RU2183223C2

RU2183223C2 - Method of heat treatment of rolling stock wheel flanges

Info

Publication number: RU2183223C2
Application number: RU2000112239A
Authority: RU
Inventors: А.В. Бородин; В.М. Волков
Original assignee: Омский государственный университет путей сообщения
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2002-06-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering, particularly, methods of manufacture of wheel flanges of rolling stock; applicable in heat treatment of members of parts with external surfaces of revolution. SUBSTANCE: heat treatment of wheel flanges is performed by rotating discs. Simultaneously with treatment of working surface of wheel flange by main disc, additional disc is brought to end surface of wheel rim on side of flange in direction perpendicular to end surface of wheel rim. Treatment with friction by two discs ensures deeper heating, obtaining layer with required hardness of larger thickness and formation of hardening structures with low intensity of wear of friction pair - wheel flange-rail. EFFECT: increased depth of hardening of wheel flange working surface and, correspondingly, prolonged service life of wheel. 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу изготовления гребней колес подвижного состава, и может быть использовано для термической обработки элементов деталей с наружными поверхностями вращения. The invention relates to mechanical engineering, in particular to a method for manufacturing wheel flanges of rolling stock, and can be used for heat treatment of parts with external surfaces of rotation.

Известны способы термической обработки обода колеса токами высокой частоты (см., например, Иванов И.А. и др. Повышение выносливости колес скоростного подвижного состава. Локомотивы и их эксплуатация. Сборник трудов ПГУПС, С. -Петербург, 1993, с. 27-31). Увеличение поверхностной твердости гребня колеса способствует снижению интенсивности изнашивания его рабочего профиля. Однако при этом способе температура нагрева поверхности катания и его гребня может значительно отличаться, что обусловлено конструкцией обода. Это приводит к перегреву гребня колеса, что снижает твердость его рабочей поверхности. Способ отличает необходимость использования специальных блоков с индукционными нагревателями и энергетического оборудования, сложность обеспечения ряда технологических параметров, например точность выполнения требуемого воздушного зазора между нижней кромкой индуктора и поверхностями катания колеса и гребня при вращении колесной пары. Указанные особенности способа снижают возможность получения рациональной твердости рабочей поверхности гребня колеса, что приводит к интенсивному изнашиванию. Known methods of heat treatment of the rim of the wheel with high-frequency currents (see, for example, Ivanov I.A. et al. Improving the endurance of wheels of high-speed rolling stock. Locomotives and their operation. Proceedings of PGUPS, St. Petersburg, 1993, p. 27- 31). An increase in the surface hardness of the wheel flange reduces the wear rate of its working profile. However, with this method, the heating temperature of the skating surface and its crest may vary significantly, due to the design of the rim. This leads to overheating of the wheel flange, which reduces the hardness of its working surface. The method is distinguished by the need to use special units with induction heaters and power equipment, the difficulty of providing a number of technological parameters, for example, the accuracy of the required air gap between the lower edge of the inductor and the rolling surfaces of the wheel and flange during rotation of the wheelset. These features of the method reduce the possibility of obtaining a rational hardness of the working surface of the wheel flange, which leads to intensive wear.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ термической обработки трением, который включает обработку рабочей поверхности гребня быстровращающимся диском, обеспечивающую нагрев поверхностного слоя гребня до высоких температур и образование закалочных структур. Скорость нагрева регулируют режимами обработки. Отвод тепла из зоны трения осуществляют принудительно или теплопроводностью вглубь обода колеса. Способ прост, не требует специальных нагревательных устройств, позволяет получить рациональную твердость и структуру рабочей поверхности гребня колеса, снизить износ (см. патент 2096158, В 23 Р 13/00, Бюл. 32 "Способ изготовления гребней колес подвижного состава железных дорог"). The closest technical solution to the proposed method is a method of heat treatment by friction, which includes processing the working surface of the ridge with a rapidly rotating disk, which ensures heating of the surface layer of the ridge to high temperatures and the formation of quenching structures. The heating rate is controlled by the processing modes. Heat is removed from the friction zone by force or by thermal conductivity deep into the wheel rim. The method is simple, does not require special heating devices, allows to obtain a rational hardness and structure of the working surface of the wheel flange, to reduce wear (see patent 2096158, 23 P 13/00, Bull. 32 "Method for manufacturing wheel flanges of railway rolling stock").

Вместе с этим, нагрев трением только рабочей поверхности гребня не обеспечивает достаточной глубины прогрева гребня. Это снижает толщину твердого слоя, получаемого после закалки. Величина этого слоя уменьшается после обточки поверхности катания и рабочей поверхности гребня, что, в свою очередь, снижает срок службы колеса. Along with this, the friction heating of only the working surface of the ridge does not provide a sufficient depth of heating of the ridge. This reduces the thickness of the solid layer obtained after quenching. The size of this layer decreases after turning of the skating surface and the working surface of the ridge, which, in turn, reduces the life of the wheel.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение глубины прокаливания рабочей поверхности гребня и, соответственно, повышения срока службы колеса. The problem to which the invention is directed, is to increase the depth of calcination of the working surface of the ridge and, accordingly, increase the life of the wheel.

Предложенный способ термической обработки гребней колес, включающий обработку рабочей поверхности гребня быстровращающимся диском, нагрев поверхностных слоев до закалочных температур, охлаждение, осуществляют следующим образом. Одновременно с основным диском, взаимодействующим с рабочей поверхностью гребня, обрабатывают торцовую поверхность обода колеса со стороны гребня дополнительным быстровращающимся диском, нагревая гребень колеса до температур, обеспечивающих образование закалочных структур, при этом дополнительный диск перемещают в направлении, перпендикулярном торцовой поверхности обода в зоне, удаленной от поверхности катания колеса на расстояние, равное половине высоты гребня. The proposed method of heat treatment of wheel flanges, including processing the flange working surface with a rapidly rotating disk, heating the surface layers to hardening temperatures, cooling, is as follows. Simultaneously with the main disk interacting with the working surface of the ridge, the end surface of the wheel rim on the side of the ridge is treated with an additional fast-rotating disk, heating the wheel ridge to temperatures ensuring the formation of quenching structures, while the additional disk is moved in the direction perpendicular to the end surface of the rim in the zone remote from the surface of the wheel to a distance equal to half the height of the ridge.

Решение технической задачи поясняется рисунком, на котором представлена схема обработки рабочей поверхности гребня колеса вращающимися дисками. The solution to the technical problem is illustrated in the figure, which shows the scheme of processing the working surface of the wheel flange with rotating disks.

Термическая обработка гребня колеса осуществляется следующим образом. К вращающемуся ободу 1 колеса подводят быстровращающийся диск 2, установленный в шпинделе 3, и создают усилие в направлении, перпендикулярном профилю рабочей поверхности гребня 4. Одновременно к торцовой поверхности 5 обода 1 колеса подводят дополнительный быстровращающийся диск 6, установленный в шпинделе 7, и создают усилие в направлении, перпендикулярном торцовой поверхности гребня. Диск 6 подводят в зону обода, удаленную от поверхности катания колеса на расстояние, равное половине высоты гребня. В зоне контактирования дисков 2 и 6 с поверхностями обода колеса поверхностные слои нагреваются до высоких температур, при этом тепло трения из зоны обработки дополнительным диском обеспечивает более глубокий прогрев гребня и получение слоя с требуемой твердостью большей толщины. Режимами обработки дисков 2 и 6 регулируют также скорость нагрева, а положение поверхности катания, равное половине высоты гребня, обеспечивает лучший нагрев тороидальной поверхности катания. Heat treatment of the wheel flange is as follows. A fast-rotating disk 2, mounted in the spindle 3, is brought to the rotating rim 1 of the wheel, and a force is generated in the direction perpendicular to the profile of the working surface of the ridge 4. At the same time, an additional fast-rotating disk 6, mounted in the spindle 7, is brought to the end surface 5 of the wheel, and a force is created in the direction perpendicular to the end surface of the ridge. The disk 6 is brought into the rim zone, remote from the surface of the wheel at a distance equal to half the height of the ridge. In the contact zone of disks 2 and 6 with the surfaces of the rim of the wheel, the surface layers are heated to high temperatures, while the friction heat from the treatment zone of the additional disk provides deeper heating of the ridge and obtain a layer with the required hardness of greater thickness. The processing modes of the disks 2 and 6 also control the heating rate, and the position of the surface of the skating, equal to half the height of the ridge, provides better heating of the toroidal surface of the skating.

Обработка трением двумя дисками обеспечивает более глубокий прогрев гребня, получение слоя с требуемой твердостью большей толщины, образование закалочных структур с меньшей интенсивностью изнашивания пары трения гребень колеса - рельс. Friction treatment with two disks provides a deeper heating of the ridge, obtaining a layer with the required hardness of greater thickness, the formation of quenching structures with lower intensity of wear of the pair of friction wheel crest - rail.

Claims

A method of heat treating wheel flanges of a rolling stock, comprising treating a flange working surface with a rapidly rotating disk, heating the surface layers to hardening temperatures, cooling, characterized in that simultaneously with the main disk, the end surface of the wheel rim from the flange side is treated with an additional fast rotating disk, heating the wheel flange to temperatures ensuring the formation of quenching structures on the working surface of the ridge, while the additional disk is moved in the direction perpendicular to the end surface of the rim in the area remote from the surface of the wheel at a distance equal to half the height of the ridge.