RU2389805C1 - Procedure for laser treatment of surface of roll and crest of railroad wheel pairs - Google Patents

Procedure for laser treatment of surface of roll and crest of railroad wheel pairs Download PDF

Info

Publication number
RU2389805C1
RU2389805C1 RU2008145842/02A RU2008145842A RU2389805C1 RU 2389805 C1 RU2389805 C1 RU 2389805C1 RU 2008145842/02 A RU2008145842/02 A RU 2008145842/02A RU 2008145842 A RU2008145842 A RU 2008145842A RU 2389805 C1 RU2389805 C1 RU 2389805C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
crest
wheel pair
laser beam
hardening
Prior art date
Application number
RU2008145842/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Андреевна Тимакова (RU)
Елена Андреевна Тимакова
Лев Александрович Чкалов (RU)
Лев Александрович Чкалов
Игорь Михайлович Шестернин (RU)
Игорь Михайлович Шестернин
Федор Иванович Бакланов (RU)
Федор Иванович Бакланов
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority to RU2008145842/02A priority Critical patent/RU2389805C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2389805C1 publication Critical patent/RU2389805C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: wheel pair is installed and fixed in rotating facility. Matte coating eliminating reflection of laser beam is applied on surface subject to treatment with CO2-laser. Focusing system is adjusted so, that diametre of laser radiation spot corresponds to a chosen mode. Required rates of wheel pair rotation and laser beam transfer are set by means of program controlled device. Compressed air blows off a flare of products of combustion into exhaust ventilation; laser treatment is carried out under a chosen mode to obtaining geometry of paths of laser strengthening eliminating melting zones of thermal effect and mutual overlapping of laser strengthening paths.
EFFECT: increased wear resistance of roll surface and crest of wheel pair due to increased hardness and due to obtaining high dispersed structure of strengthened zone.
1 dwg

Description

Изобретение относится к способам упрочнения рабочих поверхностей деталей и узлов из различных марок стали, работающих в условиях трения-износа, а именно к способам лазерной обработки поверхностей катания и гребня железнодорожных колесных пар.The invention relates to methods for hardening the working surfaces of parts and assemblies of various steel grades operating under friction-wear conditions, and in particular to methods for laser processing of rolling surfaces and rail wheel flange flanges.

Из уровня техники известен способ упрочнения стальных колес, описанный в авторском свидетельстве SU 1693094 А1, 23.11.1991. В данном способе проводят термическую обработку обода, армирование слоя, прилегающего к поверхности катания колеса в радиальном направлении, причем на поверхности катания выполняют глухие отверстия, стенки которых обладают твердостью, превосходящей твердость материала, в котором они выполнены. Однако данный способ упрочнения стальных колес не обеспечивает необходимой износостойкости.The prior art method of hardening steel wheels described in the copyright certificate SU 1693094 A1, 11.23.1991. In this method, the rim is heat-treated and the layer adjacent to the wheel surface is radially reinforced, and blind holes are made on the surface of the wheel, the walls of which have a hardness exceeding the hardness of the material in which they are made. However, this method of hardening steel wheels does not provide the necessary wear resistance.

В качестве прототипа принят способ упрочнения стальных колес, описанный в авторском свидетельстве RU 2127768 С1, 20.03.1999. В данном способе производят термическую обработку поверхности профиля катания колеса и ее армирование элементами жесткости, обладающими твердостью, превосходящей твердость материала, в котором элементы жесткости выполнены в виде дорожек, причем дорожки, опоясывающие поверхность профиля катания колеса, выполняют разомкнутыми и со смещением мест разрыва дорожек между собой, при этом соотношение высоты сечения дорожки к его ширине соответствует 1 к 3-5. Однако данный способ упрочнения стальных колес также не обеспечивает необходимой износостойкости.As a prototype adopted a method of hardening steel wheels described in the copyright certificate RU 2127768 C1, 03/20/1999. In this method, the surface of the wheel profile is heat treated and reinforced with stiffeners having a hardness exceeding the hardness of the material, in which the stiffeners are made in the form of tracks, and the paths encircling the surface of the wheel profile are open and with displacement of the gap between the tracks by itself, while the ratio of the height of the track to its width corresponds to 1 to 3-5. However, this method of hardening steel wheels also does not provide the necessary wear resistance.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, заключается в повышении износостойкости поверхности катания и гребня колесной пары за счет повышения твердости и получения высокодисперсной структуры упрочненной зоны.The technical result that can be obtained from the use of the invention is to increase the wear resistance of the rolling surface and wheel flange by increasing hardness and obtaining a highly dispersed structure of the hardened zone.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе лазерной обработки поверхности катания и гребня железнодорожных колесных пар устанавливают и закрепляют колесную пару в устройстве вращения, поверхность, подлежащую обработке СО2-лазером, подготавливают под лазерное упрочнение путем нанесения специальных матовых покрытий, исключающих возможность отражения лазерного луча, производят настройку фокусирующей системы таким образом, чтобы диаметр пятна лазерного излучения соответствовал выбранному режиму, устанавливают с помощью программно-управляемого устройства необходимые скорости вращения колесной пары и перемещения лазерного луча, включают сжатый воздух для сдува факела продуктов горения в раструб вытяжной вентиляции и производят лазерную обработку поверхности катания и гребня железнодорожной колесной пары на выбранном режиме.The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of laser treatment of the rolling surface and the crest of the railway wheelsets, the wheelset is mounted and fixed in the rotation device, the surface to be treated with a CO 2 laser is prepared for laser hardening by applying special matte coatings that exclude the possibility reflection of the laser beam, adjust the focusing system so that the diameter of the laser spot corresponds to the selected mode, setting ivayut using software-controlled devices required speed of rotation of the wheelset and moving the laser beam include compressed air for blow-off products of combustion flame into the socket and ventilation produce laser treatment of the rolling surface and crest railway wheelset on the selected mode.

На фиг.1 изображена поверхность катания и гребень железнодорожного колеса, упрочненные лазером.Figure 1 shows the rolling surface and the crest of the railway wheel, laser hardened.

Лазерное упрочнение поверхности катания колесной пары осуществляется сканирующим лучом лазера при соблюдении и выдержке значений параметров, обеспечивающих стабильность процесса и получение геометрии дорожек упрочнения без оплавления зоны термического воздействия. Упрочнение производится без взаимного перекрытия дорожек лазерного упрочнения.Laser hardening of the rolling surface of the wheelset is carried out by a scanning laser beam while observing and maintaining the values of the parameters ensuring the stability of the process and obtaining the geometry of the hardening tracks without fusing the heat-affected zone. Hardening is carried out without overlapping paths of laser hardening.

Лазерное упрочнение поверхности катания колесной пары следует производить на специализированном технологическом СО2-лазере в составе с устройством вращения колесных пар.Laser hardening of the rolling surface of the wheelset should be carried out on a specialized technological CO 2 laser with a device for rotating wheelsets.

Настройка диаметра пятна лазерного излучения определяется установкой обрабатываемой поверхности колесной пары на таком расстоянии от фокальной плоскости оптической системы, которому должно соответствовать сечение лазерного луча, имеющего заданный диаметр.The setting of the diameter of the laser spot is determined by the installation of the machined surface of the wheelset at such a distance from the focal plane of the optical system, which must correspond to the cross section of the laser beam having a given diameter.

Процесс лазерного упрочнения поверхности катания колесной пары осуществляется в следующей последовательности:The process of laser hardening of the rolling surface of the wheelset is carried out in the following sequence:

- устанавливается колесная пара в устройство вращения и закрепляется;- a pair of wheels is installed in the rotation device and fixed;

- поверхность, подлежащую обработке, подготавливают под лазерное упрочнение путем нанесения специальных матовых покрытий, исключающих возможность отражения лазерного луча;- the surface to be processed is prepared under laser hardening by applying special matte coatings that exclude the possibility of reflection of the laser beam;

- производится настройка фокусирующей системы таким образом, чтобы диаметр пятна лазерного излучения соответствовал выбранному режиму;- the focusing system is adjusted so that the diameter of the laser spot corresponds to the selected mode;

- устанавливаются с помощью программно-управляемого устройства необходимые скорости вращения колесной пары и перемещения лазерного луча;- set with the help of a software-controlled device the necessary speed of rotation of the wheelset and the movement of the laser beam;

- включается сжатый воздух для сдува факела продуктов горения в раструб вытяжной вентиляции;- compressed air is turned on to blow off the flame of combustion products into the exhaust ventilation bell;

- производится лазерная обработка поверхности колесной пары на выбранном режиме.- laser treatment of the surface of the wheelset is performed in the selected mode.

Claims (1)

Способ лазерной обработки поверхности катания и гребня железнодорожных колесных пар, заключающийся в том, что устанавливают и закрепляют колесную пару в устройстве вращения, поверхность, подлежащую обработке лазером, подготавливают под лазерное упрочнение путем нанесения матовых покрытий, исключающих возможность отражения лазерного луча, производят настройку фокусирующей системы таким образом, чтобы диаметр пятна лазерного излучения соответствовал выбранному режиму, причем для настройки диаметра пятна лазерного излучения определяют такое расстояние от фокальной плоскости оптической системы до обрабатываемой поверхности колесной пары, которому должно соответствовать сечение лазерного луча, имеющего заданный диаметр, устанавливают с помощью программно-управляемого устройства необходимые скорости вращения колесной пары и перемещения лазерного луча, включают сжатый воздух для сдува факела продуктов горения в вытяжную вентиляцию, производят лазерную обработку поверхности катания и гребня железнодорожной колесной пары СО2-лазером на выбранном режиме до получения геометрии дорожек лазерного упрочнения, исключающих оплавление зоны термического воздействия и взаимное перекрытие дорожек лазерного упрочнения. The method of laser treatment of the rolling surface and the crest of railway wheelsets, which consists in installing and fixing the wheelset in a rotation device, the surface to be treated with a laser is prepared for laser hardening by applying matte coatings that exclude the possibility of reflection of the laser beam, the focusing system is set up so that the diameter of the laser spot corresponds to the selected mode, and to set the diameter of the laser spot such a distance from the focal plane of the optical system to the machined surface of the wheel pair, which must correspond to the cross section of the laser beam having a given diameter, set the necessary speed of rotation of the wheel pair and the movement of the laser beam using a software-controlled device, include compressed air to blow off the flame of combustion products in exhaust ventilation to produce laser processing skating surface and crest railway wheelset CO 2 laser on the selected mode until RCV Nia geometry tracks laser hardening precluding reflow heat affected zone and the mutual overlap of paths of laser hardening.
RU2008145842/02A 2008-11-21 2008-11-21 Procedure for laser treatment of surface of roll and crest of railroad wheel pairs RU2389805C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145842/02A RU2389805C1 (en) 2008-11-21 2008-11-21 Procedure for laser treatment of surface of roll and crest of railroad wheel pairs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008145842/02A RU2389805C1 (en) 2008-11-21 2008-11-21 Procedure for laser treatment of surface of roll and crest of railroad wheel pairs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2389805C1 true RU2389805C1 (en) 2010-05-20

Family

ID=42676127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008145842/02A RU2389805C1 (en) 2008-11-21 2008-11-21 Procedure for laser treatment of surface of roll and crest of railroad wheel pairs

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2389805C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534885C2 (en) * 2012-07-13 2014-12-10 Артём Сергеевич Петров Surface hardening of parts wearing surfaces
EA023676B1 (en) * 2012-07-27 2016-06-30 Владимир Владимирович Жарский Method of surface hardening of metal articles by traveling laser beam
CN111979406A (en) * 2020-06-28 2020-11-24 苏州华意铭铄激光科技有限公司 Laser complete equipment for part surface strengthening and remanufacturing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГРИГОРЬЯНЦ А.Г. и др. Технологические процессы лазерной обработки. - М.: изд.-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006, с.301-302. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534885C2 (en) * 2012-07-13 2014-12-10 Артём Сергеевич Петров Surface hardening of parts wearing surfaces
EA023676B1 (en) * 2012-07-27 2016-06-30 Владимир Владимирович Жарский Method of surface hardening of metal articles by traveling laser beam
CN111979406A (en) * 2020-06-28 2020-11-24 苏州华意铭铄激光科技有限公司 Laser complete equipment for part surface strengthening and remanufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2389805C1 (en) Procedure for laser treatment of surface of roll and crest of railroad wheel pairs
US9334546B2 (en) Method and apparatus for treatment of a rail weld
AU2014362928B2 (en) Multi-track laser surface hardening of low carbon cold rolled closely annealed (CRCA) grades of steels
CN102665994A (en) Flash-butt welding method for rail steel
CN104924018A (en) On-site repairing method for large motor rotor large section cracks
CN102121217B (en) Online laser quenching process for strengthening steel rail surface
WO2018033701A1 (en) Additive layer manufacturing
WO2005080686A1 (en) Hardening process using laser in railway applications and relative equipment
Stock et al. Advanced maintenance strategies for improved squat mitigation
TW201934239A (en) Method for reclaiming tool material and tool material
CN108705180A (en) A kind of online weldering repair renovation method of groove profile rail military service damage
RU2421309C1 (en) Method of reclaiming railway track worn-out rolling surfaces without removing track from its bed
CA1318362C (en) Insitu energy beam processing of railroad track and equipment for increasing service lifetime
CN107881498A (en) A kind of railway track laser reinforcing alloyage process
US6168676B1 (en) Rail refurbishing process
EA016135B1 (en) Method for the local fixing of railway wheel-sets
JP2010058575A (en) Bearing device for wheels
RU2693252C1 (en) Repair method of operational damages of railroad head rolling surface
RU2778038C1 (en) Method for thermomechanical hardening of a railway wheel flange
US20230257840A1 (en) Method for laser hardening a substantially cylindrical surface of a workpiece
RU2109613C1 (en) Method of reconditioning of railway wheel flanges
JP6320134B2 (en) Rotor blade, method for forming erosion shield, and rotor blade manufacturing method
US11873873B2 (en) System and method of making an enhanced brake rotor with improved wear resistance
RU2361709C1 (en) Method for welding of pyrolysis furnace pipes in process of repair works performance
RU2430166C1 (en) Procedure for strenghening railroad wheels and railroad wheel with strengthened working surface