DE69815758T2

DE69815758T2 - Method of manufacturing a railway wheel and railway wheel thus manufactured

Info

Publication number: DE69815758T2
Application number: DE69815758T
Authority: DE
Inventors: François Demilly; Michel Pollet
Original assignee: Valdunes SAS
Current assignee: Valdunes SAS
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1998-04-29
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: CZ298116B6; DE69815758D1; FR2763601B1; EP0884396B1; ATE243772T1; CZ152198A3; FR2763601A1; EP0884396A1

Abstract

A railway wheel, comprising a rim connected to a hub by a flange which is less thick in the axial direction than the rim, is made of steel containing less than 0.35% carbon and less than 5% in total of alloying elements has an Ms point above 270 degrees C. During manufacture it is tempered and then heated at over 550 degrees C, so that at least the outer surface of the rim has mechanical properties as follows: Rm=860-960 MPa, Rp 0.2 at least 700 MPa, K1c at least 80 MPa per square m. Also claimed is a wheel of this sort, made of steel containing by weight 0.2-0.24% carbon, 0.9-1.1% manganese, 0.9-1.1% silicon, 1-1.2% chromium and 0.2-0.25% molybdenum, the rest being iron and impurities. The wheel has the mechanical properties listed above which are not affected by braking equivalent to 540 degrees C maintained for one hour.

Description

Die Erfindung betrifft ein Eisenbahnrad aus Stahl sowie das Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a railway wheel made of steel and the process for its production.

Ein Eisenbahnrad besitzt eine Felge, deren Umfangsteil die Lauffläche bildet, und eine Nabe, die zu seiner Montage auf einer Achse dient. Im Allgemeinen sind die Felge und die Nabe durch eine Verbindungsscheibe verbunden, die verschiedene Formen besitzen kann.A railway wheel has a rim, the peripheral part of the tread forms, and a hub that is used to mount it on an axle. Generally, the rim and hub are through a connecting washer connected, which can have different shapes.

Wenn es auf einer Achse montiert ist, die ihrerseits auf einem Fahrgestell montiert ist, ist dem Rad eine Bremsvorrichtung zugeordnet, die eine Scheiben- oder Klotzbremse sein kann.If it is mounted on an axis which is in turn mounted on a chassis is the wheel a braking device associated with a disc or block brake can be.

Eine Scheibenbremsvorrichtung besteht aus einer oder mehreren Scheiben, die auf der Achse montiert sind, und aus Bremsbacken, die sich an die Scheibe bzw. Scheiben anpressen können. Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Lauffunktion und die Bremsfunktion voneinander getrennt werden, das heißt, dass die Eigenschaften der Scheiben und der Lauffläche getrennt optimiert werden können. Sie hat jedoch den Nachteil, dass sie große Abmessungen besitzt und deshalb schlecht für Räder mit kleinem Durchmesser geeignet ist, und zwar beispielsweise mit einem Durchmesser von weniger als sechshundertfünfzig Millimeter. Sie hat ferner den Nachteil, zu kostspielig zu sein, um für Gütertransportwagons wirtschaftlich verwendbar zu sein.There is a disc brake device one or more disks mounted on the axle, and from brake shoes that press against the disc or discs can. Such a device has the advantage that the running function and the braking function are separated from each other, that is, that the properties of the discs and the tread are optimized separately can. However, it has the disadvantage that it has large dimensions and therefore bad for Wheels with Small diameter is suitable, for example with a Less than six hundred and fifty millimeters in diameter. It also has the disadvantage of being too expensive to be economical for freight wagons to be usable.

Eine Klotzbremsvorrichtung besitzt im Allgemeinen zwei Klötze und Mittel, um diese Klötze an die Lauffläche anzulegen. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass sie kleinere Abmessungen als die vorhergehende besitzt, sie lässt jedoch die Lauffunktion und die Bremsfunktion von derselben Fläche erfüllen, was Nachteile mit sich bringt. Insbesondere ist es nicht möglich, die Eigenschaften der Lauffläche zu optimieren, da die Anforderungen jeder dieser Funktionen nicht dieselben sind. Außerdem beschleunigt die Bremsung, die durch Reibung auf der Lauffläche vor sich geht, den Verschleiß des Rades.Has a block brake device generally two blocks and means to these blocks to the tread to apply. This device has the advantage of being smaller Has dimensions than the previous one, but it leaves the running function and perform the braking function from the same area, which has disadvantages brings. In particular, it is not possible to change the properties of the tread optimize since the requirements of each of these functions are not are the same. Moreover accelerates braking due to friction on the tread is going to wear out the Wheel.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, ein Bremsrad zu schaffen, das die Vorteile des scheibengebremsten Rades und des klotzgebremsten Rades kombiniert. Dieses Rad besitzt im Wesentlichen eine Felge, die so massiv ist, dass die Seitenflächen als Auflageflächen für die Klötze dienen können, die das Rad auf dieselbe Weise umschließen, wie es die Bremsbacken bei den Scheibenbremsvorrichtungen tun. Bei diesem Radtyp, der im Allgemeinen keine Verbindungsscheibe besitzt, erzeugt die Bremsung durch Reibung auf den Seitenflächen eine Erhitzung. Diese Erhitzung, kann, indem sie bis zur Nabe übertragen wird, die Blockierung des Rads auf der Achse beschädigen oder sogar eine unzulässige Erhitzung des Fettes der Wälzlager mit sich bringen. Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde in der französischen Patentanmeldung FR 2 708 891 vorgeschlagen, ein Bremsrad zu schaffen, das eine Verjüngung zwischen der Felge und der Nabe besitzt, die eine Art Scheibe bildet, die dazu bestimmt ist, eine Wärmesperrfunktion zwischen der Felge und der Nabe zu gewährleisten.To eliminate this disadvantage it has been proposed to create a brake wheel that has the advantages the disc-braked wheel and the block-braked wheel combined. This wheel essentially has a rim that is so massive that the side faces as contact surfaces serve for the blocks can, that enclose the wheel in the same way as the brake shoes do with the disc brake devices. With this type of bike, which in Generally does not have a connecting disc, generates the braking due to friction on the side surfaces a heating. This heating can be transferred by going up to the hub will damage the locking of the wheel on the axle or even an impermissible one Heating the grease of the rolling bearings entail. To avoid these disadvantages, the French Patent application FR 2 708 891 proposed to create a brake wheel, that a rejuvenation between the rim and the hub, which forms a kind of disc, which is designed to have a heat blocking function between the rim and the hub.

Eisenbahnräder, unabhängig davon, ob sie vom herkömmlichen Typ oder vom Typ Bremsenrad sind, sind aus Stählen hergestellt, die in der Norm UIC 812-3 definiert werden (UIC: Union Internationale des Chemins de fer). Dies sind Kohlenstoffstähle, die 0,48% bis 0,70% Kohle, weniger als 0,5 Silicium, weniger als 0,9% Mangan, weniger als 0,3 Chrom, weniger als 0,3% Kupfer, weniger als 0,08% Molybdän, weniger als 0,3% Nickel und weniger als 0,05% Vanadium enthalten. Die Räder sind entweder normalgeglüht, um eine ferritisch-perlitische Struktur mit einer Zugfestig keit zwischen 600 und 940 MPa zu erhalten, oder abgeschreckt und angelassen, um eine ebenfalls ferritischperlitische Struktur zu erhalten, die jedoch eine Zugfestigkeit zwischen 780 und 1050 MPa besitzt. Im Allgemeinen beschränkt sich die Abschreckung auf die Lauffläche. Bei manchen Rädern wird die Abschreckung jedoch in der Masse vorgenommen.Railway wheels, regardless of whether they are conventional Type or type of brake wheel are made of steels in the UIC 812-3 (UIC: Union Internationale des Chemins de fer). These are carbon steels that 0.48% to 0.70% coal, less than 0.5 silicon, less than 0.9% Manganese, less than 0.3 chromium, less than 0.3% copper, less than 0.08% molybdenum, contain less than 0.3% nickel and less than 0.05% vanadium. The wheels are either normalized a ferritic-pearlitic structure with a tensile strength to get between 600 and 940 MPa, or quenched and tempered, to obtain a ferritic-pearlitic structure, too, but has a tensile strength between 780 and 1050 MPa. In general limited the deterrent on the tread. With some bikes however, the deterrence was done in bulk.

Es wurde ferner vorgeschlagen, Räder aus Stahl vom Typ 25CMSD4 zu schaffen, der abgeschreckt und angelassen wurde, um eine Zugfestigkeit zwischen 1100 und 1200 MPa zu erhalten. Dieser Stahl enthält zwischen 0,26% und 0,29% Kohlenstoff, etwa 1% Mangan, etwa 1% Silicium, etwa 1,1 Chrom und zwischen 0,26% und 0,29% Molybdän. Bei diesem Stahl ist die Struktur in den abgeschreckten Zonen manchmal bainitisch.It has also been proposed to make steel wheels 25CMSD4 type that has been quenched and tempered, to obtain a tensile strength between 1100 and 1200 MPa. This Contains steel between 0.26% and 0.29% carbon, about 1% manganese, about 1% silicon, about 1.1 chromium and between 0.26% and 0.29% molybdenum. With this Steel structure is sometimes bainitic in the quenched zones.

Wenn die Räder abgeschreckt und angelassen werden, findet das Anlassen unabhängig von der verwendeten Stahlsorte bei einer Temperatur unter oder gleich 510°C statt, der maximalen Anlasstemperatur, die eingesetzt werden kann, indem die von der Norm UIC 812-3 festgelegten Bedingungen erfüllt werden, die dazu bestimmt sind, ein befriedigendes Betriebsverhalten zu gewährleisten.When the wheels are quenched and started tempering takes place regardless of the type of steel used at a temperature below or equal to 510 ° C, the maximum tempering temperature, which can be used by those defined by the UIC 812-3 standard Conditions are met which are designed to ensure satisfactory operating behavior guarantee.

Alle diese metallurgischen Lösungen besitzen Nachteile, da die Laufflächen großen Belastungen schlecht standhalten, da die Räder die Schienen zu sehr verschleißen, da die Bremsung Risse auf den Reibflächen der Bremsklötze verursacht oder da im Verbindungsbereich von Felge und Scheibe allmählich Risse auftreten. Diese Beschädigungen des Rads, die sich nicht gegenseitig ausschließen und die durch den Betrieb erzeugt werden, verringern die Lebensdauer des Rades und müssen bekämpft werden.Own all of these metallurgical solutions Disadvantages because of the treads huge Withstand loads poorly because the wheels wear the rails too much because the braking causes cracks on the friction surfaces of the brake pads or there are gradually cracks in the connection area between the rim and the disc occur. This damage of the wheel, which are not mutually exclusive and which operate generated reduce the life of the wheel and must be combated.

Die mechanischen Eigenschaften der auf diese Weise behandelten Räder werden durch starke Bremsungen beeinträchtigt, und zwar insbesondere durch Gefällebremsungen bei Passieren von Pässen in Berggegenden. Daraus ergeben sich Nachteile für gewisse Anwendungen, wie beispielsweise bei dem Gütertransport in manchen Gegenden.The mechanical properties of the wheels treated in this way are affected by heavy braking, in particular by slope stunts when passing passports in Mountain areas. This results in disadvantages for certain applications, such as for example in the transportation of goods in some areas.

Ziel der Erfindung ist es, eine metallurgische Lösung für die Herstellung eines Eisenbahnrades zu schaffen, und zwar insbesondere eines klotzgebremsten Eisenbahnrades und insbesondere eines Bremsenrades, durch die das Betriebsverhalten dieses Rades insbesondere durch Verringerung seiner Empfindlichkeit gegenüber Bremsungen signifikant verbessert wird.The aim of the invention is to provide a metallurgical solution for the manufacture of a railway wheel, in particular a block braked railway wheel and in particular a brake wheel, through which the operating behavior of this wheel is significantly improved, in particular by reducing its sensitivity to braking.

Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Eisenbahnrades, das eine Nabe, eine Felge mit einer Lauffläche und Seitenflächen und eine Verbindungsscheibe zwischen der Nabe und der Felge umfasst, wobei die Dicke der Verbindungsscheibe bezüglich der zwischen den Seitenflächen gemessenen Dicke der Felge beträchtlich reduziert ist, und das aus einem schwach legierten Stahl besteht, dessen Summe der Gehalte an Legierungselementen kleiner als 5% ist und der die folgende chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:
0,2% ≤ C ≤ 0,24%
0,9% ≤ Mn ≤ 1,1%
0,9% ≤ Si ≤ 1,1%
1% ≤ Cr ≤ 1,2%
0,2% ≤ Mo ≤ 0,25%
Ni ≤ 0,3%
Cu ≤ 0,3%
Sn ≤ 0,04%
P ≤ 0,035%
S ≤ 0,035%,
wobei der Rest Eisen und durch die Herstellung entstandene Verunreinigungen ist, und dessen M_S-Punkt über 270°C liegt. Gemäß diesem Verfahren nimmt man an dem Grad eine Abschrekkung und dann ein Anlassen auf eine Temperatur über oder gleich 550°C vor, um mindestens in Nähe der Lauffläche und der Seitenflächen der Felge die folgenden mechanischen Eigenschaften zu erhalten:
860 MPa ≤ Rm ≤ 960 MPa
Rp_0,2 ≥ 700 MPa
K1c ≥ 80 MPa.m^1/2,
und eine ferritisch-perlitische Struktur des Stahls.To this end, the invention relates to a method for producing a railway wheel, which comprises a hub, a rim with a tread and side surfaces and a connecting disk between the hub and the rim, the thickness of the connecting disk relative to the thickness of the rim measured between the side faces is considerably reduced, and which consists of a weakly alloyed steel, the sum of which is the content of alloying elements less than 5% and which has the following chemical composition in percent by weight:
0.2% ≤ C ≤ 0.24%
0.9% ≤ Mn ≤ 1.1%
0.9% ≤ Si ≤ 1.1%
1% ≤ Cr ≤ 1.2%
0.2% ≤ Mo ≤ 0.25%
Ni ≤ 0.3%
Cu ≤ 0.3%
Sn ≤ 0.04%
P ≤ 0.035%
S ≤ 0.035%,
the remainder being iron and impurities resulting from the production, and whose M _S point is above 270 ° C. According to this method, the degree is quenched and then tempered to a temperature above or equal to 550 ° C to obtain the following mechanical properties at least near the tread and side surfaces of the rim:
860 MPa ≤ Rm ≤ 960 MPa
Rp _0.2 ≥ 700 MPa
K1c ≥ 80 MPa.m ^1/2 ,
and a ferritic-pearlitic structure of the steel.

Die Abschreckung ist vorzugsweise auf die Lauffläche und auf die Seitenflächen der Felge beschränkt.The deterrent is preferred on the tread and on the side surfaces the rim is limited.

Das Eisenbahnrad kann insbesondere ein Bremsenrad sein, das heißt ein Rad, bei dem die Seitenflächen der Felge direkt Auflageflächen für Bremsbeläge bilden.The railway wheel can in particular be a brake wheel, that is a wheel where the side faces the rim directly contact surfaces form for brake pads.

Die Erfindung betrifft schließlich ein Eisenbahnrad gemäß Anspruch 4. Ein solches Rad kann insbesondere aus einem Stahl hergestellt sein, bei dem die Summe der Gehalte an Legierungselementen kleiner als 5% ist und der die folgende chemische Zusammensetzung in Gewicht aufweist:
0,2% ≤ C ≤ 0,24%
0,9% ≤ Mn ≤ 1,1%
0,9% ≤ Si ≤ 1,1%
1% ≤ Cr ≤ 1,2%
0,2% ≤ Mo ≤ 0,25%
Ni ≤ 0,3%
Cu ≤ 0,3%
Sn ≤ 0,04%
P ≤ 0, 035%
S ≤ 0,035%,
wobei der Rest Eisen und durch die Herstellung entstandene Verunreinigungen ist, und die mechanischen Eigenschaften mindestens in Nähe der Lauffläche und der Seitenflächen der Felge folgende sind:
860 MPa ≤ Rm ≤ 960 MPa
Rp_0,2 ≥ 700 MPa
K1c ≥ 80 MPa.m^1/2,
wobei diese Eigenschaften nicht durch eine Bremsung, die der Aufrechterhaltung einer Temperatur von 540°C während einer Stunde entspricht, beeinträchtigt werden.Finally, the invention relates to a railway wheel according to claim 4. Such a wheel can in particular be made from a steel in which the sum of the contents of alloying elements is less than 5% and which has the following chemical composition in weight:
0.2% ≤ C ≤ 0.24%
0.9% ≤ Mn ≤ 1.1%
0.9% ≤ Si ≤ 1.1%
1% ≤ Cr ≤ 1.2%
0.2% ≤ Mo ≤ 0.25%
Ni ≤ 0.3%
Cu ≤ 0.3%
Sn ≤ 0.04%
P ≤ 0.035%
S ≤ 0.035%,
the remainder being iron and impurities resulting from the production, and the mechanical properties at least near the tread and the side surfaces of the rim are as follows:
860 MPa ≤ Rm ≤ 960 MPa
Rp _0.2 ≥ 700 MPa
K1c ≥ 80 MPa.m ^1/2 ,
these properties are not affected by braking which corresponds to maintaining a temperature of 540 ° C for one hour.

Die Erfindung wird nun ausführlicher, jedoch nicht begrenzend, unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur beschriebe, die einen halben radialen Schnitt durch ein Bremsenrad zeigt.The invention will now become more detailed, but not limiting, with reference to the accompanying figure Describe a half radial section through a brake wheel shows.

Das Rad, das ein Rotationskörper mit der Achse 1 ist, besitzt eine Nabe 2 mit einer axialen Bohrung 3, die zur Aufnahme einer nicht dargestellten Achse bestimmt ist, eine Felge 4 und eine Verbindungsscheibe 5 zwischen der Felge 4 und der Nabe 2. Die Dicke der Scheibe 5 ist beträchtlich kleiner als die Dicke der Felge 4, wobei diese beiden Dicken parallel zur Achse 1 gemessen werden. Die Felge 4 besitzt einerseits eine Lauffläche 6, die auf einer Seite von einem Wulst 7 gesäumt ist, und andererseits zwei Seitenflächen 8a und 8b, die jeweils eine Reibungsfläche 9a und 9b besitzen, an die zwei Bremsklötze 10a und 10b angelegt werden können. Die Reibungsflächen 9a und 9b sind jeweils von dem mehr am Umfang der Fläche 4 gelegenen Teile 11 durch zwei ringförmige Nuten 12a und 12b getrennt.The wheel, which is a rotating body with the axle 1 has a hub 2 with an axial bore 3 , which is intended to receive an axle, not shown, a rim 4 and a connecting washer 5 between the rim 4 and the hub 2 , The thickness of the slice 5 is considerably smaller than the thickness of the rim 4 , these two thicknesses parallel to the axis 1 be measured. The rim 4 has a tread on the one hand 6 that on one side of a bead 7 is hemmed, and on the other hand two side surfaces 8a and 8b , each with a friction surface 9a and 9b own, to the two brake pads 10a and 10b can be created. The friction surfaces 9a and 9b are each of the more on the perimeter of the area 4 located parts 11 through two annular grooves 12a and 12b Cut.

Wenn das Rad in Betrieb ist, ist die Lauffläche 6 mit einer nicht dargestellten Schiene in Kontakt und trägt die ganze Last. Infolgedessen ist es einer Rollermüdung ausgesetzt. Das Rollen kann mit einem gewissen Schlupf stattfinden, was insbesondere bei der Bremsung der Fall ist, und dieser Schlupf bewirkt Verschleiß. Die Lauffläche muss möglichst gut den Belastungen standhalten, die sich aus diesen Erscheinungen ergeben, die auch ähnliche Erscheinungen auf der Schiene erzeugen, und auch die Schiene muss diesen Erscheinungen standhalten. Damit die Lauffläche der Rollermüdung gut standhält, muss die Elastizitätsgrenze des Stahls in Nähe der Lauffläche, das heißt auf einer gewissen Tiefe unter der Lauffläche, höher als 700 MPa und vorzugs weise höher als 800 MPa sein, und damit sie dem Verschleiß gut standhält, muss die Härte oder die Zugfestigkeit des Stahls höher als 860 MPa sein. Wenn die Härte der Lauffläche jedoch zu hoch ist, wird die Schiene sehr schnell abgenutzt. Auch die Zugfestigkeit des Stahls muss unter 960 MPa und vorzugsweise unter 940 MPa bleiben.When the bike is in operation, the tread is 6 in contact with a rail, not shown, and carries the entire load. As a result, it is subject to scooter fatigue. The roll can take place with some slip, which is particularly the case with braking, and this slip causes wear. The tread must be able to withstand the loads that result from these phenomena, which also produce similar phenomena on the rail, and the rail must also withstand these phenomena. For the tread to withstand the fatigue of the scooter, the elastic limit of the steel in the vicinity of the tread, i.e. at a certain depth below the tread, must be higher than 700 MPa and preferably higher than 800 MPa, and so that it can withstand wear well the hardness or tensile strength of the steel may be higher than 860 MPa. However, if the tread hardness is too high, the rail will wear out very quickly. The tensile strength of the steel must also remain below 960 MPa and preferably below 940 MPa.

Bei der Bremsung durch Andrücken der Klötze 10a und 10b an die Flächen 9a und 9b der Seitenflächen 8a und 8b der Felge erzeugt die Reibung eine sehr hohe örtliche Erhitzung und komplexe Phänomene, die sich in Verschleiß, gegebenenfalls in der Bildung von kleinen brüchigen abgeschrägten Zonen und in der Bildung von Rissansätzen äußern. Ganz vergleichbare Phänomene können auf der Lauffläche durch Reibung des Rads auf der Schiene beispielsweise im Fall einer ungewollten Blockierung des Rads oder einfach im Fall der Bremsung bei Rädern auftreten, die durch auf die Lauffläche einwirkende Klötze gebremst werden. Um die zu schnelle Beschädigung dieser Flächen 9a und 9b und allgemeiner der Flächen, auf denen die Bremskufen oder -klötze reiben, zu vermeiden, muss der Stahl einen M_S-Punkt des Beginns der martensitischen Umwandlung von über 270°C und vorzugsweise über 285°C haben. Um eine schnelle Ausbreitung von Rissen in Nähe dieser Reibungsflächen zu vermeiden, muss der Stahl eine so große Zähigkeit besitzen, dass der K1c-Wert höher als 80 Mpa.m^1/2 ist. Genauer gesagt, wenn man eine Vielzahl von Tests zur Messung des K1c-Werts durchführt, müssen alle Einzelwerte über 70 Mpa.m^1/2 liegen und der Mittelwert muss höher als 80 Mpa.m^1/2 sein.When braking by pressing the blocks 10a and 10b to the surfaces 9a and 9b of the side surfaces 8a and 8b The rim creates a very high local heating and complex phenomena that result in wear, possibly in the friction Formation of small brittle sloping zones and in the formation of cracks. Quite comparable phenomena can occur on the tread due to friction of the wheel on the rail, for example in the event of an unwanted blocking of the wheel or simply in the case of braking on wheels which are braked by blocks acting on the tread. To avoid damaging these surfaces too quickly 9a and 9b and more generally to avoid the surfaces on which the skids or pads rub, the steel must have an M _S point at the start of the martensitic transformation of above 270 ° C and preferably above 285 ° C. In order to prevent cracks from spreading rapidly in the vicinity of these friction surfaces, the steel must have such a toughness that the K1c value is higher than 80 Mpa.m ^1/2 . More specifically, when performing a variety of tests to measure K1c, all of the individual values must be over 70 Mpa.m ^1/2 and the mean value must be higher than 80 Mpa.m ^1/2 .

Die Erfinder haben ferner festgestellt, dass die Temperatur der Felge bei der Bremsung 500°C überschreiten kann und dass die entsprechende Erhitzung der Aufrechterhaltung der Temperatur von 540°C während 1 Stunde entspricht. Deshalb muss die Struktur des Stahls in diesem Teil des Rads so beschaffen sein, dass die mechanischen Eigenschaften durch eine solche Erhitzung nicht beeinträchtigt werden.The inventors also found that the rim temperature during braking exceeds 500 ° C can and that maintaining the appropriate heating the temperature of 540 ° C while Corresponds to 1 hour. Therefore the structure of the steel in this Be part of the wheel so designed that the mechanical properties not be affected by such heating.

Schließlich ist der Verbindungsbereich zwischen der Felge und der Scheibe Belastungen ausgesetzt, die Risse erzeugen können. Zur Begrenzung der Gefahr der Rissbildung in diesen Zonen ist es sehr wünschenswert, dass diese Zonen Kompressionsrestspannungen aufweisen.Finally, the connection area between the rim and the disc exposed to stresses, the cracks can generate. It is very much to limit the risk of cracking in these zones desirable, that these zones have residual compression stresses.

Um diese Eigenschaften zu erhalten, verwendet man einen schwach legierten Stahl, wie er in den Ansprüchen definiert wird, dessen chemische Zusammensetzung im Gewicht höchstens 5% Legierungselemente und weniger als 0,24% Kohlenstoff umfasst. Der Kohlenstoffgehalt ist auf 0,24% begrenzt, um die Bildung von Rissen auf der Oberfläche bei Bremsungen zu vermeiden. Der Kohlenstoffgehalt und die Gehalte an Legierungselementen müssen so gewählt sein, dass man durch Abschreckung eine ferritisch-perlitische Struktur erhält, die nach einem Anlassen auf eine Temperatur von über 550°C gestattet, die oben definierten Eigenschaften zu erhalten. Die Härtbarkeit des Stahls darf vorzugsweise nicht zu hoch sein, damit in der Verbindungszone zwischen der Felge und der Scheibe Kompressionsrestspannungen erhalten werden können. Diese Restspannungen können nur durch eine partielle Abschreckung der Felge erhalten werden, die die Scheibe nicht betrifft.To get these properties, one uses a weakly alloyed steel as defined in the claims whose chemical composition in weight is at most 5% alloying elements and less than 0.24% carbon. The carbon content is limited to 0.24% to prevent the formation of Cracks on the surface Avoid braking. The carbon content and the levels Alloy elements must so chosen be that by quenching a ferritic-pearlitic structure gets which, after tempering to a temperature above 550 ° C, allows the above defined Get properties. The hardenability of the steel should preferably not be too high, so that in the connecting zone between residual compression of the rim and the disc can be obtained can. These residual voltages can can only be obtained by partially quenching the rim, that doesn't affect the disc.

Der Stahl besitzt in Gewicht die folgende chemische Zusammensetzung:

– 0,2% bis 0,24% und vorzugsweise 0,205% bis 0,235% Kohlenstoff, um eine ausreichende Elastizitätsgrenze, eine nicht zu hohe Festigkeit und einen ausreichend hohen Ms-Punkt zu erhalten;
– 0,9% bis 1,1% und vorzugsweise 0,95% bis 1,03% Mangan, um eine ausreichende Härtbarkeit zu erhalten, ohne dass diese zu hoch ist,
– 0,9% bis 1,1% und vorzugsweise 0,95% bis 1,03% Silicium, da dieses Element die Verschleißfestigkeit verbessert, in zu großer Menge jedoch den Stahl brüchig macht; 1% bis 1,2% und vorzugsweise 1,05% bis 1,13% Chrom, um die Härtbarkeit zu verbessern und ein ausreichendes Verhältnis Re/Rm zu erhalten;
– 0,2 bis 0,25% und vorzugsweise 0,22% bis 0,25% Molybdän, um ein Anlassen auf eine Temperatur über 550°C zu gestatten, ohne dass die Härtbarkeit zu sehr erhöht wird, um insbesondere die Bildung einer Bainität in den abgeschreckten Zonen zu vermeiden; wobei der Rest Eisen und durch die Herstellung entstandene Verunreinigungen und Rückstände ist.

The steel has the following chemical composition in weight:

0.2% to 0.24% and preferably 0.205% to 0.235% carbon in order to obtain a sufficient elastic limit, a not too high strength and a sufficiently high Ms point;
0.9% to 1.1% and preferably 0.95% to 1.03% manganese in order to obtain sufficient hardenability without being too high,
- 0.9% to 1.1% and preferably 0.95% to 1.03% silicon, since this element improves the wear resistance but in too large an amount makes the steel brittle; 1% to 1.2% and preferably 1.05% to 1.13% chromium in order to improve the hardenability and to obtain a sufficient ratio Re / Rm;
0.2 to 0.25% and preferably 0.22 to 0.25% molybdenum to allow tempering above 550 ° C without increasing the hardenability too much, in particular to form a bainity to avoid in the quenched areas; the rest being iron and impurities and residues resulting from the production.

Die Rückstände sind insbesondere Nickel und Kupfer, deren Gehalte vorzugsweise unter 0,3% und noch besser unter 0,2% bleiben müssen.The residues are especially nickel and Copper, the contents of which are preferably below 0.3% and even better below 0.2% must remain.

Die Verunreinigungen sind insbesondere Zinn, dessen Gehalt vorzugsweise unter 0,04% und noch besser unter 0,025 bleiben soll, Phosphor, dessen Gehalt vorzugsweise unter 0,035% und noch besser unter 0,02% bleiben soll, und Schwefel, dessen Gehalt vorzugsweise unter 0,035% und noch besser unter 0,02% bleiben soll.The contaminants are especially tin, the content of which is preferably below 0.04% and more preferably below 0.025 should remain, phosphorus, the content of which is preferably below 0.035% and better still remain below 0.02%, and sulfur, its content should preferably remain below 0.035% and even better below 0.02%.

Das Rad wird durch Heißschmieden einer Stahlluppe gemäß dem Stand der Technik hergestellt und wird dann einer thermischen Abschreck- und Anlassbehandlung unterzogen.The wheel is hot forged a steel group according to the state technology and is then subjected to a thermal quench and subjected to tempering treatment.

Die Abschreckbehandlung wird nach Erhitzung des Rades über den AC₃-Punkt des Stahls durch schnelle Abkühlung beispielsweise mit Wasser durchgeführt. Die Abkühlung mit Wasser kann das gesamte Rad betreffen, vorzugsweise werden nur die Umfangsteile der Felge, das heißt die Lauffläche und die Seitenflächen, mit Wasser gekühlt. Durch eine partielle Abschreckung kann man nämlich in dem Verbindungsbereich zwischen Felge und Scheibe Kompressionsrestspannungen erzeugen. Nach der partiellen Abschreckung lässt man das Rad sich durch die Luft fertig abkühlen. Die partielle Abschreckung kann vorteilhafterweise an dem vertikal ange ordneten und sich auf seiner Achse drehenden Rad durchgeführt werden, wobei die Bespülung auf den unten befindlichen Teil der Felge konzentriert wird. Die partielle Abschreckung kann dazu führen, dass man in Nähe der Lauffläche und der Seitenflächen eine bainitische Struktur erhält, und zwar in einer Zone, die beispielsweise dem in 1 schraffierten Teil entspricht. Das Auftreten von Bainität wird vermieden, indem die chemische Zusammensetzung entsprechend eingestellt wird und insbesondere der Molybdängehalt auf höchstens 0,25% begrenzt wird.The quenching treatment is carried out after the wheel has been heated above the AC ₃ point of the steel by rapid cooling, for example with water. The cooling with water can affect the entire wheel, preferably only the peripheral parts of the rim, that is to say the tread and the side surfaces, are cooled with water. Partial quenching can cause residual compression stresses to be generated in the connection area between the rim and the disc. After the partial deterrence, the bike is allowed to cool completely through the air. The partial deterrence can advantageously be carried out on the vertically arranged wheel rotating on its axis, the irrigation being concentrated on the lower part of the rim. Partial quenching can result in a bainitic structure in the vicinity of the tread and the side surfaces, in a zone, for example, that in 1 hatched part corresponds. The occurrence of bainity is avoided by adjusting the chemical composition accordingly and in particular by limiting the molybdenum content to a maximum of 0.25%.

Nach dem Abschrecken nimmt man ein Anlassen auf eine Temperatur über 550°C während einer Zeit vor, die vorzugsweise zwischen 0,5 und 3 Stunden beträgt, wobei die Anlasstemperatur jedoch vorzugsweise unter 600°C bleiben soll. Ein Anlassen auf eine so hohe Temperatur gestattet es, mechanische Eigenschaften zu erhalten, die gegenüber den durch die Bremsung erzeugten Erhitzungen wenig empfindlich sind.After quenching you take one Tempering to a temperature above 550 ° C during one Time before, which is preferably between 0.5 and 3 hours, wherein however, the tempering temperature should preferably remain below 600 ° C should. Tempering to such a high temperature allows mechanical Get properties that are opposite to those caused by braking generated heats are not very sensitive.

Claims

A method of manufacturing a railway wheel comprising a hub, a rim with a tread and side surfaces and a connecting washer between the hub and the rim, the thickness of the connecting washer being considerably reduced with respect to the thickness of the rim measured between the side surfaces, and that from one weakly alloyed steel, the sum of which is the content of alloying elements less than 5% and which has the following chemical composition in weight: 0.2% ≤ C ≤ 0.24% 0.9% ≤ Mn ≤ 1.1% 0, 9% ≤ Si ≤ 1.1% 1% ≤ Cr ≤ 1.2% 0.2% ≤ Mo ≤ 0.25% Ni ≤ 0.3% Cu ≤ 0.3% Sn ≤ 0.04% P ≤ 0.035 % S ≤ 0.035%, the remainder being iron and impurities resulting from the production, and whose M _S point is above 270 ° C, at least partially quenching the wheel and tempering to a temperature above 550 ° C so that the mechanical properties of the steel are deterred after tempering and tempering at least in the vicinity of the outer surfaces of the rim are such that 860 MPa ≤ Rm ≤ 960 MPa Rp _0.2 ≥ 700 MPa K1c ≥ 80 MPa.m ^1/2 , and the structure of the steel is ferritic-pearlitic.

A method according to claim 1, characterized in that the quenching on the tread and on the side surfaces of the Rim limited is.

A railway wheel comprising a hub, a rim with a tread and side surfaces and a connecting disc between the hub and the rim, the thickness of the connecting disc being considerably reduced with respect to the thickness of the rim measured between the side surfaces, and which is made of a weakly alloyed steel , the sum of which is the content of alloying elements less than 5% and which has the following chemical composition in weight: 0.2% ≤ C ≤ 0.24% 0.9% ≤ Mn ≤ 1.1 0.9% ≤ Si ≤ 1.1% 1% ≤ Cr ≤ 1.2% 0.2% ≤ Mo ≤ 0.25% Ni ≤ 0.3% Cu ≤ 0.3% Sn ≤ 0.04% P ≤ 0.035% S ≤ 0.035% , the rest being iron and impurities resulting from the production, and whose M _S point is above 270 ° C, and that at least in the vicinity of the outer surfaces of the rim, the structure of the steel is ferritic-pearlitic and the mechanical properties of the steel are that 860 MPa ≤ Rm ≤ 960 MPa Rp _0.2 ≥ 700 MPa K1c ≥ 80 MPa.m ^1/2 , but these properties are not impaired by braking, which corresponds to maintaining a temperature of 540 ° C for 1 hour.

Railway wheel according to claim 4, characterized in that it is a brake wheel in which the side surfaces of the rim directly form contact surfaces for brake pads.