EA016135B1 - Method for the local fixing of railway wheel-sets - Google Patents
Method for the local fixing of railway wheel-sets Download PDFInfo
- Publication number
- EA016135B1 EA016135B1 EA201000359A EA201000359A EA016135B1 EA 016135 B1 EA016135 B1 EA 016135B1 EA 201000359 A EA201000359 A EA 201000359A EA 201000359 A EA201000359 A EA 201000359A EA 016135 B1 EA016135 B1 EA 016135B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- heating
- wheel
- annular
- carried out
- hardening
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/34—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tyres; for rims
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2221/00—Treating localised areas of an article
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2221/00—Treating localised areas of an article
- C21D2221/10—Differential treatment of inner with respect to outer regions, e.g. core and periphery, respectively
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области эксплуатации железнодорожного транспорта, в частности к способу локального упрочнения железнодорожных колёсных пар или других стальных колёс.The invention relates to the field of operation of railway transport, in particular to a method of local hardening of railway wheel pairs or other steel wheels.
При эксплуатации подвижного состава железнодорожного транспорта происходит сложное и интенсивное взаимодействие колёсных пар с рабочей поверхностью рельсов.During the operation of the rolling stock of railway transport there is a complex and intensive interaction of wheelsets with the working surface of the rails.
В результате многообразного комплекса эксплуатационных факторов в зонах наибольших контактных напряжений колёсных пар с рельсами происходит повышенный износ металла, что приводит к преждевременной выбраковке колёсных пар. Эти зоны называются также зонами опережающего износа. В зависимости от условий эксплуатации износ металла имеет место, прежде всего, на поверхности гребня колёсной пары, а также на поверхности катания.As a result of a diverse set of operational factors in the zones of greatest contact stresses of wheel pairs with rails, increased wear of the metal occurs, which leads to premature culling of wheel pairs. These zones are also referred to as advanced wear zones. Depending on the operating conditions, wear of the metal takes place, first of all, on the surface of the ridge of the wheelset, as well as on the rolling surface.
В соответствии с требованиями по безопасности эксплуатации колёсных пар при износе гребней более 24 и 28 мм для грузовых и пассажирских вагонов требуется проведение их ремонта. Всего допускается проведение не более четырёх ремонтов, после чего колёсные пары становятся не пригодными к эксплуатации и подлежат утилизации. Проведение ремонтных работ приводит в основном к значительному простою подвижного состава и требует больших затрат средств и времени.In accordance with the requirements for the safety of wheelset operation when the ridges are worn over 24 and 28 mm, freight and passenger cars need to be repaired. In total, no more than four repairs are allowed, after which the wheelsets become unusable and must be disposed of. Carrying out repairs leads mainly to significant downtime of rolling stock and is costly and time consuming.
Из вышеизложенного следует, что увеличение ресурса ходимости или эксплуатационного ресурса железнодорожных колёсных пар является чрезвычайно актуальной задачей.From the foregoing it follows that an increase in the service life or operational life of railway wheelsets is an extremely important task.
Из КП 2153008 известен способ локального упрочнения железнодорожных колёсных пар, включающий нагрев рабочей поверхности колеса при пропускании электрического тока через подвижные электроды, прижимаемые к обрабатываемой поверхности под давлением, с помощью которых на рабочей поверхности колеса формируются термообработанные участки в виде полос.From KP 2153008 a method of local hardening of railway wheel pairs is known, including heating the working surface of the wheel by passing electric current through movable electrodes pressed to the surface under pressure, with which heat-treated sections in the form of strips form on the working surface of the wheel.
Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:
1) невозможность получения колёсных пар, имеющих одинаковые характеристики упрочнённых зон, поскольку не указаны режимы их термической обработки. В случае значительного перегрева металла выше точки Ас3 (точка Ас3 определяет в процессе нагрева стали температуру превращения перлитной структуры в аустенитную. Эта температура зависит от химического состава стали и может изменяться от 727 до 911°С. Для проведения закалки стальные детали нагреваются до температур выше точки Ас3 на 20-40°С) локальные зоны изменения структуры будут иметь большие объёмы, что приведёт к высоким остаточным напряжениям в детали. Кроме того, колёсные пары могут иметь высокую твёрдость и одновременно низкую пластичность, что может привести к хрупкому разрушению упрочнённых участков в процессе эксплуатации. В случае недогрева до точки Ас3 желаемого повышения твёрдости металла не произойдёт и заявленный эффект не будет получен;1) the impossibility of obtaining wheel pairs with the same characteristics of hardened zones, since they are not specified modes of heat treatment. In case of considerable overheating of the metal above the Ac 3 (point Ac3 determines during heating steel pearlite structure transformation temperature of austenite. This temperature depends on the chemical composition of the steel and may vary from 727 to 911 ° C. For quenching the steel parts are heated to temperatures above the Ac 3 point by 20–40 ° C) local zones of structure change will have large volumes, which will lead to high residual stresses in the part. In addition, wheel sets can have high hardness and at the same time low ductility, which can lead to brittle fracture of hardened sections during operation. In case of underheating to Ac 3 point, the desired increase in metal hardness will not occur and the claimed effect will not be obtained;
2) не учитывается соотношение твёрдости между рабочими поверхностями колёсных пар и рельсов. Значительное превышение твёрдости колёсных пар может привести к интенсивному преждевременному износу рабочей поверхности рельсов. Такая ситуация обернётся серьёзными материальными потерями;2) the ratio of hardness between the working surfaces of the wheelsets and the rails is not taken into account. A significant excess of the hardness of the wheelset can lead to intense premature wear of the working surface of the rails. This situation will result in serious material losses;
3) не указаны места проведения локального нагрева и его параметры, которые определяют свойства обработанных зон и, следовательно, срок эксплуатации колёс.3) the locations of local heating and its parameters, which determine the properties of the treated zones and, consequently, the life of the wheels, are not indicated.
Из КП 2153007 известен способ локального упрочнения железнодорожных колёсных пар, каждое колесо которой выполнено в виде цилиндрической рабочей поверхности и гребня, сопряжённого с ней радиусом перехода, включающий закалку металла колеса пропусканием электрического тока через вращающийся контактный ролик, прижимаемый к обрабатываемой поверхности под давлением, причём закалку поверхности осуществляют в виде полос.From KP 2153007 a method of local hardening of railway wheelsets is known, each wheel of which is made in the form of a cylindrical working surface and a ridge associated with it a transition radius, including the hardening of the metal of the wheel by passing electric current through a rotating contact roller pressed to the surface to be treated under pressure, and quenching the surface is carried out in the form of strips.
Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:
1) при локальном нагреве до стандартных температур закалки (другие температуры не указаны) имеет место большой теплоотвод в массу колёсной пары. Поэтому в нагреваемой массе металла, расположенной под электродом, не происходят в полной мере фазовые превращения перлитной структуры в аустенитную с последующим её переходом в закалочные мартенситные структуры, что приводит к незначительному увеличению локальной прочности. Режимы охлаждения также не указаны, а от них зависит вид получаемой структуры, определяющий уровень твёрдости;1) in case of local heating to standard tempering temperatures (other temperatures are not indicated), there is a large heat sink to the mass of the wheelset. Therefore, in the heated mass of the metal located under the electrode, the phase transformations of the pearlite structure into the austenitic one do not occur to the full extent, with its subsequent transition to quenching martensitic structures, which leads to an insignificant increase in local strength. The cooling modes are also not indicated, and the type of structure obtained determines the level of hardness;
2) в данном способе не указаны конкретные места, в которых необходимо проводить локальную термическую обработку для увеличения ресурса ходимости колёсной пары. Может случиться так, что полоса закалённого металла окажется на радиусном переходе и притом от гребня к зоне катания, где имеют место наибольшие напряжения в процессе эксплуатации. Или эта зона подвергнется разупрочнению при воздействии на неё температур в диапазоне 650-750°С. В обоих случаях надёжность и эксплуатационный ресурс или ресурс ходимости колёсных пар значительно снизится.2) in this method, specific places are not indicated in which it is necessary to carry out local heat treatment to increase the mileage of the wheelset. It may happen that the strip of hardened metal will be on the radius transition and, moreover, from the ridge to the rolling zone, where the stresses take place during operation. Or this zone will undergo weakening when exposed to temperatures in the range of 650-750 ° C. In both cases, the reliability and operational life or life of the wheelset will be significantly reduced.
Таким образом, использование предложенного способа не позволит производить железнодорожные колёсные пары высокого и стабильного качества, обеспечивающего увеличение эксплуатационного ресурса или ресурса ходимости колёсных пар.Thus, the use of the proposed method does not allow the production of railway wheelsets of high and stable quality, providing an increase in the operational resource or the life of the wheelset.
Задачей изобретения является поэтому увеличение эксплуатационного ресурса или ресурса ходимости железнодорожных колёсных пар.The objective of the invention is therefore an increase in the operational resource or the mileage of the railway wheelsets.
Эта задача решается посредством способа в соответствии с п.1 формулы изобретения.This problem is solved by the method in accordance with claim 1 of the claims.
Поставленная задача решается также посредством того, что в способе увеличения эксплуатационThe task is also solved by the fact that in the method of increasing the operational
- 1 016135 ного ресурса или ресурса ходимости железнодорожных колёсных пар, каждое колесо которой выполнено в виде цилиндрической рабочей части с поверхностью скольжения или поверхностью катания и гребня, сопряжённого с ней радиусным переходом, закалка металла колёсной пары или колеса производится пропусканием электрического тока через вращающийся контактный ролик, прижимаемый к обрабатываемой поверхности под давлением, причём нагрев и закалка поверхности осуществляются в форме одной или нескольких полос. Изобретение характеризуется тем, что нагрев под закалку может производиться на двух кольцевых участках или кольцевых зонах, причём граница первого участка начинается на линии сопряжения радиусного перехода у основания поверхности катания и может распространяться на всю ширину поверхности катания. В предпочтительном варианте выполнения первый кольцевой участок распространяется на ширину примерно 30 мм поверхности катания. Граница второго участка начинается на линии сопряжения радиусного перехода с примыкающей к ней поверхностью гребня и распространяется в предпочтительном варианте на ширину до 35 мм по поверхности гребня. Локальный нагрев в каждой из указанных зон осуществляют в виде одной или нескольких кольцевых полос, причём температура нагрева превышает температуру фазового превращения Ас3 примерно на 60-280°С. Если нагрев происходит вдоль нескольких полос, то промежутки между участками термического влияния каждой полосы составляют в предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере примерно 2-4 мм с каждой стороны зоны нагрева. Скорость вращения колёсной пары составляет при нагреве в предпочтительном варианте выполнения примерно 3,5-15 об/ч.- 1 016135 of the resource or the mileage of the railway wheelsets, each wheel of which is made in the form of a cylindrical working part with a sliding surface or a rolling surface and a ridge associated with it by a radius transition; pressed against the surface to be machined under pressure, with the surface being heated and hardened in the form of one or several bands. The invention is characterized by the fact that heating for quenching can be performed on two annular sections or annular zones, with the boundary of the first section beginning on the connecting line of the radius transition at the base of the rolling surface and can extend to the entire width of the rolling surface. In a preferred embodiment, the first annular portion extends over a width of about 30 mm of the rolling surface. The boundary of the second section begins on the conjugation line of the radius junction with the ridge surface adjacent to it and, in the preferred embodiment, extends to a width of up to 35 mm along the ridge surface. Local heating in each of these zones is carried out in the form of one or more annular bands, and the heating temperature exceeds the temperature of the phase transformation of Ac 3 by about 60-280 ° C. If heating occurs along several strips, then the intervals between the heat-affected areas of each strip are in a preferred embodiment at least about 2-4 mm on each side of the heating zone. The speed of rotation of the wheelset when heated in a preferred embodiment, is about 3.5-15 rev / h.
Полосы нагрева могут быть выполнены в виде сплошных (непрерывистых) или прерывистых кольцевых участков различной конфигурации.The heating bands can be made in the form of continuous (continuous) or discontinuous ring sections of various configurations.
На чертеже показано схематичное детальное изображение взаимодействия железнодорожного колеса колёсной пары с железнодорожным рельсом.The drawing shows a schematic detailed image of the interaction of the railway wheel of the wheelset with the rail.
Анализ зон опережающего износа (зоны наибольших контактных напряжений колёсных пар с рельсами) показал, что в колёсных парах они расположены на двух кольцевых участках. При этом граница первого участка начинается на линии сопряжения радиусного перехода у основания поверхности катания и может располагаться по всей ширине поверхности катания. Граница второго участка начинается на линии сопряжения радиусного перехода с примыкающей к ней поверхностью гребня и распространяется на ширину до 35 мм по поверхности гребня. Эти зоны наибольшего нагружения обозначены на чертеже позицией 4. Что касается рабочей поверхности рельсов (обозначенной позицией 1 на чертеже), то наибольшее локальное упрочнение имеет место на внешней стороне радиусного перехода головки рельса, что обозначено посредством зоны 2 на чертеже. Это объясняется тем, что в результате наката на поверхность катания головки рельса происходит локальное поверхностное упрочнение металла рельса до величины 800 НВ на глубину примерно 0,15-0,20 мм, причём НВ обозначает твёрдость по Бринеллю.Analysis of advanced wear zones (zones of greatest contact stresses of wheel pairs with rails) showed that in wheel pairs they are located on two ring sections. In this case, the boundary of the first section begins at the conjugation line of the radius transition at the base of the rolling surface and can be located across the entire width of the rolling surface. The boundary of the second section begins on the conjugation line of the radius junction with the ridge surface adjacent to it and extends to a width of up to 35 mm along the ridge surface. These zones of greatest loading are indicated by 4 in the drawing. As for the working surface of the rails (indicated by 1 in the drawing), the greatest local hardening takes place on the outer side of the radial transition of the rail head, which is indicated by zone 2 in the drawing. This is explained by the fact that as a result of rolling up to the rolling surface of the rail head, local surface hardening of the rail metal to a value of 800 HB to a depth of about 0.15-0.20 mm occurs, and HB indicates Brinell hardness.
Под воздействием угловой нагрузки колёсной пары или рельса происходит пластичное перемещение упрочнённого поверхностного слоя с поверхности катания рельса на головку рельса, то есть в зону взаимодействия с гребнем колёсной пары или в зону опережающего износа (зону наибольших контактных напряжений). Твёрдость материала колёсной пары 3 на чертеже составляет 280 НВ. В силу сложившегося напряжённого состояния и увеличения локальной прочности металла головки рельса возникает повышенный локальный износ металла колеса. Местами повышенного износа являются: примыкающая к радиусному переходу область гребня и примыкающая к радиусному переходу область поверхности катания. Увеличение локальной твёрдости металла в указанных зонах колеса до 550-800 НВ позволяет значительно увеличить эксплуатационный ресурс или ресурс ходимости колёсных пар при неизменном среднестатистическом износе рельсов.Under the influence of the angular load of the wheelset or rail, there is a plastic movement of the hardened surface layer from the rolling surface of the rail to the rail head, that is, into the zone of interaction with the flange of the wheelset or into the zone of advanced wear (zone of greatest contact stresses). The hardness of the material of the wheel pair 3 in the drawing is 280 HB. Due to the current stress state and the increase in the local strength of the metal of the rail head, increased local wear of the wheel metal occurs. Places of increased wear are: the region of the ridge adjacent to the radius transition and the area of the rolling surface adjacent to the radius transition. An increase in the local hardness of the metal in the indicated areas of the wheel to 550-800 HB allows a significant increase in the operational life or the life of the wheelset with a constant average wear of the rails.
Способ в соответствии с изобретением может быть реализован следующим образом. Колёсные пары устанавливаются на специальную установку, которая имеет механизм вращения и устройство для концентрированного локального нагрева. Установка снабжена датчиками, регистрирующими параметры распределения локальных температурных полей и скорости охлаждения. В комплект установки в качестве опций может также включаться дополнительный источник нагрева, позволяющий при необходимости проводить термический отпуск обработанной зоны.The method in accordance with the invention can be implemented as follows. Wheelsets are installed on a special installation, which has a rotation mechanism and a device for concentrated local heating. The installation is equipped with sensors that record the parameters of the distribution of local temperature fields and cooling rate. An additional heat source may also be included as an option in the installation kit, which allows, if necessary, to conduct thermal tempering of the treated zone.
Концентрированный локальный нагрев может быть произведён, к примеру, с помощью специального электрода. Он может быть выполнен, к примеру, в форме плоского вращающегося ролика, который прижимается к определённой точке поверхности колёсной пары с заданным усилием.Concentrated local heating can be performed, for example, using a special electrode. It can be made, for example, in the form of a flat rotating roller, which is pressed against a certain point on the surface of the wheelset with a given force.
При включении установки колёсная пара начинает вращаться в предпочтительном варианте со скоростью примерно от 3,5 до 15 об/ч. Конкретная скорость вращения выбирается в зависимости от диаметра колёсной пары, ширины рабочей поверхности электродов, параметров нагрева и т.д.When you turn on the installation, the wheel pair starts to rotate in the preferred embodiment, at a speed of about 3.5 to 15 revolutions per hour. The specific rotational speed is chosen depending on the diameter of the wheelset, the width of the working surface of the electrodes, the heating parameters, etc.
Нагрев под закалку производят в предпочтительном варианте одновременно на всех участках колёсной пары, подлежащих термообработке. Если при этом речь идёт об участке, расположенном на гребне, то край этой зоны или этого участка будет начинаться от линии сопряжения радиусного перехода у основания гребня. Ширина этой зоны составляет примерно 35 мм. Если этот участок расположен на цилиндрической части поверхности катания, то край этой зоны будет начинаться на линии сопряжения радиусного перехода с примыкающей к ней поверхностью катания. Эта зона может распространяться на всю ширину поверхности катания. В предпочтительном варианте ширина этой зоны может составлятьHeating for quenching is carried out in a preferred embodiment at the same time in all parts of the wheelset to be heat treated. If in this case we are talking about a section located on the ridge, then the edge of this zone or this section will begin from the conjugation line of the radius junction at the base of the ridge. The width of this zone is approximately 35 mm. If this section is located on the cylindrical part of the rolling surface, then the edge of this zone will begin at the junction line of the radius junction with the adjacent rolling surface. This zone can extend over the entire width of the rolling surface. In a preferred embodiment, the width of this zone may be
- 2 016135 примерно 30 мм.- 2,016,135 approximately 30 mm.
В указанных зонах закалка производится в форме одного или двух кольцевых участков и притом в предпочтительном варианте выполнения по поверхности гребня и на нескольких кольцевых участках, которые могут быть распределены по всей поверхности катания колёсной пары.In these zones, quenching is carried out in the form of one or two ring sections and, moreover, in a preferred embodiment, over the surface of the ridge and on several ring sections that can be distributed over the entire rolling surface of the wheelset.
Линии сопряжения края поверхности катания и гребня с радиусным переходом определяются с помощью универсального шаблона для контроля параметров поверхности катания колёсных пар. Этот шаблон широко используется при определении износа и вертикального подреза гребней колёсных пар.The pairing lines of the edge of the rolling surface and the ridge with a radius transition are determined using a universal template for controlling the parameters of the rolling surface of wheel pairs. This pattern is widely used in determining wear and vertical undercuts of wheel flanges.
Нагрев, происходящий в зоне пятна контакта электрода и заданной поверхности колеса, осуществляется в виде одной или нескольких концентрических полос или кольцевых полос. Температура превышает начало фазового превращения Ас3 примерно на 60-280°С, а скорость вращения колёсной пары составляет примерно 3,5-15 об/ч. При данной температуре и заданной скорости вращения фазовые превращения происходят в указанном объёме наиболее полно. Они обеспечивают во всём заданном объёме наличие мартенситной структуры, характеризующейся высокой твёрдостью, значения которой составляют примерно 550-800 НВ. Глубина участка с такой структурой составляет примерно 3-5 мм, что обеспечивает увеличение ресурса железнодорожных пар примерно в 2,5 раза.Heating that occurs in the area of the contact patch of the electrode and a given wheel surface is carried out in the form of one or several concentric strips or annular strips. The temperature exceeds the beginning of the phase transformation of Ac 3 by about 60-280 ° C, and the speed of rotation of the wheelset is approximately 3.5-15 rev / h. At a given temperature and a given speed of rotation, phase transformations occur in the specified volume most completely. They ensure the presence of a martensitic structure characterized by high hardness throughout the given volume, the values of which are approximately 550-800 HB. The depth of the section with such a structure is about 3-5 mm, which provides an increase in the resource of railway pairs by about 2.5 times.
В объёмах материалов, которые не нагревались до температур фазового превращения, твёрдость металла остаётся на исходном уровне (280 НВ). Это обстоятельство играет очень важную роль в обеспечении высокой надёжности и безопасности эксплуатации железнодорожных колёсных пар, подвергнутых локальному упрочнению. Вязкая матрица, которой является основная часть металла, предотвратит возможное появление и распространение трещин. В случае необходимости последующим локальным нагревом по режиму отпуска можно снять остаточные термические напряжения.In volumes of materials that did not heat up to phase transformation temperatures, the metal hardness remains at the initial level (280 HB). This fact plays a very important role in ensuring high reliability and safety of operation of railway wheelsets, subjected to local strengthening. The viscous matrix, which is the main part of the metal, will prevent the possible occurrence and propagation of cracks. If necessary, subsequent local heating by tempering can remove residual thermal stresses.
При локальном нагреве выше заявленных температур и при последующем быстром охлаждении в рабочей зоне появляется структура игольчатого мартенсита. Она характеризуется очень высокой твёрдостью и хрупкостью. При эксплуатации в таких зонах будет происходить растрескивание металла в упрочнённых зонах. Кроме того, подобный режим эксплуатации приведёт к перегреву больших масс металла, где будут происходить фазовые превращения, что, со своей стороны, приведёт к увеличению значений остаточных напряжений, также способствующих ускоренному трещинообразованию.With local heating above the stated temperatures and with subsequent rapid cooling, the structure of needle martensite appears in the working zone. It is characterized by very high hardness and brittleness. When operating in such zones, cracking of the metal in the hardened zones will occur. In addition, such a mode of operation will lead to overheating of large masses of metal, where phase transformations will occur, which, for its part, will lead to an increase in the values of residual stresses, also contributing to accelerated cracking.
Нагрев ниже указанной температурной границы практически не приведёт к изменению структуры металла в зоне температурного воздействия и не окажет влияния на твёрдость металла колёсной пары. Эксплуатационный ресурс или ресурс ходимости колёсной пары в этом случае увеличится незначительно.Heating below the specified temperature limit will practically not lead to a change in the structure of the metal in the temperature affected zone and will not affect the hardness of the metal of the wheelset. The operational resource or the mileage of the wheelset in this case will increase slightly.
Ещё одной важной характеристикой, определяющей эксплуатационный ресурс или ресурс ходимости железнодорожных колёсных пар, подверженных локальному упрочнению, является глубина упрочнения, в массе которой будет иметь место мартенситная структура. Небольшая глубина примерно до 0,5 мм не позволит получить эффекта в соответствии с изобретением, поскольку она довольно быстро вырабатывается.Another important characteristic that determines the operational resource or the lifetime of railway wheelsets subject to local hardening is the depth of hardening, in the mass of which a martensitic structure will take place. A shallow depth of up to about 0.5 mm will not provide the effect in accordance with the invention, since it is produced quite quickly.
Предложенное локальное упрочнение колёсных пар в зоне опережающего износа может производиться после каждого восстановления геометрии профиля колёсной пары в процессе ремонта.The proposed local hardening of wheelsets in the area of advanced wear can be performed after each restoration of the geometry of the profile of the wheelset in the process of repair.
Пример реализации способа в соответствии с изобретением.An example implementation of the method in accordance with the invention.
Предложенный способ был реализован на партии, состоящей из 12 новых колёсных пар. Химический состав и механические свойства металла колёс характеризуются следующими параметрами.The proposed method was implemented on the party, consisting of 12 new wheel sets. The chemical composition and mechanical properties of the metal wheels are characterized by the following parameters.
Химический состав:Chemical composition:
С = 0,60; 8ΐ = 0,60; Мп = 0,90; Р = 0,035; 8 = 0,030.C = 0.60; 8ΐ = 0.60; Mn = 0.90; P = 0.035; 8 = 0.030.
Механические свойства:Mechanical properties:
предел прочности ОЬ = 980,66 МПа; относительная продольная деформация δ = 10% и ψ = 15%; твёрдость по Бринеллю НВ = 280; ударная вязкость на образцах с И-образным надрезом КСИ = 34,32 Ыт/ст2.tensile strength OB = 980.66 MPa; relative longitudinal strain δ = 10% and ψ = 15%; Brinell hardness HB = 280; impact strength on samples with an I-shaped notch XI = 34.32 Yt / St 2 .
Партия колёсных пар была локально упрочнена с помощью способа в соответствии с изобретением. На описанной выше установке производился нагрев колёсных пар в зоне опережающего износа, как описано выше. Металл указанной зоны нагревался до температуры 1080°С. На этой же установке аналогичным способом проводился термический отпуск при температуре 600°С для снятия остаточных напряжений и улучшения структуры. В результате проделанных операций твёрдость металла в термообработанной кольцевой зоне (зоне опережающего износа) составила 580 НВ. Глубина локального упрочнения термообработанных участков составила 3,8 мм (определялась по образцам микрошлифов). Первоначальная твёрдость рельса составила 320 НВ.A batch of wheel sets was locally strengthened using the method according to the invention. On the installation described above, the wheelset was heated in the zone of advanced wear, as described above. The metal of this zone was heated to a temperature of 1080 ° C. At the same installation, thermal tempering was carried out at a temperature of 600 ° C in a similar way to relieve residual stresses and improve the structure. As a result of the operations performed, the hardness of the metal in the heat-treated annular zone (the zone of advanced wear) was 580 HB. The depth of the local hardening of the heat-treated areas was 3.8 mm (determined from samples of microsections). The initial hardness of the rail was 320 HB.
Обработанные таким образом 12 колёсных пар были установлены на вагоны, входящие в состав экспериментального железнодорожного состава. Вагоны нагружались таким образом, что нагрузка на ось составляла 27 т, что почти в два раза превышало стандартную нагрузку (15 т). Железнодорожный состав ходил по испытательному полигонному кольцу 149000 км в режиме испытательного пробега. В процессе испытательного пробега колёсные пары обследовались. При одинаковом пробеге в обычных колёсных парах величина износа составила 3,5-4 мм, а в упрочнённых колёсных парах величина износа составилаThus processed 12 wheel pairs were installed on the cars that are part of the experimental train. The cars were loaded in such a way that the axle load was 27 tons, which was almost twice the standard load (15 tons). The train went on a test ring 149000 km in the mode of test run. During the test run, the wheelsets were examined. With the same mileage in ordinary wheelsets, the wear rate was 3.5-4 mm, and in hardened wheelsets, the wear rate was
- 3 016135- 3 016135
1,25-1,45 мм, то есть имело место примерно 2,5-кратное уменьшение износа.1.25-1.45 mm, that is, there was about a 2.5-fold decrease in wear.
Согласно изобретению способ локального упрочнения железнодорожных колёсных пар позволяет в 2,5 раза увеличить межремонтный срок эксплуатации колёсных пар за счёт снижения износа металла в местах контакта гребней колёсных пар и примыкающих к ним зон катания колёсных пар (зона опережающего износа) при не изменяющемся износе железнодорожных рельсов. Предложенный способ может быть использован для обработки как новых, так и отремонтированных колёсных пар, используемых на железнодорожном транспорте, в трамваях и в метрополитене, увеличивая межремонтный срок их эксплуатации.According to the invention, the method of local hardening of railway wheel pairs allows a 2.5-fold increase in the overhaul life of wheel pairs by reducing the wear of the metal at the points of contact of the crests of the wheel pairs and the adjacent wheel pair skating zones (leading wear zone) with no change in the wear of the rails . The proposed method can be used to handle both new and repaired wheel sets used in rail transport, trams and in the metro, increasing the turnaround time of their operation.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102007039385A DE102007039385B3 (en) | 2007-08-21 | 2007-08-21 | Method for local consolidation of railway wheel sets |
| PCT/IB2008/002096 WO2009024847A1 (en) | 2007-08-21 | 2008-08-08 | Method for the local fixing of railway wheel-sets |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201000359A1 EA201000359A1 (en) | 2010-08-30 |
| EA016135B1 true EA016135B1 (en) | 2012-02-28 |
Family
ID=40032711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201000359A EA016135B1 (en) | 2007-08-21 | 2008-08-08 | Method for the local fixing of railway wheel-sets |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100200127A1 (en) |
| EP (1) | EP2179067A1 (en) |
| JP (1) | JP2010536646A (en) |
| CN (1) | CN101835912A (en) |
| BG (1) | BG110502A (en) |
| CA (1) | CA2697059A1 (en) |
| DE (1) | DE102007039385B3 (en) |
| EA (1) | EA016135B1 (en) |
| WO (1) | WO2009024847A1 (en) |
| ZA (1) | ZA201001231B (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008016854B4 (en) | 2008-04-02 | 2010-12-30 | NTRus GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Dr. Wladimir Anatoliewitsch Sokolov, Moskau, RU) | Device for the local consolidation of railway wheel sets |
| WO2010097648A1 (en) * | 2009-02-25 | 2010-09-02 | Wladimir Anatoliewitsch Sokolov | Device and method for local fixing of wheelsets of rail vehicles |
| KR101727603B1 (en) | 2015-06-10 | 2017-04-19 | 한국철도기술연구원 | System for increasing friction of rail car on rail |
| CN108839508A (en) * | 2018-07-25 | 2018-11-20 | 安徽工业大学 | A kind of automobile-used rim of high-strength light track and its production technology |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992021782A1 (en) * | 1991-06-03 | 1992-12-10 | Sig Schweizerische Industrie-Gesellschaft | Rail vehicle wheel, process for tempering it and device for implementing the process |
| DE4124644A1 (en) * | 1991-07-25 | 1993-01-28 | Audi Ag | Hardening internal surface of esp. cylinders - using structured rollers to heat surface by electro-resistance heating and movement of roller electrode over workpiece surface |
| RU2153007C1 (en) * | 1999-02-18 | 2000-07-20 | Поляченко Анатолий Васильевич | Method for electric-contact case hardening of parts |
| RU2183223C2 (en) * | 2000-05-15 | 2002-06-10 | Омский государственный университет путей сообщения | Method of heat treatment of rolling stock wheel flanges |
| RU2201975C2 (en) * | 2001-06-09 | 2003-04-10 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Installation for strengthening wheels of railroad transport vehicles |
| US20040041458A1 (en) * | 2002-08-31 | 2004-03-04 | Shin Chirl Soo | Road wheel composition and method for manufacturing road wheel using the same |
| EP1772558A1 (en) * | 2005-10-07 | 2007-04-11 | HEESS GmbH & Co. KG | Apparatus for selective heat treatment of railway wheels |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11271146A (en) * | 1998-03-23 | 1999-10-05 | Toyota Auto Body Co Ltd | Quenching method for steel plate, quenching apparatus usint it and mash seam welding machine |
| RU2153008C1 (en) * | 1999-03-22 | 2000-07-20 | Поляченко Анатолий Васильевич | Method for electric-contact heat treatment of part surfaces |
| JP4423700B2 (en) * | 1999-05-31 | 2010-03-03 | 住友金属工業株式会社 | Railway vehicle wheels with excellent fatigue resistance and wear resistance |
| JP2004315928A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Nippon Steel Corp | High carbon rail vehicle wheel having excellent wear resistance and thermal crack resistance |
-
2007
- 2007-08-21 DE DE102007039385A patent/DE102007039385B3/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-08-08 JP JP2010521494A patent/JP2010536646A/en active Pending
- 2008-08-08 WO PCT/IB2008/002096 patent/WO2009024847A1/en active Application Filing
- 2008-08-08 EP EP08789046A patent/EP2179067A1/en not_active Withdrawn
- 2008-08-08 EA EA201000359A patent/EA016135B1/en not_active IP Right Cessation
- 2008-08-08 CA CA2697059A patent/CA2697059A1/en not_active Abandoned
- 2008-08-08 CN CN200880112521A patent/CN101835912A/en active Pending
- 2008-08-08 US US12/733,239 patent/US20100200127A1/en not_active Abandoned
-
2009
- 2009-10-23 BG BG10110502A patent/BG110502A/en unknown
-
2010
- 2010-02-19 ZA ZA2010/01231A patent/ZA201001231B/en unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992021782A1 (en) * | 1991-06-03 | 1992-12-10 | Sig Schweizerische Industrie-Gesellschaft | Rail vehicle wheel, process for tempering it and device for implementing the process |
| DE4124644A1 (en) * | 1991-07-25 | 1993-01-28 | Audi Ag | Hardening internal surface of esp. cylinders - using structured rollers to heat surface by electro-resistance heating and movement of roller electrode over workpiece surface |
| RU2153007C1 (en) * | 1999-02-18 | 2000-07-20 | Поляченко Анатолий Васильевич | Method for electric-contact case hardening of parts |
| RU2183223C2 (en) * | 2000-05-15 | 2002-06-10 | Омский государственный университет путей сообщения | Method of heat treatment of rolling stock wheel flanges |
| RU2201975C2 (en) * | 2001-06-09 | 2003-04-10 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Installation for strengthening wheels of railroad transport vehicles |
| US20040041458A1 (en) * | 2002-08-31 | 2004-03-04 | Shin Chirl Soo | Road wheel composition and method for manufacturing road wheel using the same |
| EP1772558A1 (en) * | 2005-10-07 | 2007-04-11 | HEESS GmbH & Co. KG | Apparatus for selective heat treatment of railway wheels |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100200127A1 (en) | 2010-08-12 |
| CN101835912A (en) | 2010-09-15 |
| ZA201001231B (en) | 2010-10-27 |
| JP2010536646A (en) | 2010-12-02 |
| EA201000359A1 (en) | 2010-08-30 |
| CA2697059A1 (en) | 2009-02-26 |
| BG110502A (en) | 2010-04-30 |
| EP2179067A1 (en) | 2010-04-28 |
| WO2009024847A1 (en) | 2009-02-26 |
| DE102007039385B3 (en) | 2009-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104060075B (en) | Improve the heat treatment method of rail hardening layer depth | |
| RU2485187C2 (en) | Cooling method of rail welding zone, cooling device for rail welding zone, and weld joint of rail | |
| CA2812905C (en) | Steel for wheel | |
| Zapata et al. | Rolling contact and adhesive wear of bainitic and pearlitic steels in low load regime | |
| Zeng et al. | Influence of solid solution strengthening on spalling behavior of railway wheel steel | |
| JP5531845B2 (en) | Post-heat treatment method near the flash butt weld | |
| Ding et al. | Investigation on the rolling wear and damage properties of laser discrete quenched rail material with different quenching shapes and patterns | |
| CN104087836B (en) | Vanadium Cr microalloying ultra-fine pearlite rail | |
| US20100276955A1 (en) | Treatment of railway wheels | |
| RU2162486C2 (en) | Method for heat treatment of steel rail | |
| JPH09202937A (en) | Wheel for rolling stock excellent in wear resistance and thermal crack resistance and its production | |
| Li et al. | Investigation on rolling sliding wear behavior of wheel steel by laser dispersed treatment | |
| CN108950158B (en) | Heat treatment method for weld joint of eutectoid steel rail and hypereutectoid steel rail | |
| CN109055708B (en) | Heat treatment method for weld joint of eutectoid steel rail and hypereutectoid steel rail | |
| EA016135B1 (en) | Method for the local fixing of railway wheel-sets | |
| Stock et al. | Advanced maintenance strategies for improved squat mitigation | |
| Saeki et al. | Progress and prospects of rail for railroads | |
| JPH11152520A (en) | Production of high strength bainite rail excellent in surface damage resistance and wear resistance | |
| RU2632507C1 (en) | Method of heat treatment of whole-rolled railway wheels | |
| DK2785890T3 (en) | RAIL STEEL WITH A UNIQUE COMBINATION OF WEAR PROPERTIES OF FATIGUE STRENGTH BY ROLLER CONTACT AND weldability | |
| JPH0892645A (en) | High strength rail excellent in fitness with wheel and its production | |
| RU2003705C1 (en) | Method of heat treatment of rails and apparatus for performing the same | |
| RU2124056C1 (en) | Method of heat treatment of steel wheels | |
| Rezende et al. | Characterization of a New Steel for Class D Forged Railway Wheel | |
| KR102108350B1 (en) | Welding base metal for recycling of Railway wheel and method for recycling of Railway wheel using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |