DE2245424A1

DE2245424A1 - Herstellung von eisenbahnraedern aus gusstahl

Info

Publication number: DE2245424A1
Application number: DE2245424A
Authority: DE
Inventors: Ill Elmhurst; William James Kucera; Louis Sandor; Albert Thomas Wendt
Original assignee: Amsted Industries Inc
Current assignee: Amsted Industries Inc
Priority date: 1972-02-23
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1973-09-13
Also published as: SE395284B; AU4576272A; GB1355774A; IT965187B; CA966397A; DE2245424C3; AU448168B2; US3753789A; ZA725722B; FR2172951A1; ES407190A1; FR2172951B1; DE2245424B2

Description

. ing. H. NEGENDANK · dipl.~ing. H. HAUCK · dipl-phys. W. SCHMITZ DIPL.-ING. E. GRAAITS Hamburg-München DlPL-ING. W, W£HNEÄT

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 - NEPER WALL 41

TUL. 36 74 28 UND 3641IB

TE 1.12GH. NEGEDAPATBKT HAMBITRC

AMSTED Industries Incorporated München is -

TEL. 3 38 05 86

TELEGR. NBGEiIAPATEfJT MÜNCHEN

__ , . __ TEL. 3 38 05 86

3700 Prudential Plaza

Chicago, Illinois 60601/USA

Hamburg, 8. September 1972

Herstellung von Eisenbahnrädern aus Gußstahl

Bei bekannten. Verfahren zur Herstellung von Eisenbahnrädern werden Gußstahlräder nach ihrer Entfernung aus den Formen in einem Ofen langsam auf einen Temperaturbereich in der Größenordnung von 1150 bis 1200°F gekühlt; bei dieser Temperatur wird das Achsloch eingeschnitten, und danach werden die Räder in einem Ausglühofen auf etwa 1700⁰F erwärmt, anschließend auf etwa 115O°F gekühlt, wonach dann die Naben durch Sprühwasser oder Luftströme zwangsgekühlt werden, um in dem Scheibenteil der Räder die richtige Spannungsverteilung zu erhalten. Der Machteil dieses Verfahrens besteht darin, daß, während be-· friedigende Spannungsverteilungen erreicht werden, die Nabe übermäßig hart wird und daher eine sehr geringe Bearbeitbarkeit aufweist.

Wenn die ganzen Räder mit Luft gekühlt werden, treten

_ ρ —

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andere Schwierigkeiten auf, weil dann die Nabe ua4 der Kranz etwa die gleiche Härte aufweisen. Wenn ζ*Β*, die Luftkühlung in einem solchen Maße erfolgt, daß ejii Radkranz mit guten Abnutzungseigenschaften entsteht,.daw» läßt sich die Nabe schwer bearbeiten. Wenn andererseits die Luftkühlung in solchem Maße durchgeführt wird» daß eine bearbeitbare Nabe entsteht, dann ist der Radkranz bzw. die Lauffläche zu weich, um gute Abnutzungeeigenschaften zu gewährleisten» Ein Verfahren, dureli, welches die obige Schwierigkeit überwunden wurde, besteht darin» daß die weich geglühten Räder in einem Kühlförderer auf Isolierscheiben gelegt und auf die Oberseite der Radnaben eine zweite Isolierscheibe gelegt wurde, wobei diese Scheiben nur die Naben abdeckten, um so ihre Kühlgeschwindigkeit im Vergleich zu der Kühlgeschwindigkeit der Radkranzabschnitte zu verzögern. Dieses Verfahren verlangt nicht nur zusätzliche Arbeitskräfte, um körperlich eine Scheibe auf jede Radnabe aufzulegen, sondern es war auch schwer, bei Kühlstrecken geringer Länge die richtige Kühlgeschwindigkeit zu erreichen. Mit anderen Worten» diese durch direkte Berürhung wirksame Isolierscheiben können unter Umständen zu gut wirksam werden, und es kann vorkommen, daß die Nabenteinperaturen bis zu der Zeit» wo das Ende der Kühlstrecke erreicht ist, den kritischen Temperaturbereich noch nicht hinter sich haben.

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In der vorliegenden Anordnung wird ein Eisenbahnstählrad erzeugt, dessen Radkranz hart genug ist, um gute Abnutzungseigenschaften aufzuweisen, während die Nabe weich, genug ist, um leicht bearbeitet werden zu können, und wobei gleichzeitig die Nachteile bekannter Verfahren überwunden werden.

Das Verfahren zur Herstellung von Rädern gemäß dieser Erfindung wird besser verständT^eh unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung, die einen Schnitt durch ein Eisenbahnwagenrad bei Anordnung auf einem Kühlfördena» zegt. '

Die Zeichnung zeigt allgemein bei 10 ein Rad₉ bestehend vorzugsweise aus Gußstahl mit weniger als einem QeWo-% Kohlenstoff, mit einer relativ dicken-mittleren.Habs 12 und einem relativ dicken Radkranz Ί4, die durch eine relativ dünne Scheibe 16 miteinander verbunden sind. Das Rad wird bei dem Teil des Herstellungsaktes gezeigt, -in welchem vorzugsweise ein 'Achsloch 17 im Schneidbrennverfahren eingeschnitten worden ist und das Rad gerade aif den schematisch bei 18 gezeigten Förderer übergeben wird.

In dem bevorzugten Verfahren zur Durchführung der

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vorliegenden Erfindung wird in Form eines Beispiels ein Verfahren zur Herstellung eines Eisenbabnwagenrades aus Gußstahl offenbart. Bei diesem Verfahren wird ein Gußstahlrad aus der Form entfernt und langsam auf eine Temperatur in dem Bereich von 1100 F bis 1200⁰F abgekühlt, bei welcher ein Achsloch im Scbneidbrennverfahren in den Radnabenabschnitt eingeschnitten wird. Das Achsloch kann natürlich auch zu einem späteren Zeitpunkt grob eingeschnitten oder während des GießVorganges durch einen Kern gebildet werden. Das Rad wird dann in einem

Normalglüh-ofen auf eine Temperatur von 1700 F erwärmt. Sowie das Rad den !formal is ier of en verläßt, wird es vorzugsweise auf eine Isolierscheibe 20 gelegt, die auf einem iattenforderer 18 angeordnet ist. Die Isolierscheibe besteht vorzugsweise aas hoch-bitzebeständigem Glasfasermaterial, kann jedoch auch aus einem beliebigen keramischen Isoliermaterial bestehen, welches Temperaturen von bis zu 1700 F aushält; sie kann auch aus einem Isolierfasermaterial wie z.B. Asbest bestehen. Längs dem Förderer ist eine Vielzahl von Isolierscheiben 22 mit Abständen zwischen den einzelnen Scheiben beispielsweise an Drähten 24 aufgehängt. In der Zeichnung wird nur eine derartige Scheibe gezeigt, es können jedoch zwanzig und mehr derartige Scheiben längs dem

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Förderer mit Abständen zwischeneinander angeordnet sein. Das Material, aus dem die herabhängenden Scheiben 22 hergestellt sind, kann ein hochhitzebeständiges Filzmaterial mit oder ohne Bindemittel aus kolloidalem Kieselsäurezement, ein hochhitzebeständiges Glasfasermaterial oder ein anderes hochhitzebeständiges nichtmetallisches Isoliermaterial, welches Temperaturen von bis zu 17oo°F standhält, sein.

Obwohl die herunterhängenden Scheiben flach sein können, sind sie doch vorzugsweise mit einer konkaven Unterseite versehen, z.B. in Form einer umgekehrten Kuchenform oder Schale mit einem Außendurchmesser von etwa dem Eineinhalbfachen des Nabendurchmessers. Es hat sich gezeigt, daß diese bevorzugte Form besser in der Lage ist, die Wärmeableitung von der gesamten Radnabe zu steuern, so daß die Nabe sehr viel langsamer abkühlt als der Radkranz 14. Die gezeigte herabhängende Scheibe h* eine Wanddifce von etwa einem halben Zoll nnd eine Höhe von etwa einem Viertel des Scheibendurchmessers.

Die normalisierten Räder werden beispielsweise bei einer Anfangstemperatur von etwa 1700°F schrittweise durch zwanzig Stationen hindurchbewegt; die Zeit der Bewegung zwischen den Stationen ist etwa fünf Sekunden und die Zeit, während welcher'

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die Räder sich unter jeder einzelnen Isolierscheibe in Ruhelage befinden, beträgt etwa hundert Sekunden, In diesem Fall ist der untere Rand 26 jeder Scheibe etwa um einhalb 35oll über der Oberseite 28 jeder Radnabe auf Abstand gehalten. Eitler der Vorteile dieses Verfahrens besteht darin, daß, wenn entweder eine kürzere oder längere Kühlstrecke benutzt werden muß» herabhängende Isolierscheiben zugefügt oder von der Kühlstrecke entfernt werden können, oder es kann der Abstand zwischen der herabhängenden Scheibe und der Nabenfläche leicht verändert werden, um sichrzustellen, daß die Radnaben langsam über die Umwandlungstemperatur gekühlt werden, während der Radkranz infolge seine? vollständigen Freilegung schneller gekühlt wird.

Die Umwandlungstemperatur beträgt im allgemeinen etwa 123O°F und im praktischen Betrieb wird die Nabe bis zu dem Zeitpunkt, wo sie die letzte herabhängende Isolierscheibe in der Kühlstrasse passiert hat, bis auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von höchstens etwa 1150⁰F bis 120O⁰F gekühlt. Das Rad wird dann einer weiteren Kühlung auf Raumtemperatur ütrlassen» vorzugsweise ohne irgendein forciertes Kühlen durch Ströme von Luft oder Wasser. Das im vorhergehenden beschriebene Verfahren führt zu Rädern mit einer bevorzugten Radkranzhärte in dem Bereich von etwa 265-300 BHN und einer Nabenhärte von weniger als etwa 2¹Jo BHN.

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Es sind gemäß der Erfindung.Eisenbahnräder aus Gußstahl aus Zusammensetzungen innerhalb der folgenden Bereiche hergestellt worden.

Bestandteil

Kohlenstoff Mangan Silizium Phosphor Schwefel 0.40 bis 0.85 0.50 bis 0,90 0.25 bis 0„50 0 bis etwa 0.05 0 bis etwa 0„o5 Hest auf iOO mit üen restlichen Unreinheiten in den üblichen Mengen

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Claims

Patentansprüche

1.Verfahren zur Herstellung eines Eisenbahnrades aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl in geschmolzenem Zustand in die Form eines Rades(10) verformt, dann nach Verfestigung des Rades das Rad auf eine Temperatur innerhalb eines Bereiches in der Größenordnung von 1250 i¹ bis Raumtemperatur gekühlt, danach das Rad auf Normalisierungstemperatur erwärmt, , anschließend durch Luft gekühlt wird, indem es auf einen Förderer (18) gelegt wird, über dem mehrere nichtmetallische Isolierscheiben (22) mit einem größeren Durchmesser als dem der Radnabe (12j mit Abstand voneinander aufgehängt sind, danach das Rad in stoßweisen Schritten längs dem Förderer bewegt und unter den aufeinanderfolgenden Scheiben für eine vorgegebene Zeitdauer angehalten wird, bis die Radnaben auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur abgekühlt sind, die etwa bei 1200⁰P liegt, während die übrigen Teile des Rades schneller abgekühlt wurden.

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2.Verfahren nach Anspruch 1,dadurch, gekennzeichnet, daß die Scheiben(22) mit einem allgemein konkav ausgebildeten Abschnitt versehen sind, der der Radnabe (12) zugewendet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierscheiben (22) aus hochhitzebeständigem Material gebildet sind und einen Außendurchmesser von etwa dem Eineinhalbfachen des labendurchmessers haben.

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