RU2673437C9 - Method of producing solid surface layer on rail car automatic coupling - Google Patents

Method of producing solid surface layer on rail car automatic coupling Download PDF

Info

Publication number
RU2673437C9
RU2673437C9 RU2018110172A RU2018110172A RU2673437C9 RU 2673437 C9 RU2673437 C9 RU 2673437C9 RU 2018110172 A RU2018110172 A RU 2018110172A RU 2018110172 A RU2018110172 A RU 2018110172A RU 2673437 C9 RU2673437 C9 RU 2673437C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inductor
induction heating
working surface
working
automatic
Prior art date
Application number
RU2018110172A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2673437C1 (en
Inventor
Роман Александрович Савушкин
Кирилл Вальтерович Кякк
Максим Игоревич Терентьев
Юрий Алексеевич Безобразов
Олег Аркадьевич Бройтман
Сослан Владимирович Дзлиев
Юрий Юрьевич Перевалов
Original Assignee
РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД
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 РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД filed Critical РЕЙЛ 1520 АйПи ЛТД
Priority to RU2018110172A priority Critical patent/RU2673437C9/en
Publication of RU2673437C1 publication Critical patent/RU2673437C1/en
Priority to US16/359,357 priority patent/US20190292625A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2673437C9 publication Critical patent/RU2673437C9/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005—Process control or regulation for heat treatments for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G3/00—Couplings comprising mating parts of similar shape or form which can be coupled without the use of any additional element or elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G3/00—Couplings comprising mating parts of similar shape or form which can be coupled without the use of any additional element or elements
    • B61G3/10—Couplings comprising mating parts of similar shape or form which can be coupled without the use of any additional element or elements with coupling heads in the form of hook-like interengaging rigid jaws, e.g. "Willison" type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G7/00—Details or accessories
    • 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
    • C21D1/06—Surface hardening
    • 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
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
    • 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
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • 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
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • 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
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

FIELD: metallurgy; technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to the field of heat treatment of metals and can be used for hardening parts of automatic couplings of railway transport. Method of thermal strengthening includes induction heating of the coupler and its subsequent cooling. Induction heating is performed in the area of the working surface of the part of the coupler, excluding its edge. To build the motion path, the working surface of the part is pre-scanned. To control the movement of the inductor over the working surface of the part, automatic control is used. Heated surface is cooled by feeding water through the holes in the inductor case.
EFFECT: increase in the hardness of the most vulnerable to wear of the working surfaces of parts for automatic couplings is achieved.
7 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при термической обработке деталей автосцепок железнодорожного подвижного состава для создания твёрдого слоя на подверженных износу рабочих поверхностях деталей.The invention relates to the field of metallurgy and can be used in the heat treatment of automatic coupler parts of railway rolling stock to create a hard layer on wear surfaces of parts subject to wear.

Известен способ создания твёрдого поверхностного слоя путём многопроходной наплавки на рабочих поверхностях деталей автосцепного устройства железнодорожного вагона, обеспечивающий исключение повреждения наплавленного слоя по кромкам указанных рабочих поверхностей (RU 57226 U1, опубл. 10.10.2006). Известный способ предполагает два варианта реализации, при которых рабочие поверхности детали автосцепного устройства предварительно занижают на толщину наплавляемого слоя и за несколько проходов наплавляют износостойкой проволокой. По одному из вариантов, по кромкам рабочих поверхностей деталей выполняют окантовочные валики из проволоки, обладающей твердостью меньшей, чем твердость проволоки, из которой выполнена основная наплавка. Согласно другому варианту, выполняют выступы, отлитые за одно целое с телом деталей, имеющие твердость меньшую, чем твёрдость проволоки, из которой выполнена основная наплавка. There is a method of creating a solid surface layer by multipass surfacing on the working surfaces of the parts of the automatic coupler of a railway carriage, which ensures that the deposited layer is not damaged along the edges of these working surfaces (RU 57226 U1, publ. 10.10.2006). The known method involves two options for implementation, in which the working surfaces of the parts of the automatic coupler are previously underestimated by the thickness of the deposited layer and surfaced with a wear-resistant wire in several passes. According to one of the options, edging rollers are made on the edges of the working surfaces of the parts from a wire having a hardness less than the hardness of the wire from which the main surfacing is made. According to another embodiment, protrusions are molded integrally with the body of the parts, having a hardness lower than the hardness of the wire from which the main surfacing is made.

При реализации данного способа имеется необходимость локального изменения формы отливок, из которых будет изготовлена деталь. В случае несоответствия после нанесения наплавки геометрических параметров детали требованиям документации может возникнуть необходимость дополнительной механической обработки с целью получения требуемой конфигурации и размеров наплавленного слоя. Кроме того, необходимо приобретение дополнительных материалов (проволоки) для осуществления наплавки. When implementing this method, there is a need for a local change in the shape of castings from which the part will be made. In the case of non-compliance after the deposition of the geometric parameters of the part with the requirements of the documentation, it may be necessary to additional machining in order to obtain the desired configuration and dimensions of the deposited layer. In addition, it is necessary to purchase additional materials (wire) for surfacing.

Известен также способ термической обработки литых стальных деталей автосцепки, применяемой для автоматического сцепления железнодорожного подвижного состава, позволяющий повысить твёрдость и циклическую долговечность материала деталей автосцепки (RU 2415182 С1, опубл. 27.03.2011). Известный способ термической обработки после восстановления деталей автосцепки, принятый за наиболее близкий аналог, включает индукционный нагрев током высокой частоты (ТВЧ) детали автосцепки при температуре 890-940°С в течение 5-30 минут и последующее охлаждение детали автосцепки, помещённой в закалочный бак, потоком воды, циркулирующей по замкнутому контуру, в течение 0,4-2,5 минут. Оборудование для реализации способа может состоять из индуктора для нагрева детали автосцепки, источника питания, закалочного бака, закалочного устройства, блока согласующих трансформаторов, насоса. There is also a method of heat treatment of cast steel automatic coupler components used for automatic coupling of railway rolling stock, which allows to increase the hardness and cyclic durability of the material of automatic coupler parts (RU 2415182 C1, publ. 03/27/2011). The known method of heat treatment after restoration of automatic coupler parts, adopted as the closest analogue, includes induction heating with a high frequency current (HDTV) of automatic coupler parts at a temperature of 890-940 ° C for 5-30 minutes and subsequent cooling of the automatic coupler parts placed in the quenching tank, a stream of water circulating in a closed circuit for 0.4-2.5 minutes. Equipment for implementing the method may consist of an inductor for heating an automatic coupler, a power source, a quenching tank, a quenching device, a matching transformer unit, and a pump.

Данный способ позволяет осуществить термическую обработку и повысить твёрдость всей поверхности восстанавливаемой части детали автосцепки в целом, однако не даёт возможности создать твёрдый слой отдельной, наиболее подверженной износу рабочей поверхности части детали автосцепки, в частности, тяговой поверхности большого и малого зубьев или поверхности зацепления замка.This method allows heat treatment and increases the hardness of the entire surface of the restored part of the automatic coupler part as a whole, however, it does not make it possible to create a hard layer of a separate, most subject to wear working part of the automatic coupler part, in particular, the traction surface of large and small teeth or the engagement surface of the lock.

Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является повышение твёрдости наиболее подверженных износу рабочих поверхностей детали автосцепки грузового вагона с обеспечением сохранности исходной конфигурации контура рабочих поверхностей, включая кромки, повышение долговечности детали автосцепки грузового вагона. The technical result provided by the invention is to increase the hardness of the most subject to wear of the working surfaces of the parts of the automatic coupling of the freight car, ensuring the safety of the original configuration of the contour of the working surfaces, including the edges, increasing the durability of the details of the automatic coupling of the freight car.

Достигается указанный технический результат тем, что способ создания твёрдого поверхностного слоя на детали автосцепки грузового вагона включает индукционный нагрев поверхности детали и охлаждение нагретой поверхности подачей воды, при этом в отличие от наиболее близкого аналога, индукционный нагрев осуществляют при помощи индуктора непрерывно-последовательным методом в зоне рабочей поверхности детали автосцепки, исключая кромку рабочей поверхности, предварительно сканируют рабочую поверхность детали для построения траектории перемещения индуктора в пределах зоны индукционного нагрева, индуктор перемещают над рабочей поверхностью детали посредством автоматического управления в пределах зоны индукционного нагрева, а охлаждение осуществляют в процессе перемещения индуктора путём подачи воды на нагретую поверхность через отверстия, выполненные в корпусе индуктора.This technical result is achieved by the fact that the method of creating a solid surface layer on an auto coupler part of a freight car includes induction heating the part surface and cooling the heated surface with water supply, while in contrast to the closest analogue, induction heating is carried out using an inductor by a continuous-sequential method in the zone the working surface of the automatic coupler part, excluding the edge of the working surface, pre-scan the working surface of the part to construct the path remescheniya inductor within the induction heating zone, the inductor is moved over the working surface by means of automatic control items within the induction heating zone and cooling is performed during the movement of the inductor by spraying water onto the heated surface through openings formed in the inductor housing.

В качестве индуктора может быть использована медная трубка квадратного сечения с ферритовым магнитопроводом.A square tube with a ferrite core can be used as an inductor.

В частных формах реализации индуктор перемещают на постоянном расстоянии от рабочей поверхности детали, составляющем от 1 мм до 3 мм.In private forms of implementation, the inductor is moved at a constant distance from the working surface of the part, comprising from 1 mm to 3 mm.

Преимущественно ширина кромки рабочей поверхности детали составляет от 5 мм до 10 мм.Advantageously, the width of the edge of the working surface of the part is from 5 mm to 10 mm.

Отверстия в корпусе индуктора могут быть выполнены под углом к нижней части индуктора таким образом, чтобы обеспечивать наклонное направление подачи воды на нагретую поверхность, совпадающее с направлением перемещения индуктора.The holes in the inductor housing can be made at an angle to the bottom of the inductor in such a way as to provide an oblique direction of water supply to the heated surface, coinciding with the direction of movement of the inductor.

Рабочей поверхностью детали для индукционного нагрева с целью создания твёрдого поверхностного слоя может быть тяговая поверхность большого зуба, либо тяговая поверхность малого зуба корпуса автосцепки.The working surface of the part for induction heating in order to create a hard surface layer can be the traction surface of a large tooth, or the traction surface of a small tooth of an automatic coupling body.

Применение метода непрерывно-последовательного нагрева током высокой частоты позволяет осуществлять нагрев и создавать твёрдый слой на отдельных поверхностях детали, а именно, на рабочих поверхностях, наиболее подверженных износу в процессе эксплуатации автосцепки грузового вагона. Охлаждение нагретой поверхности путём подачи воды на эту поверхность в процессе перемещения индуктора позволяет осуществлять этап охлаждения непосредственно сразу после этапа индукционного нагрева и тем самым исключить из процесса этап выдержки, обеспечивая создание твёрдого слоя на рабочей поверхности детали, без прогрева детали на всю толщину. Осуществление индукционного нагрева в пределах зоны рабочей поверхности детали автосцепки, исключая кромку рабочей поверхности, не оказывает влияния на исходную конфигурацию детали. Не подверженная индукционному нагреву кромка рабочей поверхности сохраняет исходную твёрдость поверхностного слоя, что снижает вероятность хрупкого разрушения кромки в процессе эксплуатации автосцепки. Последовательность предлагаемых этапов обеспечивает увеличение устойчивости рабочей поверхности детали автосцепки к износу, повышение долговечности, увеличение межремонтного срока службы автосцепки. The application of the method of continuous-sequential heating by high-frequency current allows heating and creating a hard layer on individual surfaces of the part, namely, on working surfaces that are most susceptible to wear during operation of an automatic coupling of a freight car. Cooling a heated surface by supplying water to this surface during the movement of the inductor allows the cooling step to be carried out immediately after the induction heating step and thereby excluding the holding step from the process, providing a solid layer on the work surface of the part, without heating the part to the entire thickness. The implementation of induction heating within the area of the working surface of the automatic coupler part, excluding the edge of the working surface, does not affect the initial configuration of the part. The edge of the working surface not subject to induction heating preserves the initial hardness of the surface layer, which reduces the likelihood of brittle destruction of the edge during the operation of the automatic coupler. The sequence of the proposed stages provides an increase in the stability of the working surface of the automatic coupler part to wear, an increase in durability, and an increase in the overhaul life of the automatic coupler.

Изобретение поясняется графическими материалами, где показано: The invention is illustrated by graphic materials, which show:

на фиг. 1 - расположение индуктора над тяговой поверхностью большого зуба корпуса автосцепки, аксонометрическая проекция; in FIG. 1 - the location of the inductor above the traction surface of the large tooth of the hitch body, axonometric projection;

на фиг. 2 - расположение индуктора над тяговой поверхностью малого зуба корпуса автосцепки, аксонометрическая проекция; in FIG. 2 - the location of the inductor above the traction surface of the small tooth of the hitch body, axonometric projection;

на фиг. 3 - большой зуб корпуса автосцепки с зоной индукционного нагрева, местный поперечный разрез; in FIG. 3 - a large tooth of the hitch body with an induction heating zone, a local cross section;

на фиг. 4 - малый зуб корпуса автосцепки с зоной индукционного нагрева, местный поперечный разрез; in FIG. 4 - a small tooth of the body of the automatic coupler with an induction heating zone, a local transverse section;

на фиг. 5 - зависимость твёрдости структуры с 99,9% мартенсита от количества углерода в стали.in FIG. 5 - dependence of the hardness of a structure with 99.9% martensite on the amount of carbon in steel.

Предлагаемое изобретение позволяет создать твёрдый поверхностный слой на таких рабочих поверхностях корпуса 1 автосцепки, как рабочая поверхность 2.1 большого зуба 2 (фиг. 1) и рабочая поверхность 3.1 малого зуба 3 (фиг. 2). Индуктор 4, который может иметь различную конфигурацию, в той своей части, которая обращена к рабочей поверхности 2.1 или 3.1, выполнен, соответственно, длиной Lбз или длиной Lмз. The present invention allows to create a hard surface layer on such working surfaces of the body of the automatic coupler 1 as the working surface 2.1 of the large tooth 2 (Fig. 1) and the working surface 3.1 of the small tooth 3 (Fig. 2). The inductor 4, which may have a different configuration, in that part, which faces the working surface 2.1 or 3.1, is made, respectively, of the length Lbz or length Lmz.

Зона 2.1.1 индукционного нагрева на большом зубе 2 корпуса 1 автосцепки (фиг. 3) имеет ширину Sбз, глубину hбз и располагается на расстоянии от края большого зуба 2, соответствующем ширине sбз кромки 2.1.2.The induction heating zone 2.1.1 on the big tooth 2 of the automatic coupling body 1 (Fig. 3) has a width Sbz, a depth of hbz and is located at a distance from the edge of the big tooth 2, corresponding to the width sbz of the edge 2.1.2.

Зона 3.1.1 индукционного нагрева на малом зубе 3 корпуса 1 автосцепки (фиг. 4) имеет ширину Sмз, глубину hмз и располагается на расстоянии от края большого зуба 2, соответствующем ширине sмз кромки 3.1.2.The induction heating zone 3.1.1 on the small tooth 3 of the automatic coupler body 1 (Fig. 4) has a width Smz, a depth hmz and is located at a distance from the edge of the large tooth 2 corresponding to the width smz of the edge 3.1.2.

Индуктор 4 расположен таким образом, что его обращённая к рабочей поверхности детали часть длиной L расположена параллельно короткой стороне рабочей поверхности 2.1 или 3.1. При этом величина указанной длины L не превышает величины ширины S соответствующей зоны индукционного нагрева для исключения индукционного нагрева кромки рабочей поверхности. Ширина sбз и sмз кромок 2.1.2 и 3.1.2 составляет от 5 до 10 мм, что обусловлено требованием сохранности конфигурации контура рабочих поверхностей. При ширине кромок менее 5 мм возрастает вероятность откалывания кромок от действия эксплуатационных нагрузок; при ширине кромок более 10 мм происходит сокращение площади зоны индукционного нагрева с твёрдым поверхностным слоем.The inductor 4 is arranged in such a way that its part L of the length L facing the work surface is parallel to the short side of the work surface 2.1 or 3.1. Moreover, the value of the specified length L does not exceed the value of the width S of the corresponding zone of induction heating to exclude induction heating of the edge of the working surface. The width sbz and sms of the edges 2.1.2 and 3.1.2 is from 5 to 10 mm, which is due to the requirement of maintaining the configuration of the contour of the working surfaces. When the width of the edges is less than 5 mm, the likelihood of chipping the edges from the action of operational loads increases; when the width of the edges is more than 10 mm, the area of the induction heating zone with a solid surface layer is reduced.

В состав оборудования для реализации предлагаемого способа входят электромеханическая часть, включающая в себя индуктор ТВЧ, сканирующее устройство, система автоматического управления (САУ) положением и движением индуктора, генератор тока высокой частоты. В качестве индуктора используют, в частности, медную трубку, имеющую квадратное сечение, с ферритовым магнитопроводом. В корпусе медной трубки выполнены сквозные отверстия для выполнения индуктором функции охлаждающего устройства. The equipment for the implementation of the proposed method includes an electromechanical part, including a high-frequency inductor, a scanning device, an automatic control system (ACS) for the position and movement of the inductor, and a high-frequency current generator. As an inductor, in particular, a copper tube having a square cross section with a ferrite magnetic core is used. Through holes are made in the casing of the copper tube for performing the function of a cooling device by the inductor.

Перед проведением индукционного нагрева (поверхностной закалки ТВЧ) детали автосцепки осуществляют сканирование рабочей поверхности детали с целью определения геометрии рабочей поверхности. Результаты сканирования передаются в САУ для построения траектории трёхмерного движения индуктора над рабочей поверхностью детали.Before induction heating (surface hardening of high frequency current), automatic coupler parts scan the work surface of the part in order to determine the geometry of the work surface. The scan results are transmitted to the self-propelled guns to build the trajectory of the three-dimensional motion of the inductor above the work surface of the part.

Для осуществления предлагаемого способа индуктор 4 размещают над тяговой поверхностью 2.1 большого зуба 2 корпуса 1 автосцепки (фиг. 1), либо над тяговой поверхностью 3.1 малого зуба 3 корпуса 1 автосцепки (фиг. 2) и приводят индуктор 4 в действие. Индуктор 4 осуществляет перемещение с постоянной скоростью, в направлении трех координат, задаваемом САУ, с соблюдением постоянного расстояния над рабочей поверхностью, повторяя индивидуальную геометрию рабочей поверхности детали, включая ее криволинейные участки.To implement the proposed method, the inductor 4 is placed above the traction surface 2.1 of the large tooth 2 of the body 1 of the automatic coupler (Fig. 1), or above the traction surface 3.1 of the small tooth 3 of the body 1 of the automatic coupler (Fig. 2) and the inductor 4 is driven. The inductor 4 moves at a constant speed, in the direction of three coordinates specified by the ACS, maintaining a constant distance above the work surface, repeating the individual geometry of the work surface of the part, including its curved sections.

Для охлаждения зоны индукционного нагрева в процессе перемещения индуктора 4 на нагретую поверхность подают воду из отверстий, выполненных в нижней части корпуса индуктора 4. При этом отверстия могут быть выполнены под углом к нижней части индуктора таким образом, чтобы обеспечивать наклонное направление подачи воды на нагретую поверхность металла, совпадающее с направлением перемещения индуктора.To cool the induction heating zone during the movement of the inductor 4, water is supplied from the holes made in the lower part of the inductor 4 to the heated surface. Moreover, the holes can be made at an angle to the lower part of the inductor so as to provide an oblique direction of the water supply to the heated surface metal, coinciding with the direction of movement of the inductor.

Твердость поверхностного слоя, получаемая в результате осуществления способа, находится в диапазоне 40,5-50,0 HRC. Данный диапазон твердости обеспечивается получением в результате закалки слоя со структурой мартенсита с содержанием углерода 0,17-0,25% (фиг. 7).The hardness of the surface layer resulting from the implementation of the method is in the range of 40.5-50.0 HRC. This range of hardness is provided by obtaining as a result of hardening a layer with a martensite structure with a carbon content of 0.17-0.25% (Fig. 7).

После проведения поверхностной закалки ТВЧ проводят низкий отпуск при температуре 180-250°С для снятия остаточных напряжений.After surface hardening of the HDTV, low tempering is carried out at a temperature of 180-250 ° C to relieve residual stresses.

Индивидуальность каждой отдельной рабочей поверхности, имеющая место в силу наличия довольно больших величин допусков на размеры, учитывается с помощью САУ и предварительного сканирования каждой поверхности перед индукционным нагревом для построения траектории движения индуктора.The individuality of each individual work surface, which takes place due to the presence of rather large values of dimensional tolerances, is taken into account using self-propelled guns and a preliminary scan of each surface before induction heating to construct the trajectory of the inductor.

Для различных вариантов стали 20ГЛ в пределах марочного состава по ГОСТ 22703 «Детали литые сцепных и автосцепных устройств железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия» проведены компьютерные расчеты с учетом скорости нагрева металла и исходного состояния металла перед закалкой ТВЧ после объемной закалки с отпуском. Диапазон температур индукционного нагрева на глубине h=3 мм составляет 880-910°С и обусловлен обеспечением гомогенного аустенита. Температура индукционного нагрева на поверхности детали составляет от 910 до 1150°С. Верхнее значение температуры 1150°С обусловлено тем, что выше данной температуры происходит чрезмерный рост аустенитного зерна - свыше среднего условного диаметра 55 мкм (соответствует номеру 5 по ГОСТ 5639 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна»). Скорость перемещения индуктора составляет 1,5-3 мм/с. Расстояние между индуктором и рабочей поверхностью детали составляет от 1 до 3 мм. Данные диапазоны скорости перемещения индуктора и расстояния между индуктором и рабочей поверхностью детали выбраны таким образом, чтобы обеспечить указанные выше диапазоны температур индукционного нагрева детали на рабочей поверхности и на глубине h не более 3 мм.For various options for steel 20GL within the grade according to GOST 22703 "Cast parts of coupling and automatic coupling devices of railway rolling stock. General technical conditions ”computer calculations were carried out taking into account the metal heating rate and the initial state of the metal before quenching of the high-frequency alloy after volume quenching with tempering. The temperature range of induction heating at a depth of h = 3 mm is 880-910 ° C and is due to the provision of homogeneous austenite. The temperature of induction heating on the surface of the part is from 910 to 1150 ° C. The upper temperature value of 1150 ° C is due to the fact that over this temperature there is an excessive growth of austenitic grain - above the average nominal diameter of 55 microns (corresponds to number 5 according to GOST 5639 "Steels and alloys. Methods for the detection and determination of grain size"). The movement speed of the inductor is 1.5-3 mm / s. The distance between the inductor and the working surface of the part is from 1 to 3 mm. These ranges of speed of movement of the inductor and the distance between the inductor and the working surface of the part are selected in such a way as to provide the above temperature ranges of induction heating of the part on the working surface and at a depth h of not more than 3 mm.

Claims (7)

1. Способ создания твёрдого поверхностного слоя на детали автосцепки грузового вагона, включающий индукционный нагрев поверхности детали и охлаждение нагретой поверхности подачей воды, отличающийся тем, что индукционный нагрев осуществляют при помощи индуктора непрерывно-последовательным методом в зоне рабочей поверхности детали автосцепки, исключая кромку рабочей поверхности, предварительно сканируют рабочую поверхность детали для построения траектории перемещения индуктора в пределах зоны индукционного нагрева, индуктор перемещают над рабочей поверхностью детали посредством автоматического управления в пределах зоны индукционного нагрева, а охлаждение осуществляют в процессе перемещения индуктора путём подачи воды на нагретую поверхность через отверстия, выполненные в корпусе индуктора.1. A method of creating a solid surface layer on a part of an automatic coupler of a freight car, comprising induction heating the surface of the part and cooling the heated surface with water supply, characterized in that the induction heating is carried out using an inductor in a continuous-sequential manner in the area of the working surface of the automatic coupling part, excluding the edge of the working surface pre-scan the working surface of the part to build the path of the inductor within the induction heating zone, the inductor they are pressed over the working surface of the part by means of automatic control within the induction heating zone, and cooling is carried out in the process of moving the inductor by supplying water to the heated surface through openings made in the inductor body. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве индуктора используют медную трубку квадратного сечения с ферритовым магнитопроводом.2. The method according to p. 1, characterized in that as the inductor use a copper tube of square cross section with a ferrite magnetic circuit. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что индуктор перемещают на постоянном расстоянии от рабочей поверхности детали, составляющем 1 - 3 мм.3. The method according to p. 1, characterized in that the inductor is moved at a constant distance from the work surface of the part, comprising 1-3 mm. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ширина кромки рабочей поверхности детали составляет 5 - 10 мм.4. The method according to p. 1, characterized in that the width of the edge of the working surface of the part is 5 to 10 mm 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отверстия в корпусе индуктора выполнены под углом к нижней части индуктора с обеспечением наклонного направления подачи воды на нагретую поверхность, совпадающего с направлением перемещения индуктора.5. The method according to p. 1, characterized in that the holes in the inductor body are made at an angle to the bottom of the inductor with the oblique direction of the water supply to the heated surface, coinciding with the direction of movement of the inductor. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рабочей поверхностью детали для индукционного нагрева с целью создания твёрдого поверхностного слоя является тяговая поверхность большого зуба корпуса автосцепки.6. The method according to p. 1, characterized in that the working surface of the part for induction heating in order to create a solid surface layer is the traction surface of a large tooth of the clutch housing. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рабочей поверхностью детали для индукционного нагрева с целью создания твёрдого поверхностного слоя является тяговая поверхность малого зуба корпуса автосцепки.7. The method according to p. 1, characterized in that the working surface of the part for induction heating in order to create a solid surface layer is the traction surface of the small tooth of the automatic coupling body.
RU2018110172A 2018-03-22 2018-03-22 Method of producing solid surface layer on rail car automatic coupling RU2673437C9 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110172A RU2673437C9 (en) 2018-03-22 2018-03-22 Method of producing solid surface layer on rail car automatic coupling
US16/359,357 US20190292625A1 (en) 2018-03-22 2019-03-20 Method for the manufacture of hard surface layer on the automatic freight car coupler part

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110172A RU2673437C9 (en) 2018-03-22 2018-03-22 Method of producing solid surface layer on rail car automatic coupling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2673437C1 RU2673437C1 (en) 2018-11-26
RU2673437C9 true RU2673437C9 (en) 2020-03-05

Family

ID=64556521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018110172A RU2673437C9 (en) 2018-03-22 2018-03-22 Method of producing solid surface layer on rail car automatic coupling

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20190292625A1 (en)
RU (1) RU2673437C9 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU212550U1 (en) * 2022-06-01 2022-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" DORN FOR ELECTROMECHANICAL HOLING

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2755188C1 (en) * 2020-10-15 2021-09-14 Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ") Method for strengthening automatic coupling body and auto-coupling body strengthened by this method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060143C1 (en) * 1992-10-13 1996-05-20 Инженерный центр "Сплав" Method of strengthening article surfaces with inductive hard-facing
RU57226U1 (en) * 2006-05-02 2006-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение УРАЛВАГОНЗАВОД" им. Ф.Э. Дзержинского AUTO-STEEL RAILWAY DEVICE (OPTIONS)
RU2415182C1 (en) * 2009-12-24 2011-03-27 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Procedure for thermal treatment of parts of automatic coupling
US20130269900A1 (en) * 2010-01-11 2013-10-17 Bedloe Industries Llc Use of no-bake mold process to manufacture railroad couplers
RU170955U1 (en) * 2016-11-22 2017-05-16 Общество с ограниченной ответственностью "Уральское конструкторское бюро вагоностроения" RAILWAY CAR HITCH HOUSING
WO2017180754A1 (en) * 2016-04-13 2017-10-19 Mcconway & Torley, Llc System and method for manufacturing railcar coupler headcores

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2060143C1 (en) * 1992-10-13 1996-05-20 Инженерный центр "Сплав" Method of strengthening article surfaces with inductive hard-facing
RU57226U1 (en) * 2006-05-02 2006-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение УРАЛВАГОНЗАВОД" им. Ф.Э. Дзержинского AUTO-STEEL RAILWAY DEVICE (OPTIONS)
RU2415182C1 (en) * 2009-12-24 2011-03-27 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Procedure for thermal treatment of parts of automatic coupling
US20130269900A1 (en) * 2010-01-11 2013-10-17 Bedloe Industries Llc Use of no-bake mold process to manufacture railroad couplers
WO2017180754A1 (en) * 2016-04-13 2017-10-19 Mcconway & Torley, Llc System and method for manufacturing railcar coupler headcores
RU170955U1 (en) * 2016-11-22 2017-05-16 Общество с ограниченной ответственностью "Уральское конструкторское бюро вагоностроения" RAILWAY CAR HITCH HOUSING

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU213173U1 (en) * 2022-02-09 2022-08-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" TOOL FOR ELECTROMECHANICAL BURNING OF SMOOTH CYLINDRICAL HOLES
RU213181U1 (en) * 2022-02-09 2022-08-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" TOOL FOR ELECTRO-MECHANICAL HARDENING OF WORKING SURFACES OF SPLINED BUSHINGS
RU213184U1 (en) * 2022-02-09 2022-08-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" TOOL FOR ELECTRO-MECHANICAL HARDENING OF WORKING SURFACES OF SPLINED BUSHINGS
RU213183U1 (en) * 2022-02-09 2022-08-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" TOOL FOR ELECTRO-MECHANICAL HARDENING OF WORKING SURFACES OF SPLINED BUSHINGS
RU213175U1 (en) * 2022-02-09 2022-08-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" TOOL FOR ELECTRO-MECHANICAL HARDENING OF WORKING SURFACES OF SPLINED BUSHINGS
RU214956U1 (en) * 2022-02-15 2022-11-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" TOOL FOR ELECTROMECHANICAL BURNING
RU213179U1 (en) * 2022-02-28 2022-08-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" DORN FOR ELECTROMECHANICAL FINISHING AND HARDENING PROCESSING OF CYLINDRICAL HOLES OF PARTS
RU213180U1 (en) * 2022-02-28 2022-08-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" DORN FOR ELECTROMECHANICAL FINISHING AND HARDENING PROCESSING OF CYLINDRICAL HOLES OF PARTS
RU212550U1 (en) * 2022-06-01 2022-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" DORN FOR ELECTROMECHANICAL HOLING
RU213601U1 (en) * 2022-06-01 2022-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" DORN FOR ELECTROMECHANICAL HOLING
RU213617U1 (en) * 2022-06-01 2022-09-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" DORN FOR ELECTROMECHANICAL HOLING
RU212551U1 (en) * 2022-06-07 2022-07-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" DORN FOR ELECTROMECHANICAL HOLING
RU216117U1 (en) * 2022-10-07 2023-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" TOOL FOR ELECTRO-MECHANICAL HARDENING OF SQUARE HOLES
RU216124U1 (en) * 2022-10-07 2023-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" TOOL FOR ELECTRO-MECHANICAL HARDENING OF SQUARE HOLES
RU216095U1 (en) * 2022-10-07 2023-01-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" TOOL FOR ELECTRO-MECHANICAL HARDENING OF SQUARE HOLES
RU217524U1 (en) * 2022-10-07 2023-04-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина" DORN FOR ELECTRO-MECHANICAL HARDENING OF SQUARE HOLES

Also Published As

Publication number Publication date
RU2673437C1 (en) 2018-11-26
US20190292625A1 (en) 2019-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2673437C9 (en) Method of producing solid surface layer on rail car automatic coupling
Pyndak et al. Tribotechnical and energy assessment of parts of working members of cultivating machines after carburizing and laser hardening
CA2857518A1 (en) Method and apparatus for treatment of a rail weld
CN102121064A (en) Off-line laser quenching process for surface strengthening treatment of steel rail
Jeyaprakash et al. Laser surface modification of materials
CN111041161B (en) Machining method for forming self-sharpening edge by slit type induction quenching of cutter
CN105149727B (en) A kind of medium carbon steel casting defect minimizing technology
KR102207140B1 (en) Slide rings having a ledeburitic microstructure at the surface
CN101440426B (en) Surface quenching heat treatment method for railway wagon heavy duty vehicle coupler body and drawbar terminal pin hole
JP2001032017A (en) High frequency induction hardening apparatus
JP2008163363A (en) Surface hardening method and hydraulic component
US20170130285A1 (en) Method for processing a metal component
US20200199704A1 (en) Method for heat treating with a gradual temperature profile
RU2218430C2 (en) Method and device for hardening surface of rail head
Astafyeva et al. Structure of the surface layer and the microhardness of high-carbon instrumental steel after laser treatment
RU2415182C1 (en) Procedure for thermal treatment of parts of automatic coupling
US11642741B2 (en) System for treating material of a cutting element
CN103343187A (en) Laser composite treatment method of cast iron cam
CN2500568Y (en) Laser processed horse-shoe type brake
RU2601520C2 (en) Method of hardening cutting tool
US11873873B2 (en) System and method of making an enhanced brake rotor with improved wear resistance
Maiorov et al. Solid laser hardening of iron parts.
Kushnarev et al. Production of superhard railroad wheels from T steel
RU2454469C2 (en) Method for reinforcing locomotive and car wheels
RU2582840C1 (en) Method for induction hardening of tillage working body

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20190624

TH4A Reissue of patent specification
PD4A Correction of name of patent owner