WO2001051233A1

WO2001051233A1 - Verfahren zum herstellen eines scheibenradkörpers für schienenfahrzeuge

Info

Publication number: WO2001051233A1
Application number: PCT/EP2001/000229
Authority: WO
Inventors: Hans-Jürgen KUCKARTZ
Original assignee: Bochumer Verein Verkehrstechnik Gmbh
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2001-07-19
Also published as: DE10001549A1; AU3167101A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Scheibenradkörpers für Schienenfahrzeuge. Um mit möglichst geringem Materialeinsatz einen Scheibenradkörper für Schienenfahrzeuge herzustellen, der eine hohe Festigkeit und Zähigkeit sowie geringe Rissempfindlichkeit hat, wird ein durch Formpressen hergestellter Rohling zwischen zwei Walzenköpfen warmgewalzt, wobei er bereits seine mindestens endmassnahe Form mit mindestens einer im Scheibenblatt (2) und/oder im Radkranz und/oder in der Radfelge (3) vorgesehenen rotationssymmetrischen Profilierung in Form eines Steges (7) und/oder einer Stufe (4, 5, 6) erhält. Beim Formpressen des Rohlings wird das Materialvolumen und die Materialverteilung auf die beim Warmwalzen des Rohlings in die endmassnahe Form erfolgende, wesentlichen radiale Materialverlagerung abgestimmt. Im Ergebnis entfällt die abschliessende Bearbeitung durch die Abnahme grosser Materialvolumina, um die endmassnahe Form des Scheibenradkörpers zu erhalten.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Scheibenradkorpers für Schienenfahrzeuge

Verfahren zum Herstellen eines Scheibenradkorpers für Schienenfahrzeuge aus Metall, insbesondere Stahl, durch Formpressen eines Blockes zu einem Rohling eines Scheibenradkorpers und durch, anschließendes vom Radkranz ausgehendes Warmwalzen des Rohlings zwischen zwei seitlich angestellten Walzenkopfen, wodurch der entstehende Scheibenradkorper seine mindestens endmaßnahe Form erhalt, wobei das Materialvolumen und die Materialverteilung im Rohling auf die beim Warmwalzen des Rohlings in die endmaßnahe Form erfolgende, im wesentlichen radiale Materialverlagerung abgestimmt sind.

In der Praxis werden seit Jahrzehnten Scheibenradkorper für Schienenfahrzeuge nach einem auch druckschiftlich bekannten Verfahren (Kiefer, H.: Anlagen zum Herstellen von Vollradern, in: VDI-Z 104 (1962) Nr.18 vom 21. Juni 1962, Seiten 820 bis 824) z.B. m der Weise hergestellt, daß zunächst ein kompakter zylindrischer Block aus Stahl zu einem Rohling des Scheibenradkorpers in einer mehrstufigen Presse umgeformt wird. Anschließend wird dieser Rohling zwischen zwei seitlichen Walzenkopfen im Bereich des Scheibenblattes beginnend am Radkranz und fortschreitend zur Scheibenradnabe und mit einem radial außen bei einem bereiften Rad an der Radfelge und bei einem Vollrad an der Laufflache des Spurkranzes angesetzten Walzenkopf mit glatten Außenseiten der Radscheibe gewalzt. Der auf diese Weise erhaltene Scheibenradkorper hat noch nicht die gewünschten Endmaße, insbesondere hat er nicht die für das Anbringen von Bremsscheiben oder Dampfungskorpern erforderlichen Profliierungen m Form von Stufen oder Stegen. Um einen Scheibenradkorper mit den gewünschten Endmaßen zu erhalten, ist eine abschließende spanabhebende Bearbeitung erforderlich. Voraussetzung für eine solche Bearbeitung ist eine Uberdimensionierung des Scheibenradkorpers. Eine solche Uberdimensionierung und die spanabhebende abschließende Bearbeitung haben eine Reihe von Nachteilen:

1. bezogen auf den fertigen Scheibenradkorper ist der Materialeinsatz groß.

2. Der große Materialemsatz bei besonders großformatigen Scheibenradkorpern schließt die Verwendung von stranggegossenen Materialien aus, die wegen ihrer im Vergleich zu Blockgußmateπal besseren Umformeigenschaften und höheren Reinheit besser für Schienenrader geeignet waren.

3. Die für die abschließende spanabhebende Bearbeitung erforderliche Materialzugabe beeinträchtigt den Warmetransfer bei der Wärmebehandlung der Scheibenradkorper nach dem Walzen.

4. Der für die Festigkeit, Zähigkeit, Reduzierung der Rißempfmdlichkeit sowie Dauerfestigkeit der Scheibenradkorper gunstige im wesentlichen radiale Faserverlauf nach dem Walzen wird durch die abschließende spanabhebende Bearbeitung großer Materialvolumma zu einem erheblichen Teil zerstört. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Scheibenradkorpers mit mindestens einer rotationssymmetrischen Profilierung in Form eines Steges oder einer Stufe im Scheibenblatt, innen an der Radfelge oder am Radkranz unter geringst möglichem Materialemsatz zu schaffen. Der durch dieses Verfahren hergestellte Scheibenradkorper soll sich durch hohe Festigkeit, Zähigkeit, und Rißunempfmdlichkeit auszeichnen .

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelost, daß beim Warmwalzen des Rohlings im Scheibenblatt und/oder dem Radkranz und /oder der Radfelge mindestens eine rotationssymmetrische Profilierung m Form eines Steges oder einer Stufe geformt wird.

Wegen der Berücksichtigung der Endkontur des Scheibenradkorpers schon beim Formpressen laßt sich erreichen, daß der Scheibenradkorper schon beim Warmwalzen seine Endkontur erhalt. Ein abschließendes spanabhebendes Bearbeiten, um die gewünschten Endmaße zu erreichen, kann im einfachsten Fall sogar entfallen. Wenn in der Praxis gleichwohl eine abschließende spanabhebende Bearbeitung erfolgt, dann dient sie in wesentlichen nur der Feinabstimmung: Einhalten von Maßtoleranzen, Beseitigung von Unwuchten und dergleichen. Da grundsätzlich keine abschließende spanabhebende Bearbeitung erforderlich ist, bleiben auch die sich aus dem abschließenden Walzprozeß ergebenden Eigenschaften, wie Festigkeit, Zähigkeit und Rißunempfmdlichkeit aufgrund des ungestörten radialen Faserverlaufs des Materials erhalten, die gerade für Scheibenradkorper wegen ihrer im Betrieb schwingenden Belastung von Vorteil sind. Da der Scheibenradkorper nach dem Warmwalzen praktisch seine Endmaße erreicht, also dunner als nach dem bisherigen Verfahren hergestellte Scheibenradkorpern ist, laßt er sich auch optimaler warmebehandeln . Schließlich ist der mit der Erfindung erzielte Vorteil der Materialersparnis groß. Bei Scheibenradkorpern, die ein Gewicht in der Größenordnung von 700 kg haben, lassen sich mit dem erfmdungsgemaßen Verfahren Einsparungen von 100 kg und mehr erzielen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausfuhrungsbeispiel darstellenden Zeichnung naher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 einen Rohimg eines Scheibenradkorpers m einer Pressform im halben Axialschnitt,

Fig. 2 den aus dem Rohling gemäß Fig. 1 durch

Warmwalzen hergestellten Scheibenradkorper im halben Axialschnitt m einer um 180° gewendeten Darstellung,

Fig. 3 einen Walzenkopf für das Warmwalzen der rechten Seite des Scheibenradkorpers gemäß Fig. 2,

Fig. 4 einen Walzenkopf für das Warmwalzen der linken Seite des Scheibenradkorpers gemäß Fig. 2,

Fig. 5 den warmgewalzten Scheibenradkorper gemäß Fig.2 nach abschließendem Kumpeln im halben Axialschnitt .

Der Fig. 5 dargestellte Scheibenradkorper besteht aus einer Nabe 1, einem Scheibenblatt 2 und einer Radfelge 3. Auf die Radfelge wird ein Radreifen mit Spurkranz aufgeschrumpft. Der Scheibenradkorper weist im Hinblick auf die Erfindung die Besonderheit auf, daß im Scheibenblatt 2 Profilierungen vorgesehen sind, und zwar etwa in der Mitte des Blattes zwei auf gegenüberliegenden Seiten eingeordnete Stufen 4, 5, in der Nahe der Radfelge 3 eine weitere Stufe 6 und auf der dazu gegenüberliegenden Seite eine Rippe 7. Um diese Profilierungen 4, 5, 6 und 7 zu formen, wird erfindungsgemaß zunächst ein Rohling des Radscheibenkorpers entsprechend Fig. 1 hergestellt.

Fig. 1 zeigt die letzte Stufe des Formpressens . Dafür wird zunächst herkömmlicher Weise ein zylindrischer Block, der vorzugsweise von einem gegossenen Strang abgelangt ist, nach Erwarmen auf eine geeignete Verformungstemperatur angestaucht. In zwei weiteren Stufen wird der gestauchte Block weiter verformt und gelocht. Die letzte Stufe dieses Fertigungsvorganges zeigt Fig. 1. Hier ist der Rohling des Radscheibenkorpers allseitig von der formgebenden Pressform umgeben. Bei dieser Formgebung werden bereits die späteren Profilierungen 4, 5, 6, 7 durch entsprechende Materialverteilungen berücksichtigt. In Fig. 1 ist zu erkennen, daß schon in der Pressform der besondres stark ausgeprägte, spatere Steg 7 eingeformt ist. Die weniger stark ausgeprägten Profilierungen, wie die flachen Stufen 4, 5, 6, müssen aber nicht schon in der Pressform ausgeformt werden. In jeden Fall ist aber schon in der Pressform das Materialvolumen und die Materialverteilung für das sich in derselben Hitze anschließende Warmwalzen in der Weise zu berücksichtigen, daß beim Warmwalzen gerade soviel Material zur Verfugung steht, wie den einzelnen Bereichen des Scheibenradkorpers benotigt wird, um am Ende des Warmwalzens mindestens annähernd die Endmaße des Scheibenradkorpers in der Dicke und in der radialen Ausdehnung zu erreichen.

Wie die m den Fig. 3 und 4 dargestellten Walzkopfe für das Warmwalzen der rechten und linken Seite des Scheibenradkorpers zeigen, haben sie eine der gewünschten Endform des Scheibenradkorpers angepaßte Kontur. So hat der Walzenkopf gemäß Fig. 3 eine dem Steg 7 entsprechende umlaufende Nut 9. Der Walzenkopf gemäß Fig. 4 für die andere Seite hat dagegen den Stufen 4 und 6 entsprechende Stufen 11 und 12. Allerdings erhalt der Scheibenradkorper seine Endform gem ß Fig. 5 nicht schon beim Warmwalzen sondern erst beim anschließenden Kumpeln. Nach dem Warmwalzen hat er die in Fig. 2 dargestellte Form. In dieser Form ist der radial äußere Bereich des Scheibenradkorpers etwa bis zur Mitte des Scheibenblattes 2 gegenüber dem radial inneren Bereich parallelversetzt. Beim anschließenden Kumpeln findet ein weiterer Parallelversatz statt, und zwar im Bereich der Stufe 6 und des Steges 7 unter Erhaltung ihrer Form und Position und an der Vorstufe 4* unter Erhaltung ihrer Position aber Vergrößerung zur Stufe 4 und unter Bildung einer weiteren gegenüberliegenden Stufe 5.

In einzelnen Fallen kann der so erhaltene Scheibenradkorper mit den verschiedenen Profilierungen zum Einsatz kommen. In der Regel findet aber eine abschließende Überarbeitung an der gesamten Oberflache durch Überdrehen statt. In Fig. 5 ist mit ausgezogenen Linien die Kontur des Scheibenradkorpers nach dem Warmwalzen und gestrichelt die Kontur des Scheibenradkorpers nach der spanabhebenden Überarbeitung dargestellt. Bei der spanabhebenden Überarbeitung kann auch noch eine Hinterschneidung 13 an der Radnabe 1 erzeugt werden.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen eines Scheibenradkorpers für Schienenfahrzeuge aus Metall, insbesondere Stahl, durch Formpressen eines Blockes zu einem Rohling eines Scheibenradkorpers und durch anschließendes vom Radkranz ausgehendes Warmwalzen des Rohlings zwischen zwei seitlich angestellten Walzenkopfen, wodurch der entstehende Scheibenradkorper seine mindestens endmaßnahe Form erhalt, wobei das Materialvolumen und die Materialverteilung im Rohling auf die beim Warmwalzen des Rohlings in die endmaßnahe Form erfolgende, im wesentlichen radiale Materialverlagerung abgestimmt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß beim Warmwalzen des Rohlings im Scheibenblatt und/oder im Radkranz und/oder in der Radfelge mindestens eine rotationssymmetrische Profilierung in Form eines Steges und/oder einer Stufe geformt wird, .

2. Verfahren zum Herstellen eines Scheibenradkorpers nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß beim Formpressen des Rohlings ein der Profilierungen im Scheibenblatt und/oder im Radkranz und/oder in der Radfelge des Scheibenradkorpers entsprechendes grobes Vorprofil eingeformt wird.

3. Verfahren zum Herstellen eines Scheibenradkorper nach Anspruch 1 oder 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für das Formpressen ein strangegossener Block verwendet wird.