FI104269B - Kiskovetureiden ja vaunujen suuria rasituksia kestäviä umpipyöriä ja pyöränrenkaita - Google Patents

Description

104269

Kiskovetureiden ja vaunujen suuria rasituksia kestäviä umpipyöriä ja pyöränrenkaita

Keksintö koskee kiskovetureiden ja vaunujen suuria 5 rasituksia kestäviä umpipyöriä ja pyöränrenkaita, jotka on tehty taotusta, valssatusta, seostetusta teräksestä, joka on täysin nuorrutettu.

Kiskovetureiden umpipyöriä ja pyöränrenkaita valmistetaan ja käytetään nyt esimerkiksi teräksestä, jonka 10 hiilipitoisuudet ovat 0,48 - 0,52 % ja mangaanipitoisuudet 0,75 - 0,80 % UIC-koodin 812-3/V, 5. painos, 01.01.1984 määritysten mukaan.

Pääasiallisesti käytetyn teräksen R7 vetolujuus Rm on 820 - 940 N/mm2, murtovenymä As vähintään 14 % ja ISO-15 U-kokeen lovi-iskutyö (KU) vähintään 15 Nm. Kaikki arvot on määritetty 20 °C:ssa (huoneen lämpötila).

Terästä R7 käytetään edullisesti rautatievaunujen, joilla on suuri akselin kuormitus, tönkkäjarrutetuille umpipyörille.

20 Tunnetuiksi tulleista pyöränmurtumista ja niihin liittyvistä materiaalin tutkimuksista vahingonaiheuttajien selvittämiseksi näillä teräslaaduilla pääteltiin, että mm. UIC-koodin mukaisesti määritettyjen terästen riittämättömät sitkeysominaisuudet tulevat kyseeseen murtumisen ai-: 25 heuttajina.

Myös suurella nopeudella kulkevat kiskoajoneuvot varustetaan UIC-koodin 812-3/V mukaisesta teräksestä R7 valmistetuista pyöristä. Lisääntyneet vaatimukset suuremmista akselikuormituksista, suuremmista nopeuksista, kas-30 vavista jarrukuormitukeista, erityisesti pitkäaikaisissa jarrutuksissa vuoristossa, voivat johtaa pyörien murtumiseen.

Keksinnön tehtävänä oli siten kehittää teräslaatu käytettäväksi kiskovetureiden ja vaunujen suuria rasituk-35 siä kestävissä umpipyörissä ja pyöränrenkaissa, jolla te- 104269 2 räksellä on selvästi korkeampi sitkeyspotentiaali samoissa lujuusominaisuuksissa kuin yleisesti käytetyillä teräksillä, esimerkiksi teräksellä R7, ja joka teräs ennen kaikkea alentaa pyörien murtumisvaaraa myös pitkäaikaisten jarru-5 tusten jälkeen.

Tehtävän ratkaisu tapahtuu patenttivaatimuksissa määritetyllä tavalla.

Valitsemalla kemiallinen koostumus, joka on määrätty spesifisesti perätysten perus- ja lejeeraavan elementin 10 paino-osuuksissa sekä saattoelementeissä, saadaan erittäin puhdas ja erittäin tasalaatuinen teräs. Keksinnön mukaisen lämpökäsittelyn jälkeen saavutetaan lisäksi rakenteen laatu, jolle on tunnusomaista erinomaiset sitkeysominaisuudet lujuuden ollessa suuri, erityisesti myös hyvä värinärasi- 15 tuksenkestävyys.

Keksintö koskee siten umpipyöriin ja pyöränrenkai-siin soveltuvan uudenlaisen materiaalin määrittelyä, joita pyöriä ja renkaita on määrä käyttää kiskoajoneuvoissa, ja tästä materiaalista valmistettujen umpipyörien ja pyörän-20 renkaiden lämpökäsittelyä.

Patenttivaatimusten 1 ja 2 erityispiirteitä luonnehditaan analyysillä, jolla erityisessä hiili-, kromi- ja nikkelipitoisuuden määrityksessään, kun samalla rajoitetaan piipitoisuus, minimoidaan fosfori- ja rikkipitoisuus, 25 muutetaan umpipyörä tai pyöränrengas nuorrutuksen jälkeen, joka käsittää karkaisun ja päästön, materiaalitilaan, joka saavuttaa tai ylittää nykyisin pääasiallisesti käytetyn teräksen R7 lujuusominaisuudet, on teräkseen R7 nähden huomattavasti paremmat sitkeysominaisuudet, erityisesti 30 murtositkeysominaisuudet.

• Erinomaisten sitkeysominaisuuksien saavuttamiseksi vaaditaan sovituksessa kokonaisanalyysiin karkaisua ja päästöä varten patenttivaatimuksessa 3 kuvatun menetelmän tunnuspiirteen mukaiset lämpötila- ja jäähdytysolosuhteet, 35 jotka takaavat tämän ja samalla antavat vastaavasti käsi- 104269 3 tellyille umpipyörille ja pyöränrenkaille vähimmäislujuudet, jollaiset esimerkiksi UIC-koodi vaatii teräksestä R7 valmistetuille pyörille.

Tähän asti käytettyjä UIC-koodin mukaisia ferriit-5 tis-perliittisiä hiili-mangaani-teräksiä ei voida mainittavasti edelleenkehittää niiden sitkeysominaisuuksien suhteen. Perustavat parannukset täytyy siksi määrätä teräs-analyysissä, jolloin luonnollisesti tuli ottaa huomioon korkea puhtausaste, homogeenisuus ja mahdollisimman iso-10 trooppiset ominaisuudet. Mitatut murtositkeysominaisuudet vaativat siten ylläpidettävät vähimmäisvetolujuudet huomioon ottaen, kun luovutaan ferriittis-perliittisistä teräksistä, teräksen, jolla on hyvä läpinuorrutettavuus ja hie-nokiteinen, homogeeninen nuorrutusrakenne. Tietyt määrät 15 stabiileja karbideja vaikuttavat positiivisesti ylikuumen-nustunnottomuuteen. Pyritty korkea kestovierintälujuus ja vähäinen herkkyys väsymiskulumisen suhteen on toteutettu yhdessä rakennetilan, lujuuden ja sitkeyden avulla. Tämä on johdettavissa keksinnön mukaisesta kemiallisesta ana-20 lyysistä ja siitä määritetystä lämpökäsittelystä.

Teräslejeeringissä voidaan sallia olevan aina 1,50 paino-%:n Cr-pitoisuuksia, aina 0,60 paino-%:n Mo-pitoi-suuksia ja aina 1,20 paino-%:n Ni-pitoisuuksia. Mahdollisuuksien mukaan tulee kuitenkin pyrkiä patenttivaatimuk-.* 25 sessa 2 annettuihin Cr-, Mo- ja Ni-pitoisuuksiin.

Karkaisumenetelmä ja senjälkeinen päästö nuorrutus-tarkoitusta varten on pääasiallisesti tunnettu. Se toimii ennen kaikkea sitkeysominaisuuksia parantavasti tietyissä pyrityissä lujuusominaisuuksissa. Pyörien ja pyöränrenkai-30 den erityinen lämpökäsittely ottaa lisäksi huomioon valmiin pyörän ja pyöränrenkaan vierintälujuuden, väsymisku-lumiskestävyyden ja ylikuumenemistunnottomuuden positiivisen vaikutuksen. Sen mukaisesti tulee ottaa huomioon riittävän korkeat lämpötilat homogeenisen γ-sekakidefaasin 35 lämpötila-alueella, äkillinen äkkijäähdytys karkaisulämpö- 104269 4 tilasta, edullisesti vedessä, ja sitä seuraava lämmittäminen suhteellisen korkeaan päästölämpötilaan. Lämpökäsittelyn ohjearvoina tulee pitää seuraavia arvoja:

Karkaisu: 850 - 950 °C, tämän jälkeen äkkijäähdytys vedes-5 sä tai öljyssä huoneen lämpötilassa (noin 20 °C), Päästö: 600 - 680 °C, tämän jälkeen hidas jäähdyttäminen ilmassa huoneen lämpötilassa (noin 20 °C).

Lämpökäsittelyarvojen määräämisessä tulee erikoistapauksessa ottaa huomioon myös rakenteen osat mitat ja 10 määräämistä voidaan siten erikoistapauksessa vähäisesti muuttaa.

Keksinnön mukaisen materiaalin mekaanis-teknologis-ten ominaisuuksien tulisi huoneen lämpötilassa tehdyn lämpökäsittelyn jälkeen saavuttaa seuraavat arvot: 15 Vetoraja (0,2 venymisraja) RPo_ 2 vähintään 590 N/mm2

Vetolujuus R,, vähintään 850 N/mm2

Murtovenymä A5 vähintään 16 %

Lovi-iskutyö 20 (ISO-V-koe) Ay vähintään 34 Nm

Murtositkeys Klc vähintään 100 MNm"3/2.

Lovi-iskutyön korkeassa asemassa (Hochlage) Ay,, tulee olla vähintään 65 Nm vielä määritettävässä lämpötilassa.

Claims (3)

104269

1. Kiskovetureiden ja vaunujen suuria rasituksia 5 kestäviä umpipyöriä ja pyöränrenkaita, jotka on tehty taotusta, valssatusta, seostetusta teräksestä, joka on täysin nuorrutettu, tunnettu siitä, että umpipyörien ja pyöränrenkaiden teräksellä on seuraava kemiallinen koostumus painoprosentteina: 10 hiili (C) 0,38 - 0,42 pii (Si) korkeintaan 0,25 mangaani (Mn) 0,40 - 0,60 fosfori (P) korkeintaan 0,012 rikki (S) korkeintaan 0,005 15 kromi (Cr) 1,00-1,50 molybdeeni (Mo) 0,30 - 0,60 nikkeli (Ni) 0,70-1,20 alumiini (AI) 0,015 - 0,040 Typpi (N) korkeintaan 0,008.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia umpipyöriä ja pyöränrenkaita, tunnettu siitä, että umpipyörien ja pyöränrenkaiden teräksen kromipitoisuus (Cr) on 1,00 -1,30 paino-%, molybdeenipitoisuus 0,30 - 0,50 paino-% ja nikkelipitoisuus (Ni) 0,70 - 1,00 paino-%. : 25

3. Menetelmä patenttivaatimuksissa 1 ja 2 määritel lystä teräksestä valmistettujen umpipyörien ja pyöränrenkaiden lämpökäsittelemiseksi, tunnettu siitä, että täydellisen nuorrutuksen saavuttamiseksi lämpökäsittelyssä tehdään seuraavat käsittelyvaiheet: 30. karkaisu lämpötila-alueella 850 - 900 °C ja sen jälkeen . äkillinen jäähdyttäminen vedessä tai öljyssä huoneen läm pötilassa (noin 20 °C), - päästö lämpötila-alueella 600 - 680 °C ja sen jälkeen jäähdyttäminen ilmassa huoneen lämpötilassa (noin 20 °C). 35 1C 4 2 6 9