RU2673273C2 - Method for treating the railway transport wheel - Google Patents
Method for treating the railway transport wheel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673273C2 RU2673273C2 RU2017113253A RU2017113253A RU2673273C2 RU 2673273 C2 RU2673273 C2 RU 2673273C2 RU 2017113253 A RU2017113253 A RU 2017113253A RU 2017113253 A RU2017113253 A RU 2017113253A RU 2673273 C2 RU2673273 C2 RU 2673273C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- hardening
- scanning
- profile
- wear
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/78—Combined heat-treatments not provided for above
Abstract
Description
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к повышению долговечности пары «колесо-рельс» за счет многократного упрочнения и может быть использовано на железнодорожных магистралях, в карьерах горнообогатительных, угледобывающих комбинатов.The invention relates to railway transport, in particular, to increasing the durability of a pair of “wheel-rail” due to multiple hardening and can be used on railways, in opencast mines of ore dressing, coal mining plants.
Известен способ, включающий сканирование поверхности металлических изделий с оплавлением поверхности электрической короткой дугой до 1 мм обратной полярности дисковым вращающимся электродом, насыщением расплавленной поверхности ионизированной плазмой электрода и охлаждением расплавленного металла, что повышает износостойкость обрабатываемых деталей [1].A known method, including scanning the surface of metal products with a surface melting by an electric short arc of up to 1 mm reverse polarity with a disk rotating electrode, saturation of the molten surface with ionized plasma of the electrode and cooling of the molten metal, which increases the wear resistance of the machined parts [1].
Недостатком приведенного способа является недостаточная глубина упрочненного слоя, равная 1-2,5 мм при толщине реборды 10-15 мм, что не обеспечивает возможной экономии металла и требуемого безремонтного ресурса работы колесных пар железнодорожного транспорта (далее ЖДГ).The disadvantage of this method is the insufficient depth of the hardened layer, equal to 1-2.5 mm with a flange thickness of 10-15 mm, which does not provide possible metal savings and the required maintenance-free life of the wheelset of railway vehicles (hereinafter referred to as railway).
Известен способ плазменного упрочнения гребней колес ЖДТ, включающий оплавление поверхности с использованием плазмотрона. При плазменном упрочнении формируется весь набор структур мартенситного типа, не обладающих достаточным уровнем пластичности и прочности, что в условиях высокочастотной, пульсирующей пластической деформации в зоне сопряжения колеса с рельсом способствует образованию микротрещин в поверхностном слое, выщербин, сколов, выкрашиванию частиц металла и износу продуктами разрушения всего сопряжения [2]. По этим причинам указанный способ применяется только для упрочнения гребня и не применяется для упрочнения поверхности катания колес подверженных ударным нагрузкам на стыках, выщербинах, стрелочных переводах и т.д.A known method of plasma hardening of wheel flanges of railway vehicles, including surface melting using a plasma torch. In plasma hardening, a whole set of martensitic structures is formed that do not have a sufficient level of ductility and strength, which under conditions of high-frequency, pulsating plastic deformation in the interface zone between the wheel and the rail contributes to the formation of microcracks in the surface layer, cracks, chips, spalling of metal particles and wear by fracture products total pairing [2]. For these reasons, this method is used only for hardening the ridge and is not used for hardening the rolling surface of wheels subject to shock loads at joints, dents, turnouts, etc.
Другим недостатком указанного способа является ограниченный ресурс работы упрочненного слоя в связи с ограниченной глубиной упрочнения 1-2,5 мм, что от толщины гребня составляет всего 3-4%. При указанных недостатках, изнашивающих рельс и колесо, применение разового плазменного упрочнения гребня при его допуске на износ 10-15 мм и толщине 30-35 мм неэффективно, поскольку кроме указанного, общий коэффициент использования металла колес и бандажей не достигает 10% и делает его еще меньше.Another disadvantage of this method is the limited service life of the hardened layer due to the limited hardening depth of 1-2.5 mm, which is only 3-4% of the thickness of the ridge. With these shortcomings that wear the rail and wheel, the use of one-time plasma hardening of the ridge when it is tolerated for wear of 10-15 mm and a thickness of 30-35 mm is inefficient, since in addition to the indicated, the total utilization of the metal of the wheels and tires does not reach 10% and makes it smaller.
Общим недостатком известных способов поверхностного упрочнения (лазерного, плазменного, магнитоплазменного, химико-термического, электродугового) и причиной их ограниченной применяемости является недостаточная глубина упрочненного слоя, не обеспечивающая эффективного использования металла колес и рельсов при однократном упрочнении гребня в пределах его допуска на износ. Другим недостатком является невозможность получения структурных изменении поверхностного слоя, отвечающих одновременно триботехническим требованиям износа поверхности гребня и катания.A common disadvantage of the known methods of surface hardening (laser, plasma, magnetoplasma, chemical-thermal, electric arc) and the reason for their limited applicability is the insufficient depth of the hardened layer, which does not ensure the efficient use of metal wheels and rails with a single hardening of the ridge within its wear tolerance. Another disadvantage is the impossibility of obtaining structural changes in the surface layer that simultaneously meet the tribotechnical requirements of wear on the surface of the ridge and rolling.
Известен «Способ химико-термической обработки поверхности металлических деталей» (далее ХТО), включающий сканирование поверхности с оплавлением электрической короткой дугой с плотностью мощности в дуге 104-105 вт/см2 с локальным объемом V=1,0-150 мм3 с обеспечением единичной площади теплоотвода к объему расплавленного металла, ограниченного этой площадью, в пределах 0,4-4 с временем высокотемпературного воздействия на локальный объем τ=0,02-0,4 сек при отношении шага сканирования к толщине электрода в пределах 0,7-1,2 [3].The well-known "Method of chemical-thermal surface treatment of metal parts" (hereinafter XTO), including scanning the surface with fusion of an electric short arc with a power density in the arc of 10 4 -10 5 W / cm 2 with a local volume of V = 1.0-150 mm 3 providing a unit area of heat removal to the volume of molten metal limited by this area, in the range of 0.4-4 with the time of high-temperature exposure to the local volume τ = 0.02-0.4 sec with the ratio of the scanning step to the electrode thickness in the range of 0.7 -1.2 [3].
Преимуществом способа, принятого за прототип, является стабилизация за счет легирования и высоких скоростей охлаждения (15-20)×103 град/сек первичного аустенита (до 70-80% в оплавленной зоне) с высокой прочностью, пластичностью, вязкостью при отсутствии в структуре карбидов; весь углерод сохраняется в твердом растворе. Электронная микроскопия при увеличении в ×4000 показала наличие большого количества зародышевой фазы глобулярного графита, при увеличениях в ×200000 методом фольг подтверждено наноразмерное строение упрочненной зоны. Известно, что структура дисперсного аустенита играет при износе роль сухой смазки, а включения графита выполняют роль молекулярной смазки. Коэффициент трения и температура в зоне контакта при трении в лабораторных условиях по схеме диск-палец снижались в 3-5 раз. При повторном упрочнении исследования структуры показали проникновение углерода, находящегося в твердом растворе, на большую глубину за счет межграничной диффузии, в отличие от плазменного упрочнения обезуглероживания нижележащего слоя не происходит (см. заключение КБЖд, прилагается).The advantage of the method adopted for the prototype is stabilization due to alloying and high cooling rates (15-20) × 10 3 deg / s of primary austenite (up to 70-80% in the fused zone) with high strength, ductility, and viscosity in the absence of structure carbides; all carbon is stored in solid solution. Electron microscopy with a magnification of × 4000 showed the presence of a large amount of the germinal phase of globular graphite; with magnifications of × 200000, the nanoscale structure of the hardened zone was confirmed by the foil method. It is known that the structure of dispersed austenite plays the role of a dry lubricant during wear, and graphite inclusions act as a molecular lubricant. The friction coefficient and temperature in the contact zone during friction under laboratory conditions according to the disk-finger scheme decreased by 3-5 times. Upon repeated hardening, studies of the structures showed the penetration of carbon in solid solution to a greater depth due to interfacial diffusion, in contrast to plasma hardening, decarburization of the underlying layer does not occur (see the conclusion of CBJd, attached).
Недостатком прототипа является также недостаточная глубина упрочненного слоя (1-2,5 мм), что при допуске на износ гребня 10-15 мм и одноразовом упрочнении не обеспечивает использование возможностей упрочненного металла.The disadvantage of the prototype is also the insufficient depth of the hardened layer (1-2.5 mm), which, when the crest wear tolerance is 10-15 mm and one-time hardening does not provide the use of the hardened metal capabilities.
Задача изобретения – повышение долговечности пары колесо-рельс за счет более полного использования исходного и упрочненного металла при многократном упрочнении поверхности катания и гребня колеса в пределах его допуска на износ, за счет увеличения длительности и пробега безремонтной эксплуатации колесных пар в 2-3 раза, после каждого упрочнения, устранения переточек между упрочнениями, уменьшение приработочного износа с сохранением конформности сопряжения колеса и рельса, полученной в процессе эксплуатации в соответствующем регионе.The objective of the invention is to increase the durability of a pair of wheel-rail due to a more complete use of the source and hardened metal with repeated hardening of the surface of the wheel and wheel flange within its tolerance for wear, by increasing the duration and mileage of maintenance-free operation of wheel pairs by 2-3 times, after of each hardening, elimination of regrinding between hardenings, reduction of running-in wear while maintaining the conformity of the mating of the wheel and rail obtained during operation in the corresponding region .
Указанная задача достигается тем, что способ обработки колеса железнодорожного транспорта включает упрочнение поверхности упомянутого колеса путем сканирования с оплавлением при плотности мощности дуги 104-105 вт/см2, электродом с непрерывно-последовательным проплавлением по ходу сканирования канала тороидальной формы с локальным объемом V=1,0-150 мм3 с обеспечением отношения единичной площади теплоотвода к объему расплавленного металла, ограниченного этой площадью, в пределах 0,4-4, при этом время упомянутого высокотемпературного воздействия на локальный объем составляет в τ=0,02-0,4 сек при отношении шага сканирования к толщине электрода в пределах 0,7-1,2, отличающийся тем, что упрочнение поверхности колеса осуществляют по всей поверхности катания и гребня колеса, при этом копируют геометрию профиля колеса, причем в процессе сканирования с оплавлением получают волновой профиль поверхности колеса в виде гребешков высотой 0,1-0,5 мм, содержащих до 70-80% первичного аустенита, и осуществляют пластическое деформационное упрочнение поверхности колеса в процессе эксплуатации с увеличением удельного давления по гребешкам в 2-10 раз с обеспечением в сопряжении колесо-рельс прямого и обратного γ↔α превращения аустенита в мартенсит.This task is achieved in that the method of processing a railway wheel includes hardening the surface of said wheel by scanning with fusion at an arc power density of 10 4 -10 5 W / cm 2 , with an electrode with continuously sequential penetration along the scanning channel of a toroidal shape with a local volume V = 1,0-150 mm 3 with providing a single heat sink area ratio to the volume of molten metal, this limited area within 0.4-4, wherein during said high alongside a action on the local volume is in τ = 0.02-0.4 sec with the ratio of the scanning step to the electrode thickness in the range of 0.7-1.2, characterized in that the hardening of the surface of the wheel is carried out over the entire surface of the skating and wheel flange, this copies the geometry of the wheel profile, and in the process of scanning with fusion, a wave profile of the wheel surface is obtained in the form of scallops 0.1-0.5 mm high, containing up to 70-80% of primary austenite, and plastic deformation hardening of the wheel surface is carried out during operation with stole cheniem specific pressure of scallops 2-10 times in conjunction with providing the wheel-rail forward and reverse γ↔α transformation of austenite to martensite.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют повторное упрочнение поверхности колеса при выработке упрочненного слоя глубиной 2-3 мм в процессе эксплуатации до появления признаков искажения геометрии профиля колеса, с сохранением конформности к профилю рельса.2. The method according to p. 1, characterized in that the hardening of the surface of the wheel is carried out during the development of a hardened layer with a depth of 2-3 mm during operation until there are signs of distortion of the geometry of the wheel profile, while maintaining conformity to the rail profile.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что осуществляют 2-4 кратное упрочнение поверхности колеса3. The method according to p. 2, characterized in that carry out 2-4 times hardening of the surface of the wheel
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что после 2-4 кратного упрочнения поверхности колеса проводят восстановление поверхности гребня колеса обточкой.4. The method according to p. 3, characterized in that after 2-4 times hardening of the surface of the wheel, the surface of the wheel flange is restored by turning.
Предлагаемая технология осуществления способа позволяет увеличить коэффициент использования металла до 40-50%. От общей массы заготовки 36-40% металла идет в стружку при обточках, на износ расходуется 5-10%, остальные 40-50% выбрасывается в металлолом в виде остаточной толщины, около 20-30% компонентов сплава выгорает при выплавке стали и при переплаве металлолома. Кроме того большие затраты средств и ресурсов связаны с простоями и ремонтами. Каждая колесная пара на тепловозе, в среднем, обтачивается 2,1 раза в год, на электровозе -2,7 раза. Ежегодные потери только на восстановление колесных пар ЖДТ достигли 30 миллиардов рублей.The proposed technology for implementing the method allows to increase the utilization of metal up to 40-50%. Of the total mass of the billet, 36–40% of the metal goes to chips during turning, 5–10% is spent on wear, the remaining 40–50% is thrown into scrap metal as residual thickness, about 20–30% of the alloy components burn out during steel smelting and during remelting scrap metal. In addition, high costs of funds and resources associated with downtime and repairs. Each wheelset on a diesel locomotive, on average, is turned 2.1 times a year, on an electric locomotive -2.7 times. The annual losses only on the restoration of wheel sets of railway vehicles reached 30 billion rubles.
Необходимость одновременного упрочнения поверхности катания и реборды продиктована врезанием рельс в радиус перехода к гребню, что является следствием износа поверхности катания. При износе ее на 3-5 мм зазор в колее уменьшается на 2-4 мм с принудительным врезанием рельс в основание конусов гребней, что способствует искажению геометрии профиля. Уменьшение износа упрочненной поверхности катания уменьшает искажение профиля.The need for simultaneous hardening of the skating surface and flanges is dictated by cutting the rail into the radius of transition to the ridge, which is a consequence of wear of the skating surface. When it is worn by 3-5 mm, the gap in the rut decreases by 2-4 mm with forced cutting of the rail into the base of the ridges cones, which contributes to the distortion of the profile geometry. Reducing wear on the hardened ride surface reduces profile distortion.
В процессе промышленных испытании маневровых тепловозов было подтверждено уменьшение интенсивности износа упрочненной поверхности в 1,7-2,5 раза, отсутствие искажения геометрии профиля в течении 12-15 месяцев (вместо 5 на контрольных тепловозах) до выработки толщины упрочненного слоя (2-2,5 мм). В связи с этим было проведено повторное упрочнение без обточки профиля. За два года эксплуатации было проведено трехкратное упрочнение, до предельного износа гребня, устранено четыре обточки через каждые 5 месяцев по серийной технологии с сохранением на каждой до 14 мм толщины бандажа, необходимой для восстановления реборды, сэкономлено с учетом износа и технологических потерь до 60 мм толщины. Во всех актах, отчетах УРО ВНИИЖТ, публикациях отмечена хорошая стойкость, прирабатываемость упрочненного слоя, отсутствие сколов, выщербин, повышенного износа колодок Испытания и замеры проводились по методикам и при участии представителей УРО ВНИИЖТ. Результаты ежемесячно актировались, отражены в отчетах (отзывы, акты КБЖд прилагаются).During the industrial testing of shunting diesel locomotives, a decrease in the intensity of wear of the hardened surface by 1.7-2.5 times, the absence of distortion of the profile geometry for 12-15 months (instead of 5 on control locomotives) until the thickness of the hardened layer was developed (2-2, 5 mm). In this regard, re-hardening was carried out without profile turning. For two years of operation, three-fold hardening was carried out, to the maximum wear of the ridge, four turning was eliminated every 5 months using serial technology with each band retaining up to 14 mm of thickness necessary for restoration of the flange, it was saved taking into account wear and technological losses up to 60 mm of thickness . In all acts, reports of the URNIIZhT URO VNIIZhT, publications, good durability, the workability of the hardened layer, the absence of chips, cracks, increased wear of the pads were noted. Tests and measurements were carried out according to the methods and with the participation of representatives of the URNIIZhT. The results are monthly activated, reflected in the reports (reviews, acts of the Committee on Railway Traffic Safety are attached).
Прямой зависимости между твердостью и износостойкостью не установлено. На примере электромеханической обработки (ЭМО) показано, что твердость поверхности увеличивается в 3 раза, износостойкость - в 9 раз, контактная прочность в - 10 раз Основное влияние при этом оказывает структура, дисперсность, состав, соотношение составляющих, прямое и обратное γ↔α-превращение аустенита в мартенсит. Основное влияние на износ оказывает не твердость, а структура металла и его дисперсность [4]. Данное обстоятельство указывает на наличие в металле больших трудно реализуемых резервов.A direct relationship between hardness and wear resistance has not been established. On the example of electromechanical processing (EMO) it is shown that the surface hardness increases 3 times, wear resistance - 9 times, contact strength - 10 times. The main influence is exerted by the structure, dispersion, composition, ratio of components, direct and reverse γ↔α- conversion of austenite to martensite. The main influence on wear is exerted not by hardness, but by the structure of the metal and its dispersion [4]. This circumstance indicates the presence of large hard-to-realize reserves in the metal.
В нашем случае упрочнение достигается целенаправленным изменением химического состава при легировании, наноструктурными изменениями строения вещества, метастабильными превращениями аустенита в мартенсит в процессе эксплуатации, способствующими значительному дополнительному упрочнению. Микротвердость аустенита при сохранении им пластичности увеличилась до 9000-13000 МПа. При указанной твердости поверхностный слой сохраняет парадоксально высокую пластичность, прочность, вязкость и износостойкость, что не достижимо другими способами.In our case, hardening is achieved by a deliberate change in the chemical composition during alloying, nanostructural changes in the structure of the substance, metastable transformations of austenite into martensite during operation, which contribute to a significant additional hardening. The microhardness of austenite while maintaining its ductility increased to 9000-13000 MPa. At the indicated hardness, the surface layer maintains a paradoxically high ductility, strength, toughness and wear resistance, which is not achievable in other ways.
В процессе пластической деформации при эксплуатации образуется фрагментированный аустенит, отличающийся по своим свойствам от первичного. Мгновенный нагрев и охлаждение сопровождается многократными γ↔α↔κ-превращениями, отпуском, закалкой, образованием неравновесных структур, релаксацией напряженного состояния с изменением природы трения. Вторичные структуры обладают более высокими параметрами решетки, увеличенной микротвердостью 9000-13000 МПа и более [5].In the process of plastic deformation during operation, fragmented austenite is formed, which differs from the primary in its properties. Instantaneous heating and cooling is accompanied by multiple γ↔α↔κ transformations, tempering, quenching, the formation of nonequilibrium structures, relaxation of the stress state with a change in the nature of friction. Secondary structures have higher lattice parameters, increased microhardness of 9000-13000 MPa and more [5].
Дополнительное увеличение долговечности сверх изложенного делает целесообразным многократное упрочнение, обеспечивает сохранение конформности профиля сформировавшегося в процессе эксплуатации, за счет устранения механической обработки перед- и после упрочнения. Конформные профили из всех применяемых в зарубежной практике компаниями Австралии, Бразилии, Канады, США на дорогах тяжеловесного движения большой протяженности с большим процентом кривых и малыми радиусами кривизны пути признаны наиболее долговечными и эффективными [8].An additional increase in durability in excess of the above makes it advisable to repeatedly harden, maintains the conformity of the profile formed during operation, by eliminating the machining before and after hardening. Conformal profiles from all companies of Australia, Brazil, Canada, and the USA used in foreign practice on heavy heavy traffic roads with a large percentage of curves and small curvature radii are recognized as the most durable and efficient [8].
Сравнение целесообразности применения отличительных признаков аналогов с целью повышения долговечности пары «колесо-рельс» показал нецелесообразность их использования, так как эффект едва окупает затраты, отвлекает научную общественность от кардинального решения проблемы, устраняет не причины, а последствия износа и не позволяет реализовать резервы долговечности, заложенные в металле. Коэффициент использования металла с учетом потерь его использования на ЖДТ и утилизации в металлургической промышленности едва достигает 2-3%. Двадцать лет понадобилось, чтобы установить отрицательное влияние плазменной обработки гребней колес на долговечность рельсов. На наше обращение в правительство Российской Федерации о помощи внедрению предлагаемой технологии получен ответ. Работы по упрочнению прекращены, поскольку в районах, где применялось плазменное упрочнение, имеет место повышенный износ рельсов. Другой причиной приостановки работ является отсутствие режущего инструмента для обработки профиля после плазменного упрочнения, что снижает долговечность колесных пар в 2-3 раза.Comparison of the feasibility of using the distinguishing features of analogues to increase the durability of the wheel-rail pair showed the inappropriateness of their use, since the effect barely pays off the costs, distracts the scientific community from a radical solution to the problem, eliminates not the causes, but the consequences of wear, and does not allow to realize the durability reserves, embedded in the metal. The metal utilization factor, taking into account losses of its use in railways and utilization in the metallurgical industry, barely reaches 2-3%. It took twenty years to establish the negative effect of the plasma treatment of wheel flanges on the durability of the rails. A response has been received to our appeal to the Government of the Russian Federation on assistance in introducing the proposed technology. Work on hardening has been discontinued, because in areas where plasma hardening was used, there is increased wear on the rails. Another reason for the suspension of work is the lack of a cutting tool for processing the profile after plasma hardening, which reduces the durability of the wheelset by 2-3 times.
Сравнительный анализ результатов предлагаемого способа с аналогами показывает возможность уменьшения объема механической обработки в 3-4 раза. Уменьшение интенсивности износа рельсов и колес до 40-50%. Одновременное упрочнение реборды и поверхности катания колес ЖДТ обеспечивает уменьшение износа гребня в 1,7-2,5 раза, увеличивает величину и время пробега лимитирующих колес между переточками в 2-3 раза, устраняет искажение геометрии профиля до износа упрочненного слоя в пределах толщины 2-3 мм. При допуске на износ гребня 10-15 мм, становится возможным и целесообразным проведение многократного упрочнения 2-4 кратного до его предельного износа. При толщине гребня 32 мм по регламенту первоначальное упрочнение было проведено при толщине 32 мм, вторичное при 29 мм, третий раз при 26 мм. За два года эксплуатации без переточек реборды на каждом колесе сохранено около 60 мм толщины бандажа.A comparative analysis of the results of the proposed method with analogues shows the possibility of reducing the volume of machining by 3-4 times. Reducing the wear rate of rails and wheels up to 40-50%. Simultaneous hardening of the flanges and the rolling surface of the wheels of railways provides a reduction in the wear of the ridge 1.7-2.5 times, increases the size and travel time of the limiting wheels between the regrind by 2-3 times, eliminates the distortion of the geometry of the profile before the wear of the hardened layer within 2- 3 mm. If the crest wear tolerance is 10-15 mm, it becomes possible and expedient to conduct multiple hardening 2-4 times to its maximum wear. With a ridge thickness of 32 mm according to the regulations, initial hardening was carried out at a thickness of 32 mm, secondary at 29 mm, a third time at 26 mm. For two years of operation without regrinding, flanges on each wheel retained about 60 mm of the thickness of the bandage.
Многократное упрочнение делает возможным без затратный переход на применение конформных профилей колес к рельсам полученных в процессе эксплуатации за счет устранения механической обработки до и после упрочнения. Восстановление гребня обточкой осуществляется после его многократного упрочнения и полного разового износа. В результате количество обточек за счет сохранения металла может быть увеличено до 6-8 вместо 3-4 по регламенту, что позволяет увеличить долговечность колесных пар до 15-20 лет.Multiple hardening makes it possible without a costly transition to the application of conformal wheel profiles to the rails obtained during operation by eliminating machining before and after hardening. The restoration of the ridge by turning is carried out after its multiple hardening and complete one-time wear. As a result, the number of skirts due to the preservation of the metal can be increased to 6-8 instead of 3-4 according to the regulations, which allows to increase the durability of the wheelset to 15-20 years.
Другим фактом способствующим снижению износостойкости колес, является микрорельеф контактирующих поверхностей с их склонностью к адгезии, схватыванию, размеры опорной поверхности, силы молекулярного сцепления, прирабатываемость. Наименьшей износостойкостью обладают поверхности, полученные механической обработкой; особенно на этапе приработки интенсивность износа увеличивается в 2-5 раз по причине упрочнения и исчерпания резервов пластической деформации при точении. Устранение рельефа от механической обработки и сохранение поверхности от оплавления повышает усталостную прочность и износостойкость [7].Another fact contributing to a decrease in the wear resistance of the wheels is the microrelief of the contacting surfaces with their tendency to adhesion, setting, the dimensions of the supporting surface, the strength of molecular adhesion, and running-in. The least wear resistance has surfaces obtained by machining; especially at the run-in stage, the wear rate increases by 2-5 times due to hardening and exhaustion of plastic deformation reserves during turning. Elimination of the relief from machining and preservation of the surface from fusion increases fatigue strength and wear resistance [7].
Сохранение профиля поверхности колес в виде гребешков 0,1-0,5 мм полученных при сканировании с оплавлением, совместно с нижележащей упрочненной зоной глубиной 0.5-1 мм, содержащих до 70-80% аустенита, позволило совместить ХТО прототипа с пластическим деформационным упрочнением (далее ПДУ) поверхности колеса в процессе эксплуатации. ПДУ происходит за счет прямого и обратного γ↔α- превращения аустенита в мартенсит. Кроме того происходит формирование конформного профиля колеса к профилю рельса, уменьшается приработочный износ колес и рельсов, увеличивается инкубационный период начальной стадии разрушения, повышается долговечность сопряжения..Saving the surface profile of the wheels in the form of scallops 0.1-0.5 mm obtained by scanning with reflow, together with the underlying hardened zone with a depth of 0.5-1 mm, containing up to 70-80% austenite, made it possible to combine the prototype CTO with plastic strain hardening (hereinafter Remote control) the surface of the wheel during operation. PDU occurs due to the direct and reverse γ↔α-transformation of austenite to martensite. In addition, the conformal profile of the wheel to the rail is formed, the running-in wear of the wheels and rails decreases, the incubation period of the initial stage of destruction increases, and the durability of the interface increases.
Смена концепции износа гребня до предела на износ до выработки упрочненного слоя с повторным двух-, четырехкратным упрочнением в пределах его допуска с увеличением износостойкости и пробега позволит избежать разорительных потерь.Changing the concept of ridge wear to the limit of wear before developing a hardened layer with repeated two-, four-fold hardening within its tolerance with an increase in wear resistance and mileage will allow to avoid devastating losses.
Предложенные решения материаловедческого, технологического, конструктивного характера с реализацией структурных превращений, наноразмерных эффектов, совмещение многократного ХТУ и ПДУ с без затратным производством высокотехнологичных конформных профилей позволили создать единый технологический процесс сопровождающийся значительной экономией ресурсов и увеличением долговечности, что ставит предлагаемое решение в ряд перспективных для массового внедрения.The proposed solutions of a material science, technological, constructive nature with the implementation of structural transformations, nanoscale effects, combining multiple CTUs and remote control with cost-effective production of high-tech conformal profiles made it possible to create a single technological process accompanied by significant resource savings and increased durability, which puts the proposed solution among promising for mass implementation.
ЛитератураLiterature
1. Патент №1835127 В.К. Загоский, Я.В. Загорский, С23С 8/52, заявитель УГНТУ.1. Patent No. 1835127 V.K. Zagosky, Y.V. Zagorsky, C23C 8/52, applicant UGNTU.
2. Патент №2430166 А.Е. Балановский, В.Е. Цой, заявитель НЦРИТ опубл. Бюл. №27 от 27.09.2011.2. Patent No. 2430166 A.E. Balanovsky, V.E. Tsoi, the applicant NCRIT publ. Bull. No 27 on 09/27/2011.
3. Патент №2416674 Я.В. Загорский, А.В. Загорский, В.К. Загорский, С23С 8/203. Patent No. 2416674 Ya.V. Zagorsky, A.V. Zagorsky, V.K. Zagorsky, С23С 8/20
4. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электро-механической обработкой. Москва «Машиностроение» 195 с, 1989.4. Askinazi B.M. Hardening and restoration of machine parts by electro-mechanical processing. Moscow "Engineering" 195 s, 1989.
5. Трение, изнашивание и смазка. Под ред. И.В. Крагельского. Москва «Машиностроение», 399 с.,1978.5. Friction, wear and lubrication. Ed. I.V. Kragelsky. Moscow "Engineering", 399 p., 1978.
6. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. Л. «Машиностроение», 464 с, 1984.6. Gzhirov R.I. A quick reference to the constructor. L. "Engineering", 464 s, 1984.
7. Шнейдер Ю.Г. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства. «Машиностроение»-Ленинград, 237 с, 1972.7. Schneider Yu.G. The formation of regular microreliefs on the details and their operational properties. "Engineering" - Leningrad, 237 s, 1972.
8. Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса. Первое издание. Международная ассоциация тяжеловесного движения 2808 Форест-Хилл-карт, Виргиния-Бич, штат Виргиния 23454 США. Москва, 2002.8. Summarizing the best practices of heavy traffic: issues of interaction between the wheel and the rail. First edition. 2808 Forest Hill Card International Heavyweight Association, Virginia Beach, Virginia 23454 United States. Moscow, 2002.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113253A RU2673273C2 (en) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Method for treating the railway transport wheel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113253A RU2673273C2 (en) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Method for treating the railway transport wheel |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017113253A3 RU2017113253A3 (en) | 2018-10-17 |
| RU2017113253A RU2017113253A (en) | 2018-10-17 |
| RU2673273C2 true RU2673273C2 (en) | 2018-11-23 |
Family
ID=63863595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113253A RU2673273C2 (en) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | Method for treating the railway transport wheel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2673273C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2809615C1 (en) * | 2022-11-28 | 2023-12-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Method for restoring thread surface profile of rail transport wheels |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1186662A1 (en) * | 1983-12-20 | 1985-10-23 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.М.И.Калинина | Method of heat treatment of railway wheels |
| RU2124056C1 (en) * | 1997-06-10 | 1998-12-27 | АО Выксунский металлургический завод | Method of heat treatment of steel wheels |
| US7739794B2 (en) * | 2008-02-29 | 2010-06-22 | General Electric Company | Method for repair of rail wheels |
| RU2416674C1 (en) * | 2009-08-26 | 2011-04-20 | Ярослав Валерьевич Загорский | Procedure for chemical-thermal treatment of metal part surface |
-
2017
- 2017-04-17 RU RU2017113253A patent/RU2673273C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1186662A1 (en) * | 1983-12-20 | 1985-10-23 | Днепропетровский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта Им.М.И.Калинина | Method of heat treatment of railway wheels |
| RU2124056C1 (en) * | 1997-06-10 | 1998-12-27 | АО Выксунский металлургический завод | Method of heat treatment of steel wheels |
| US7739794B2 (en) * | 2008-02-29 | 2010-06-22 | General Electric Company | Method for repair of rail wheels |
| RU2416674C1 (en) * | 2009-08-26 | 2011-04-20 | Ярослав Валерьевич Загорский | Procedure for chemical-thermal treatment of metal part surface |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2809615C1 (en) * | 2022-11-28 | 2023-12-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Method for restoring thread surface profile of rail transport wheels |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017113253A3 (en) | 2018-10-17 |
| RU2017113253A (en) | 2018-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Saita et al. | Trends in rail welding technologies and our future approach | |
| JP4902021B2 (en) | Flash butt welding method for rail steel | |
| Gualco et al. | Effect of welding procedure on wear behaviour of a modified martensitic tool steel hardfacing deposit | |
| RU2485187C2 (en) | Cooling method of rail welding zone, cooling device for rail welding zone, and weld joint of rail | |
| JP5531845B2 (en) | Post-heat treatment method near the flash butt weld | |
| JP5659965B2 (en) | Flash butt welding method for rail steel | |
| Godefroid et al. | Failure analysis of recurrent cases of fatigue fracture in flash butt welded rails | |
| KR101603355B1 (en) | Rail steel with an excellent combination of wear properties and rolling contact fatigue resistance | |
| CN104245213A (en) | Method for manufacturing a steel component by flash butt welding and a component made by using the method | |
| Mortazavian et al. | Effect of heat treatment on microstructure and hardness of a worn rail repaired using laser powder deposition | |
| Stock et al. | Advanced maintenance strategies for improved squat mitigation | |
| RU2673273C2 (en) | Method for treating the railway transport wheel | |
| Tomičić-Torlaković | Guidelines for the rail grade selection | |
| KR20130140598A (en) | Flash-butt welded bearing component | |
| CN104212965A (en) | Method for online laser broadband quenching on surface of steel rail | |
| JP2011251335A (en) | Flash butt welding method for rail steel | |
| Garnham et al. | Rail materials | |
| JP6270730B2 (en) | Rail steel with an excellent combination of wear resistance, rolling contact fatigue resistance and weldability | |
| Bendikiene et al. | Research on possibilities to replace industrial wear plates by surfaced coatings using waste materials | |
| Farhangi et al. | Horizontal split-web fractures of flash butt welded rails | |
| CN1032305A (en) | The restorative procedure on steelwork surface | |
| CN110079646A (en) | A kind of preparation method for strengthening coal chute material, the intensifying method of coal chute material and reinforcing coal chute | |
| Korotkov et al. | Investigations into plasma quenching | |
| Mat et al. | Evaluation of Rail Head Surface Repair Using SMAW Process with Pre Heating Condition | |
| CN104093518A (en) | Method, ring & bearing |