DE19837311A1

DE19837311A1 - Radreifen oder Vollräder für Radsätze von Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE19837311A1
Application number: DE1998137311
Authority: DE
Inventors: Edgar Proeschel; Heinz Stangner
Original assignee: FAG OEM und Handel AG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1998-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2018-08-19
Also published as: DE19837311C2

Abstract

Es ist die Aufgabe der Erfindung für Radreifen oder Vollräder von Schienenfahrzeugen eine verbesserte chemische Zusammensetzung des Stahles vorzuschlagen, mit der hinsichtlich Verschleiß, Rißneigung, thermischer Belastbarkeit, homogenen Gefügeeigenschaften sowie Eignung für hohe dynamische Belastungen verbesserte Werte gegenüber den genormten Stählen für Schienenfahrzeuge erreicht werden. Dies wird erreicht, indem ein spezieller Wälzlagerstahl verwendet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Radreifen oder Vollräder von Schienenfahr zeugen.

Im Hochgeschwindigkeitssystem Rad-Schiene haben schon seit vielen Jahren Bemühungen bestanden, die Qualität der Radreifen oder Vollräder zu ver bessern. Insbesondere die Ausgangsunrundheit der neuen Radreifen und Voll räder, ihr hoher ungleichmäßiger Verschleiß, der die Ausgangsunrundheit noch vergrößert hat, sowie die nicht homogenen Gefügeeigenschaften des Stahls waren Anlaß für viele Untersuchungen und Verbesserungsversuche. Verwie sen wird dazu auf den Technischen Bericht TV 9410 A der Deutschen Bahn AG vom Dezember 1997 mit den darin angegebenen Untersuchungsberichten älteren Datums.

Aus den Schriften DE 42 34 192 und aus EP 0717123 sind Lösungen zur Aus wahl eines optimierten Radwerkstoffes im Rad-Schiene-System bekannt.

In der europäischen Norm Entwurf prEN 13262 (Juni 1998) Bahnanwendun gen - Radsätze und Drehgestelle - Räder - Produktanforderung sind europa weit die einzusetzenden Stähle für Radreifen und Vollräder festgelegt worden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Stahl für Radreifen oder Vollräder von Schienenfahrzeugen aufzuzeigen, der hinsichtlich Verschleiß, Rißneigung, thermischer Belastbarkeit, homogenen Gefügeeigenschaften, sowie Eignung für hohe dynamische Belastungen eine verbesserte Lösung darstellt.

Die Lösung dieser Aufgabe wird im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Die Ansprüche 2 bis 5 enthalten spezielle Ausgestaltungen.

Die Erfindung liegt darin, daß überraschend festgestellt wurde, daß ein spe zieller Wälzlagerstahl, der bisher nur in einem Randgebiet der Walzlagertech nik eingesetzt wurde, und zwar der Wälzlagerung von Bohrköpfen für Tiefboh rungen zur Gewinnung von Erdgas und Erdöl, deutlich bessere Materialeigen schaften im Radreifen oder Vollrad aufweist, als die dort verwendeten und ge normten Stähle.

Der erfindungsgemäße Stahl ist in Anspruch 1 angegeben. Dieser Stahl besitzt einen hohen Verschleißwiderstand und eine hohe Warmfestigkeit. Diese Werte liegen deutlich über den Werten der bisher eingesetzten Stähle. Einen wesent lichen Einfluß hierbei haben die Elemente Si und Mn. Hierbei muß das Ver hältnis von Si/Mn = 1,5 bis 2,5 (gemäß Anspruch 2) betragen. Bei den Stählen in den oben genannten Schriften und der Europanormung wird dieses Verhält nis umgekehrt angegeben. Dadurch werden die oben genannten Vorteile nicht erreicht.

Der erfindungsgemäße Stahl gemäß Anspruch 1 ist auch durch hohe mecha nische Belastbarkeit gekennzeichnet. Die einzelnen Kenngrößen erreichen hierbei folgende Werte:
Streckgrenzenverhältnis R_p0,2/R_m < 0,7,
Streckgrenze R_p0,2 = 750. .800N/mm²,
Zugfestigkeit R_m = 900. .1050N/mm²,
Dehnung (A₅) < 15%,
Kerbschlagarbeit < 50 Joule (DVM-Probe).

Diese guten Werte werden durch die Elemente C, Si, Mn, Mo und V, die in dem genau aufeinander abgestimmten Verhältnis liegen müssen und niedrige Massenbestandteile der Elemente P und S enthalten, erreicht.

Um einen gleichmäßigen Gefügezustand und gute und gleichmäßige Durch härtbarkeit über den Umfang und Querschnitt zu erreichen, sollen die Elemente V, Mo, Cr und Mn gemäß Anspruch 1 in den angegebenen engen Grenzen liegen. Das exakte Verhältnis dieser 4 Elemente wird im Anspruch 3 definiert und zwar V : Mo : Cr : Mn von 1 : 1,5 bis 2,4 : 3 bis 5 : 4 bis 6.

Hierbei wäre beispielsweise eine mögliche Kombination der vier Elemente V : Mo : Cr : Mn von 1 : 1,5 : 3 : 4.

Der erfindungsgemäße Stahl wurde in Grundlagenversuchen getestet, wobei sich der deutliche Vorsprung gegenüber dem verwendeten genormten Stahl für Radreifen und Vollräder bestätigte.

Der erfindungsgemäße Stahl bewirkt, gemäß unserer Grundlagenversuche gegenüber den genormten Stählen bei neuen Radreifen oder Vollrädern deut lich höhere zulässige Flächenpressungen (Faktor 1,6), eine höhere Streck grenze, eine bessere Warmfestigkeit und einen höheren Verschleißwiderstand (Faktor 5) bei besseren Zähigkeitseigenschaften, gleichmäßigem Verschleiß und homogeneren Gefügeeigenschaften.

Zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Zusammensetzung des Stahles haben (gemäß Anspruch 4) die Wärmebehandlung einen entscheidenden Einfluß auf die Homogenität des Stahlgefüges, sowie (gemäß Anspruch 5) die angewand ten Fertigungsverfahren auf die erreichbaren Fertigungstoleranzen (wie z. B.: Rundheit) der Radreifen und Vollräder.

Fertigungsverfahren wie sie bei der Herstellung von Wälzlagern üblich sind bieten hierbei deutlich bessere Werte im Hinblick auf homogene Zusammen setzung des Stahlgefüges und erreichbare Ausgangsrundheit der Teile. Wenn man dieses Verfahren auf die Herstellung der Radreifen und Vollräder über trägt, werden auch hier die oben genannten günstigen Werte genannt.

Claims

1. Radreifen oder Vollräder für Radsätze von Schienenfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein spezieller Wälzlagerstahl mit folgen der Zusammensetzung (chemische Zusammensetzung in Masse %) verwendet wird:
C: 0,30 bis 0,70%;
Si: 0,30 bis 1,50%,
Mn: 0,20 bis 1,00%,
P: < 0,025%,
S: < 0,025%,
Cr: < 0,5%,
Cu: < 0,30%,
Mo: 0,2 bis 1,00%,
Ni: < 0,5%,
V < 0,3%.

2. Radreifen oder Vollräder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzlagerstahl das Verhältnis der Legierungsbestandteile Si/Mn = 1,5 bis 2,5 enthält. (Das Verhältnis ist bezogen auf die Massenbestandteile der einzelnen Elemente).

3. Radreifen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzlagerstahl das Verhältnis der Legierungsbestandteile V : Mo : Cr : Mn von 1 : 1,5 bis 2,4 : 3 bis 5 : 4 bis 6 enthält. (Das Ver hältnis ist bezogen auf die Massenbestandteile der einzelnen Elemente).

4. Radreifen oder Vollräder nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wärmebehandlung sich aus den Schritten Erwärmen bei 850°C-900°C, geregelter Ofenatmosphäre bis zur gleichmäßigen Durcherwärmung, liegendes, über den ganzen Umfang zeitgleiches Ab schrecken im Abschreckbad und Anlassen bei ca. 800°C besteht.

5. Radreifen oder Vollräder nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die spanende Bearbeitung auf Maschinen mit Magnetspannfutter oder auf Maschinen mit einem Vielbacken-Spann system (mindestens 6 Backen) mit einer gleichmäßigen Spannkraft einbringung, wobei die einzelnen Spannbacken einen Druckausgleich untereinander haben und über geschmiegte Spannbacken über mehr als 80% der Ringoberfläche die Spannkraft einbringen.