WO2016131701A1 - Radreifen für ein schienenrad - Google Patents

Radreifen für ein schienenrad Download PDF

Info

Publication number
WO2016131701A1
WO2016131701A1 PCT/EP2016/052905 EP2016052905W WO2016131701A1 WO 2016131701 A1 WO2016131701 A1 WO 2016131701A1 EP 2016052905 W EP2016052905 W EP 2016052905W WO 2016131701 A1 WO2016131701 A1 WO 2016131701A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wheel
tire
cast iron
cast
rail
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/052905
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Hirtenlechner
Franz-Josef Weber
Ruben DE LA PRIDA CABALLERO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG Oesterreich
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
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 Siemens AG Oesterreich filed Critical Siemens AG Oesterreich
Publication of WO2016131701A1 publication Critical patent/WO2016131701A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00—Wheels characterised by rail-engaging elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00—Wheels characterised by rail-engaging elements
    • B60B17/0055—Wheels characterised by rail-engaging elements with non-elastic tyres (e.g. of particular profile or composition)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00—Wheels characterised by rail-engaging elements
    • B60B17/0055—Wheels characterised by rail-engaging elements with non-elastic tyres (e.g. of particular profile or composition)
    • B60B17/0058—Wheels characterised by rail-engaging elements with non-elastic tyres (e.g. of particular profile or composition) characterised by their fixing to wheel bodies
    • 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
    • C21D9/34—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tyres; for rims
    • 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
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/20—Isothermal quenching, e.g. bainitic 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
    • C21D5/00—Heat treatments of cast-iron

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a wheel tire made of metal for a rail wheel, ie for a wheel of a rail vehicle, as well as a wheel tire and a
  • the finished rail wheel thus consists of a wheel body and the tire, both parts are made separately from each other and then joined together to form the rail.
  • the manufacturer of wheel sets for rail vehicles strives that the wheelsets have as little weight as possible, so the wheels and tires should be as light as possible, but still meet the necessary technical characteristics, such as minimum wear and high strength. Weight can be reduced by optimizing the shape of the rail wheels and / or by using lighter ones
  • ausferritic cast iron (Austempered Ductile Iron, ADI) lighter than
  • Cast steel or steel forgings Steel has a density of 7850 kg / m 3 , while ausferritic cast iron with
  • Spheroidal graphite (ADI) or ductile iron (GJS) has a density of only 7100 kg / m 3 .
  • the associated wheel body can optionally also be made of a cast material or manufactured differently, for example conventionally forged.
  • Another method of manufacturing the wheel body has the advantage that the wheel body can then have properties that the cast tire can not offer, or so any disadvantages of the cast tire can be compensated.
  • Wheel tire is made of cast iron. Cast iron has with 7200 kg / m is less dense than steel and therefore requires at least a weight saving.
  • the tire is preferably after casting
  • the wheel tire may be made of Ausferritic ductile iron (ADI),
  • ADI Austempered Ductile Iron
  • ADI is a low-warpage isothermally tempered cast iron with nodular graphite. It is characterized by a very favorable combination of strength and elongation as well as high
  • ADI Alternating strength and favorable wear behavior.
  • the basis for ADI is cast iron with nodular graphite. To the isothermal transformation without perlite formation or
  • Bainite formation the melts destined for ADI are typically made with small amounts of copper
  • the usually custom machined workpieces are placed in an oven under protective atmosphere on the
  • Austenitizing temperature of 850-950 ° C heated The holding time is due to the wall thickness and the chemical
  • the temperature of the isothermal transformation affects the resulting structure and thereby the mechanical properties of the castings.
  • the wheel tire can also be made of other varieties of
  • the casting of the tire allows a reduction of the
  • molding can produce tire molds which are more favorable in terms of strength than
  • a wheel body is combined with a wheel tire according to the invention, the following materials would be favorable for the wheel body: cast aluminum, because of the low weight; Gray cast iron or - better - nodular cast iron (spheroidal graphite cast iron), because of the low material costs, nodular cast iron also because of the good internal damping; Cast Steel, ADI.
  • the wheel tire according to the invention is particularly suitable for so-called light rail applications, such as for vehicles up to max. 12.5 tons, because of the low masses and

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Radreifens aus Metall für ein Schienenrad und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Radreifen gegossen wird, was zu einer Reduzierung des Gewichts des Schienenrads führt.

Description

Beschreibung
Radreifen für ein Schienenrad
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Radreifens aus Metall für ein Schienenrad, also für ein Rad eines Schienenfahrzeugs, sowie einen Radreifen und ein
Schienenrad. Das fertige Schienenrad besteht somit aus einem Radkörper und dem Radreifen, wobei beide Teile getrennt voneinander gefertigt und erst anschließend zum Schienenrad zusammengefügt werden.
Einschlägige Schienenräder zeichnen sich dadurch aus, dass der Radreifen einen Spurkranz aufweist.
Stand der Technik
Der Hersteller von Radsätzen für Schienenfahrzeuge ist bestrebt, dass die Radsätze möglichst wenig Gewicht haben, somit sollten auch die Räder und Radreifen möglichst leicht sein, aber dennoch die nötigen technischen Eigenschaften, wie möglichst geringe Abnutzung und hohe Festigkeit, erfüllen. Gewicht kann durch Optimierung der Gestalt der Schienenräder reduziert werden und/oder durch den Einsatz leichterer
Materialien .
Grundsätzlich ist es bekannt, etwa aus der DE 203 06 253 Ul, ein Vollrad für Radsätze von Schienenfahrzeugen aus
ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit (Austempered Ductile Iron, ADI) herzustellen, das leichter ist als
Stahlguss- oder Stahlschmiedeteile. Stahl hat eine Dichte von 7850 kg/m3, während ausferritisches Gusseisen mit
Kugelgraphit (ADI) oder Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) eine Dichte von nur 7100 kg/m3 hat. Leichtere Materialien, etwa der Verzicht auf gewalzten oder geschmiedeten Stahl, geht aber oft zu Lasten der gewünschten hohen Festigkeit des Schienenrades.
Aufgabe der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und einen Radreifen zur
Verfügung zu stellen, der im Hinblick auf die Festigkeit und geringe Abnützung des Schienenrades ausgelegt ist.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach der Radreifen gegossen wird. Gusswerkstoffe haben in der Regel den Vorteil, ein geringeres spezifisches Gewicht zu haben als geschmiedete Werkstoffe. Durch die Zusammensetzung der Legierungsbestandteile sowie durch die Verfahrensführung, insbesondere Temperaturführung, können dennoch günstige Eigenschaften des Radreifens im
Hinblick auf Festigkeit und geringe Abnützung erzielt werden.
Darüber hinaus kann der zugehörige Radkörper wahlweise ebenfalls aus einem Gusswerkstoff hergestellt sein oder anders hergestellt werden, etwa konventionell geschmiedet sein. Eine andere Herstellungsart des Radkörpers hat den Vorteil, dass der Radkörper dann Eigenschaften aufweisen kann, die der gegossene Radreifen nicht bieten kann, bzw. können so etwaige Nachteile des gegossenen Radreifens ausgeglichen werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der
Radreifen aus Gusseisen hergestellt wird. Gusseisen hat mit etwa 7200 kg/m eine geringere Dichte als Stahl und bedingt daher jedenfalls eine Gewichtseinsparung.
Eine weitere Gewichtseinsparung kann erreicht werden, wenn der Radreifen aus Gusseisen mit Kugelgraphit hergestellt wird .
Der Radreifen wird nach dem Gießen vorzugsweise
wärmebehandelt, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
Insbesondere kann der Radreifen aus ausferritischem Gusseisen mit Kugelgraphit (ADI) hergestellt werden,
Sogenanntes ausferritisches Gusseisen mit Kugelgraphit wird im Englischen als Austempered Ductile Iron (ADI) bezeichnet, wobei die Abkürzung ADI auch im Deutschen gebräuchlich ist. ADI ist ein austenitisch-ferritisches Gusseisen mit
Kugelgraphit, die mechanischen Eigenschaften von ADI sind beispielsweise in der Europäischen Norm EN 1564 beschrieben. ADI ist ein verzugsarm isothermisch vergütetes Gusseisen mit Kugelgraphit. Es zeichnet sich aus durch eine sehr günstige Kombination von Festigkeit und Dehnung sowie hohe
Wechselfestigkeit und günstiges Verschleißverhalten. Als Basis für ADI dient Gusseisen mit Kugelgraphit. Um die isothermische Umwandlung ohne Perlitbildung oder
Bainitbildung zu erreichen, werden die für ADI bestimmten Schmelzen in der Regel mit geringen Mengen von Kupfer,
Molybdän, Mangan und Nickel legiert. Wegen der notwendigen Makro- und Mikrohomogenität werden hohe
Qualitätsanforderungen an die ADI-Gussstücke gestellt.
Die in der Regel auf Maß bearbeiteten Werkstücke werden in einem Ofen unter Schutzatmosphäre auf die
Austenitisierungstemperatur von 850-950 °C aufgeheizt. Die Haltezeit ist durch die Wandstärke und die chemische
Zusammensetzung der Gussstücke bestimmt. Nach der
vollständigen Austenitisierung wird das Gussstück sehr schnell ins Abschreckbad umgehängt und auf die gewünschte Temperatur der isothermischen Transformation abgekühlt
(abgeschreckt) . Als Abschreckmedium wird sehr oft ein Salzbad verwendet. Die Umwandlungstemperatur liegt zwischen 220 und 450 °C. Die Umwandlungszeit beträgt mehrere Stunden. Zu geringes Halten führt zu metastabilem Restaustenit, zu langes Halten zur Umwandlung in (echten) Bainit (Ferrit mit
integrierter Karbidausscheidung) . Beides ist ungünstig für die typischen ADI-Eigenschaften .
Die Temperatur der isothermischen Umwandlung beeinflusst das entstehende Gefüge und dadurch die mechanischen Eigenschaften der Gussstücke. Je niedriger die Temperatur, desto höher ist die resultierende Härte und Festigkeit des Materials (bzw. desto geringer der Restaustenitanteil ) .
Der Radreifen kann aber auch aus weiteren Sorten von
ferritischem oder perlitischem Gusseisen mit Kugelgraphit hergestellt werden, sowie aus Stahlguss, wobei man
Legierungen auswählt, die eine besonders hohe
Verschleißbeständigkeit aufweisen .
Das Gießen des Radreifens erlaubt eine Reduktion der
Herstellungskosten, weil es weniger Energie als etwa das Schmieden benötigt. Bei entsprechender Auswahl des
Gusswerkstoffes können sogar die Verschleißeigenschaften im Vergleich zu Schmiedestahl verbessert werden sowie die akustischen Eigenschaften des Radreifens durch verminderte Laufflächenrauheit und/oder durch die innere Dämpfung des Gusswerkstoffes verbessert werden, insbesondere bei
Verwendung von ADI .
Zudem können durch das Gießen Reifenformen hergestellt werden, die bezüglich Festigkeit günstiges sind als
geschmiedete Reifen.
Bei den ausgewählten Gusswerkstoffen ist darauf zu achten, dass die für Eisenbahnräder notwendigen Werkstoffeigenschaften erfüllt sind. So sind m der Regel eine Härte von mindestens 270 HB, eine Zugfestigkeit von mindestens 800 MPa und eine Bruchdehnung von mindestens 10% erforderlich .
Wenn ein Radkörper mit einem erfindungsgemäßen Radreifen kombiniert wird, wären folgende Werkstoffe für den Radkörper günstig: Aluminiumguss , wegen des geringen Gewichts; Grauguss oder - besser - Sphäroguss (Gusseisen mit Kugelgraphit) , wegen der geringen Materialkosten, Sphäroguss auch wegen der guten inneren Dämpfung; Stahlguss, ADI .
Der erfindungsgemäße Radreifen ist besonders geeignet für sogenannte Light Rail Anwendungen, etwa für Fahrzeuge bis max . 12,5 Tonnen, wegen der geringen Massen und
Geschwindigkeiten. Bei Light Rail Anwendungen sind wegen der akustischen Eigenschaften mehrteilige Räder üblich.

Claims

Patentansprüche
1. Radreifen aus Gusswerkstoff für ein Schienenrad, dadurch gekennzeichnet, dass der Radreifen aus Gusseisen mit Kugelgraphit besteht.
2. Radreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radreifen aus ausferritischem Gusseisen mit
Kugelgraphit besteht.
3. Radreifen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radreifen aus ferritischem oder perlitischem
Gusseisen mit Kugelgraphit besteht.
4. Verfahren zur Herstellung eines Radreifens nach einem
nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Radreifen nach dem Gießen wärmebehandelt wird.
5. Schienenrad mit einem Radreifen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Radkörper aus Aluminiumguss, Grauguss, Gusseisen mit Kugelgraphit, ADI oder Stahlguss besteht.
PCT/EP2016/052905 2015-02-17 2016-02-11 Radreifen für ein schienenrad Ceased WO2016131701A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50121/2015 2015-02-17
ATA50121/2015A AT516736B1 (de) 2015-02-17 2015-02-17 Radreifen für ein Schienenrad

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016131701A1 true WO2016131701A1 (de) 2016-08-25

Family

ID=55398270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/052905 Ceased WO2016131701A1 (de) 2015-02-17 2016-02-11 Radreifen für ein schienenrad

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT516736B1 (de)
WO (1) WO2016131701A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112725685B (zh) * 2020-12-10 2021-12-24 山东卢斯得机械股份有限公司 一种基于废旧轮胎中的钢丝的制动部件材料，由其制备的制动部件及制法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA499958A (en) * 1954-02-16 Greenberg Leon Railway or other trackline wheel and method of making the same
CN102560228A (zh) * 2012-02-16 2012-07-11 扬州华铁铁路配件有限公司 一种adi材料车轮的生产方法
CN103952617A (zh) * 2014-05-14 2014-07-30 扬州大学 新型奥贝球铁火车轮材料合金及其冶炼工艺

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2979A (en) * 1843-02-24 creed
US509409A (en) * 1893-11-28 Robert
US3037A (en) * 1843-04-10 Manner of constrttcting cast-iron wheels for locomotive steam-engines
DE1118472B (de) * 1958-05-21 1961-11-30 Kurt Dies Dr Ing Verwendung von vergueteten Leichtmetall-Gusslegierungen als Werkstoff fuer Schienenfahrzeugraeder mit aufgeschrumpftem Stahlradkranz

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA499958A (en) * 1954-02-16 Greenberg Leon Railway or other trackline wheel and method of making the same
CN102560228A (zh) * 2012-02-16 2012-07-11 扬州华铁铁路配件有限公司 一种adi材料车轮的生产方法
CN103952617A (zh) * 2014-05-14 2014-07-30 扬州大学 新型奥贝球铁火车轮材料合金及其冶炼工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
: DR ET AL: "On the Suitability of ADI as an Alternative Material for (Railcar) Wheels", CIATF 99, 11 June 1999 (1999-06-11), pages 1 - 12, XP055263425, Retrieved from the Internet <URL:http://www.appliedprocess.com/library?index=0&industryid=10&processid=3&keyword=rail> [retrieved on 20160406] *
JOKIPII ET AL: "Kymenite in Railway Applications", INTERNATIONAL ADI-SEMINAR - AUSTEMPERED DUCTILE IRON : [NOVEMBER 6 - 8, 1991, HELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, ESPOO, FINLAND], HELSINKI UNIV. OF TECHNOL., LAB. OF FOUNDRY TEC, HELSINKI, FI, 1 January 1991 (1991-01-01), pages 1 - 15, XP008179869, ISBN: 951-22-0920-9 *

Also Published As

Publication number Publication date
AT516736A4 (de) 2016-08-15
AT516736B1 (de) 2016-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0091897B1 (de) Kaltverfestigender austenitischer Manganhartstahl und Verfahren zur Herstellung desselben
RU2494165C2 (ru) Высокопрочный, высоковязкий тонкий стальной пруток и способ его изготовления
JP2009527638A (ja) 冷間加工性及び焼入れ性に優れた鋼線材、及びその製造方法
US20020040744A1 (en) Steel wire rod for cold forging and method for producing the same
EP2052094A1 (de) Hochsiliziumhaltiger stahlwerkstoff zur herstellung von kolbenringen und zylinderlaufbuchsen
EP2486162B1 (de) Bainitisches gusseisen mit kugelgraphit und herstellungsverfahren zur bildung des zwischengefüges
EP2749659A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils sowie Kraftfahrzeugbauteil
DE112016005198T5 (de) Walzdraht mit ausgezeichneter Kaltschmiedbarkeit und Verfahren zu seiner Herstellung
EP3209806A1 (de) Ultrahochfester thermomechanisch behandelter stahl
WO2009090228A1 (de) Bauteile aus hochmanganhaltigem, festem und zähem stahlformguss, verfahren zu deren herstellung sowie deren verwendung
JP4361686B2 (ja) 鋼材及びその製造方法
WO2018050387A1 (de) Verfahren zur herstellung eines umgeformten bauteils aus einem manganhaltigen stahlflachprodukt und ein derartiges bauteil
JP2010513713A (ja) 防錆性鋼からなるボールピン及びボールブッシュ
DE102016115618A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines höchstfesten Stahlbandes mit verbesserten Eigenschaften bei der Weiterverarbeitung und ein derartiges Stahlband
EP2401533B1 (de) Stahlwerkstoffzusammensetzung zur herstellung von kolbenringen und zylinderlaufbuchsen
CN103014535B (zh) 车轴钢及车轴
WO2018050683A1 (de) Verfahren zur herstellung eines stahlflachprodukts aus einem manganhaltigen stahl und ein derartiges stahlflachprodukt
EP3211109B1 (de) Verfahren zur herstellung eines warmformwerkzeuges und warmformwerkzeug hieraus
EP3088537A1 (de) Herstellverfahren hpi-gusseisen
DE102012003791B3 (de) Verfahren zur Herstellung hochfester Formteile aus Stahlguss mit TRIP-Effekt und mit austenitisch-martensitischem Gefüge
CH648353A5 (de) Gussteile mit hoher schlagzaehigkeit und ein verfahren zu deren herstellung.
AT516736B1 (de) Radreifen für ein Schienenrad
DE102016117494A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines umgeformten Bauteils aus einem mittelmanganhaltigen Stahlflachprodukt und ein derartiges Bauteil
GB2101014A (en) Manufacture of seamless steel pipe
US10487372B2 (en) High-strength bolt

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16705084

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16705084

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1