, bei den gefestigten wurde kein Verschleiß festgestellt.The In such a way treated 12 wheel sets were attached to the carriages of one Pilot railroad train installed. The cars were so loaded, that the load on the axle was 27 tons, which is the standard load (15 tonnes) almost doubled. The railway train reversed a test-entrance lane of 149 000 km in the regime of the test drive. in the Process of the test drive, the wheelsets were examined. At the same Mileage was at the usual wheelsets of Wear 3.5-4 mm, at the consolidated was found no wear.

Gemäß der Erfindung ermöglicht das Verfahren zur lokalen Festigung der Eisenbahnradsätze das Überholungsintervall des Betriebs der Radsätze um das 2,5-Fache zu erhöhen, und zwar durch die Abschwächung des Metallverschleißes an Kontaktstellen der Radkränze mit anliegenden Rollzonen der Radsätze (Zone des vorzeitigen Verschleißes) bei dem unverändert bleibenden Verschleiß der Eisenbahnschienen. Das vorgeschlagene Verfahren kann sowohl für die Behandlung der neuen als auch der reparierten Radsätze verwendet werden, die in Eisenbahnfahrzeugen, Straßenbahnen und Untergrundbahnzügen eingesetzt werden, und somit das Überholungsintervall bei ihrem Betrieb erhöhen.According to the invention allows the procedure for local consolidation of railway wheelsets the overhaul interval the operation of the wheelsets 2.5 times too increase, through the weakening of metal wear at contact points of the wheel rims with adjacent rolling zones of the wheelsets (zone of premature wear) at the unchanged permanent wear of the Railway tracks. The proposed procedure can be used both for the treatment new and repaired wheelsets used in Railway vehicles, trams and subway trains be used, and thus the overhaul interval at her Increase operation.

11: Schienerail
22: Zone der Kontaktfestigung der SchieneZone the contact strengthening of the rail
33: Radwheel
44: Zone des frühzeitigen VerschleißesZone of the early wear

Claims

A method of local consolidation, in particular of railway wheels, wherein each wheel is in the form of a cylindrical working part and a rim connected to the cylindrical working part by a radius transition, comprising metal hardening the wheel by passing current through the rotating contact rollers which are to be treated Surface to be pressed under pressure, wherein the hardening of the surface is made in the form of strips, characterized in that the heating for the curing of a first and a second ring portion is made, wherein the boundary of the first ring portion at the joining line of the radius transition at the beginning the rolling surface begins and extends across the rolling surface over a range of about 30 mm in width, the boundary of the second ring section beginning at the junction of the radius transition with the adjacent rim surface and extending over a range of up to extending to about 35 mm in width across the rim surface, the local heating in each of said sections being in the form of one or two ring strips, the distances between the zones of thermal action of each strip being at least about 2-4 mm from each side of the strip Heating zone, wherein the heating temperature is about 260-380 ° C greater than the temperature of the phase transformation Ac ₃ or about 250-300 ° C lower than the melting temperature.

The method of claim 1, wherein the rotational speed of the wheel when heating approximately 3.5-6.0 l / h.

The method of claim 1, wherein the strips the heating interrupted ring sections are.