Способ изготовления железнодорожных колес

 

Изобретение относится к черной металлургии. Цель - повышение надежности за счет предотвращения образования растягивающих остаточных напряжений в ободе и исключения подкалки поверхностных слоев диска. Железнодорожные колеса нагревают до температуры аустенизации и охлаждают водой. После достижения ободом колеса температуры 400 - 450°С осуществляеют импульсную подачу воды высокого давления (160 атм). Длительность каждого импульса 3 - 4 с. Интервал между импульсами не менее 5 с. Общая длительность подачи воды высокого давления без учета интервала между импульсами 6 - 12 с. Подачу воды высокого давления заканчивают не позднее окончания охлаждения обода водой. 2 табл.

союз сожтсних

СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (1% (И)

®)5 С 21 > 9/34

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

Ilo изобРетенийм и сннРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4362627/23-02 (22) 2. 01 . 88 (46) 07.04. 90, Бюл. N- 13 (71) Нижнеднепровский трубопрокатный завод им.К.Либкнехта и Институт черной металлургии (72) И.Г,Узлов, А.Ф.Гринев, Н.Г.Мирошниченко, К.И.Староселецкий, Л.N.Школьник, Н. И.Данченко, 10.M.Парышев, С.Е.Подольский, E.Н.Шмаков, М.В.Кузьмичев, Г.Е.Пахомов, В.Г.Дюбченко и В.В.Озимина (53) 621.785.79(088.8) (56) Железнодорожный транспорт, 1984, И - 4, с.57.

Изобретение относится к черной металлургии.

Цель изобретения — повышение надежности колеса путем предотвращения образования растягивающих остаточных напряжений в ободе и исключения подкалки поверхностных слоев диска.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления колес, включающему нагрев колеса до температуры аустенизации, прерывистое охлаждение обода, очистку диска, его переходов в обод и ступицу путем подачи воды высокого давления, подачу воды начинают до достижения ободом тем2 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖН11Х КОЛЕС (57) Изобретение относится к черной металлургии. Цель — повышение надежности за счет предотвращения образования растягивающих остаточных напряжений в ободе и исключения подкалки поверхностных слоев диска. Железнодорожные колеса нагревают до температуры аустенизации и охлаждают водой.

После достижения ободом колеса температуры 400-450 С осуществляют импульсную подачу воды высокого давления (160 атм). Длительность каждого импульса 3-4 с. Интервал между импульсами не менее 5 с. Общая длительность подачи воды высокого давления без учета интервала между импульсами 6-12 с.

Подачу воды высокого давления заканчивают не позднее окончания охлаждения обода водой. 2 табл. пературы 400-4500С и осуществляют ее импульсно с длительностью каждого импульса 3-4 с интервалами между ними не менее 5 с при общей длительности подачи 6-12 с, а .заканчивают не позднее окончания охлаждения обода водой.

Используют серийно изготовленные цельнокатаные колеса диаметром 950 мм из стали.с содержанием углерода 0,59Х и марганца 0,727. ° виЬ

Колеса нагревают под закалку в кольцевой печи до 850 С в течение ) ч

30 мин. Нагретые колеса помещают в эакалочную машину и производят термическое упрочнение обода водой в те1555382 чение 130 с при давлении воды 4 атм и производят подачу воды высокого давления (!60 атм) на диск и переходы диска в обод и ступицу через специ5 альные щелевые форсунки, Параметры обработки представлены

II табл.l.

Все колеса подвергают отпуску при о

500 С в течение 2,5 ч, 10

Качество очистки поверхности диска и его переходов оценивают в coGT ветствни с требованиями и методических указаний по очистке колес от окалины. !

Контроль остаточных напряжений в ободе производят в соответствии с методикой стандарта. Для этого на торцовой поверхности обода с наружной стороны наносят два керна на расстоя нии 100 мм друг от друга. Керны должны наноситься на равном расстоянии от обоих краев торцовой поверхности обода. Колесо разрезается по радиусу в направлении от гребня к отверстию ступицы так, чтобы разрез находился посередине между кернами. Международный стандарт требует, чтобы расстояние между кернами было меньше первоначального на величину не менее, чем ! мм..

Наличие подкалки поверхностных слоев диска оценивают путем металлографического анализа под световым микроскопом при увеличении 800.

Результаты оценки качества поверх- 35 ности диска и его пер .одов, остаточных напряжений в ободе и наличия подкалки в поверхностных слоях диска при обработке представлены в табл.2.

Повыше ще Надежности колеса за счет предотвращения образования растягивающих остаточных напряжений и исключения подхалки диска достигается при Выполнении В совокупности за 45 явленных отличительных признаков и IIe достигается при отсутствии любого из иих °

Опыты 1-4 соответствуют оптимальным и граничным значениям пар™ ров отличитепьных признаков. Импульсная подача воды высокого давления в течение 6,9 и 12с с длительностью импульсов 3 и 4 с обеспечивает эффективную очистку поверхности колеса от окалины. Температура обода 400-450 С досо 55 тигается после его охлаждения в течение 60 с. Остаточные напряжения в ободе колес, обработанных по опытам

1-4, удовлетворяют требованиям между,». народного стандарта (схождение Д1 составляет 3,0; 2,7; 2,! и 2,0 мм соответственно). Подкалка поверхностных слоев диска отсутствует.

При общей длительности подачи 15 с (опыт 5) доля и величина растягивающих напряжений в ободе достигают недопустимых пределов — уменьшение расстояния между кернами составляет лишь

0,8 мм. При начале подачи воды высокого давления ранее, чем по достижении ободом температуры 400-450 С (ранее, чем через 60 с после охлаждения обода), остаточное напряжения также не удовлетворяют стандарту. При обработке по опыту 6 подачу воды на диск о начинают по достижении ободом 500 С (через 50 с после начала охлаждения обода) и уменьшение расстояния между кернами составляет 0,9 мм. При сокращении интервалов между импульсами подачи воды на диск до 3 с (опыт 7) и при сокращении длительности импульсов до 2 с (опыт S) снижается эффективность очистки поверхности диска от окалины — остаются небольшие участки с неотделившейся окалиной.

Для сравнения обрабатывают колеса по известному способу. Подачу воды высокого давления на диск и переходы производят непрерывно в течение 5 и

4 с (опыты 9 и 10 соответственно) с началом подачи и одновременно с началом охлаждения обода. При длительности подачи 5 с наблюдаются частичная подкалка поверхностного слоя диска и, следовательно, снижение его надежности. Увеличение длительности подачи воды приводит к увеличению толщины подкаленного поверхностного слоя. Кроме того, длительность импульсов не должна быть более 4 с (опыт 9},. так как даже при одном импульсе длительностью 5 с происходит подкалка поверхностного слоя диска. Подача воды в течение 4 ч, т.е. один импульс (опыт 1О), снижает эффективность очистки: наблюдаются отдельные участки с неотделившейся окалиной..

Таким образом, предотвращение образования растягивающих остаточных напряжений в ободе повышает его надежиость за счет торможения роста термических трещин в глубь обода, а исключение подкалки новерхиостных слоев диска предотвращает образование в иих закалочных трещин и, следова5 )555382 6

Таблица 1

Длительность импульсов, с

Длительность интервалов между импульсами подачи воды, с

Смещение начала

Опыт

Общая длитель-. ность поохлаждения диска относи дачи воды высо кого давтельно ох,паящения обода, с ления, с

Предлагаемый

6

2 9

3 12

4 12

5 15

6 9

7 9

8 6

3

4

3

5

5

5

3

ИзвестНЫЙ

9 5

10 4

О

0 а блица 2

Опыт

Контроль остаточКачество поверхности диска аличяе дкалдиска ных напряжений, Ь1, Предлагаемый

3,0

Отсутст- Удовлетвовует рительное тельно, обеспечивает повьпнеиие его ления, отличающийся тем, надежности, что, с целью повьппения надежности ко"

Применение предлагаемого способа лес путем предотвращения образования обеспечивает повьппение надежности растягивающих остаточных напряжений в колеса за учет повышения надежности

5 ободе н исключения подкалки поверхностобода и дискка. ных слоев диска, подачу воды на диск и его переходы s обод и ступицу начи0

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ; кают по достижении ободом 400-450 С и осуществляют ее импульсно с длиСпособ изготовления железнодорож- тельностью каждого импульса 3-4 с и ных колес, включающий нагрев до тем- интервалами между ними не менее 5 с пературы аустенизации, прерывистое нри общей длительности подачи воды охлаждение обода и очистку диска и без учета интервалов 6-12 с, а заканего переходов в обод и ступицу от ока- 15 чивают ее не позднее окончания охлажпины путем подачи воды высокого дав- дения обода.

1555382

Продолжение табл.2, Неудовлетворительное

8 2,2

Известный

9 2,8

10 3,2

Присут- Удовлетвоствует рительное

Отсутст- Неудовлетвует ворительное

Составитель А.Стадников

Редактор Н.Рогулич Техред N,Õoäàín÷ Корректор Y.Èàêñèìèï èíåö

Тираж 520

Заказ 539

Подписное

РиИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,!01

2 2,7

3 2,1

4 2,0

5 0,8

6 0,9

7 2,0

11

11

II

«11

11

I1

I1

11

11