NO167468B - Jernbanehjul. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et jernbanehjul med løpebane og hjulflens der visse deler av flensen og/eller løpebanen er herdet.

Innsiden av hjulflensen på hjul og hjulringer (helhjul eller hjul med påkrympede hjulringer) for skinnegående kjøretøyer kan slites ned fort på grunn av den gjentatte glidning mot skinnene.

Det er tidligere kjent å utføre jernbanehjul med varmherdede flenser, og herdingen omfatter da hele flensen. Således beskriver eksempelvis DE patentskrift 971 761 herding av løpebanen for et jernbanehjul, men det er her ikke nevnt noe om fordelingen av denne herding til forskjellige deler av banen.

Ulempen ved sådanne hjul er at temperaturen ved varmherdingen blir ujevn i hjulet, hvilket setter det gode resultat i fare. Et problem ved sådan varmherding er også at det oppstår overgangssoner til uherdede deler av hjulet, og at avskalling og/eller sprekkdannelse lett kan oppstå i disse overgangssoner.

En løsning på disse og andre hermed sammenhengende problemer er vist i norsk utlegningsskrift nr. 154 992 som beskriver et jernbanehjul der den del av flensen som er rettet mot løpebanen, i det minste delvis er hardgjort ved en tempe-ratur under 600°C.

Den foreliggende oppfinnelse utgjør en alternativ løsning av det ovenfor angitte problem. Et jernbanehjul ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den mot løpebanen rettede del av flensen og deler av løpebanen er laserherdet slik at friksjonen mot skinnene blir stor i løperetningen og liten i hjulets sideretning.

Ved konvensjonell herding av flens og løpebane på jernbanehjul blir herdingen rotasjonssymmetrisk. Med laserherdingen kan deler av løpebanen (og eventuelt flensen) herdes på en ikke rotasjonssymmetrisk måte, slik at man kan oppnå den nevnte virkning at friksjonen mot skinnene blir stor i løpe-retningen og liten i hjulets sideretning.

Herdingen kan gjøres fullstendig eller partiell. En fordel er at herdingen kan skje direkte i forbindelse med den mekaniske bearbeidelse (dreiing eller omdreiing) av hjulbanen. På grunn av laserstrålens konsentrasjon kan herdedybde og herdespredning varieres i høy grad. Tilført energi pr. flateenhet og tidsenhet er lett å styre, og herdesjiktets dybde kan lett avpasses til produktets krav til hardhet og slitestyrke.

Omherding kan lett skje i forbindelse med oppretting eller omdreiing, og oppfinnelsen kan tilpasses både ved hel-li jul og ved hjul med påkrympede ringer. Også løpebanen kan herdes helt eller delvis. Det er i og for seg kjent å benytte laserherding i andre forbindelser, eksempelvis i forbindelse med tannhjul (GB patentsøknad 2 028 381 A). Her er det imidlertid bare spørsmål om å øke slitestyrken, og ikke noen løsning på friksjonsproblemer ved jernbanehjul.

Anordninger for laserherding finnes på markedet i en rekke fabrikater.

Ved en foretrukket utførelsesform er herdedybden variert mellom forskjellige deler av den mot løpebanen rettede del av flensen og eventuelt løpebanen.

Ved en ytterligere, foretrukket utførelsesform er små, adskilte partier av løpebanen laserherdet. Dette gir stor låselengde for hjulet.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen hvis ene figur viser en del av et jernbanehjul.

På figuren er vist en del av et helhjul, men oppfinnelsen kan også anvendes på påkrympede hjulringer. Hjulets steg er vist ved 1 og hjulringen ved 2. Hjulet er forsynt med en løpebane 4 og en flens 3. Partiet A fra flensens 3 topp, eller deler av dette parti, samt eventuelt løpebanen 4 eller deler av denne, er laserherdet. I det mest utstrakte tilfelle er hele det nevnte flensparti A og løpebanen 4 laserherdet (se B). Flensens 3 bakside C etterlates uherdet, da man ellers ville risikere skader på flensen ved hjulets gange over veksler etc.

Man kan utføre den nevnte laserherding i forbindelse med dreiing, og ikke minst ved oppretting eller omdreiing av hjulets løpebane og eventuelt flens, og dette er særlig fordel-aktig i det sistnevnte tilfelle, da jo ellers herdede deler av hjulet ville bli bortarbeidet.

Ved laserherding kan man på grunn av strålens konsentrasjon variere herdedybde og herdespredning i høy grad. Laserherdingen kan skje i forbindelse med dreiing eller omdreiing, eller umiddelbart etter denne operasjon. Man varie-rer herdedybde henholdsvis herdespredning eksempelvis ved styring av tilført energi pr. flateenhet og/eller tidsenhet, og man kan således avpasse eksempelvis herdesjiktets dybde til produktets krav til hardhet og slitestyrke.

Man kan også herde små, adskilte partier, og eksempelvis gi disse større utstrekning i sideretningen enn i rota-sjonsretningen. På denne måte oppnås stor friksjon i løpe-banens bevegelsesretning og liten friksjon i sideretningen, hvilket gir god levetid for hjulet. Dette er av spesiell verdi ved lokomotivhjul. Avstanden mellom lasersveiseanord-ningen og overflaten kan varieres, eksempelvis for å styre herdingsgraden. Man bør hensiktsmessig innstille laseranordningen vinkelrett på flaten, men også dette kan varieres. Man kan også variere laseranordningens sideforflytningsretning med det formål å variere herdedybde eller herdeutstrekning. Man kan også la laserstrålen reflekteres mot et speil og således styre herdingen ved dreining eller forflytning av det nevnte speil. Avstanden mellom laseranordningen og overflaten kan varieres fra null til større avstander, men i det sistnevnte tilfelle får man imidlertid visse tap på grunn av luftoppvar-ming.

Delen A på figuren skal således være hard, men for øvrig skal flensoverflaten ikke herdes. I visse tilfeller herdes som nevnt også løpebanen eller deler av denne. Delen C av flensen skal ikke herdes. Man kan anordne spesielt stor herdedybde der slitasjen er stor, men man bør imidlertid ikke herde hele løpebanens overflate, for da kommer hele løpebanen til å stå under strekkspenning.

Som materiale for det nevnte jernbanehjul kan alle forekommende stålmaterialer for skinnegående kjøretøyer benyttes.

1. Jernbanehjul med løpebane og hjulflens der visse deler av flensen og/eller løpebanen (4) er herdet, KARAKTERISERT VED at den mot løpebanen rettede del (A) av flensen og deler av løpebanen er laserherdet slik at friksjonen mot skinnene blir stor i løperetningen og liten i hjulets sideretning. 2. Jernbanehjul ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at herdingen er utført i forbindelse med hjulbanens bearbeidelse (dreiing). 3. Jernbanehjul ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at herdedybden er variert mellom forskjellige deler av den mot løpebanen rettede del av flensen og eventuelt løpebanen. 4. Jernbanehjul ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at herdedybden er variert ved styring av tilført energi pr. flateenhet eller tidsenhet. 5. Jernbanehjul ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at små, adskilte partier av løpebanen er laserherdet. 6. Jernbanehjul ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at de adskilte, herdede partier har større utstrekning i sideretningen enn i løperetningen. 7. Jernbanehjul ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at flensens utside ikke er hardgjort.