Способ восстановления профиля поверхности катания колес рельсового транспорта

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) С 21 D 9 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

no pEJ)aM изОБРетений v ОткРытий (21) 3653462/22-02 (22) 02.09.83 (46) 23.05.85. Бюл.. N - 19 (72) М.М.Машнев, Н.С.Продан, В.И.Князев и В.С.Захаров (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им.акад.В.Н.Образцова (53) 62 1. 785. 376(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 433222, кл. С 2 1 D 9/34, 1972.

2. Авторское свидетепьство СССР .

Ф 924125, кл. С 21 D 9/34, 1980. (54) (57) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ПОВЕРХНОСТИ КАТАНИЯ КОЛЕС РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТА, включающий многократный импульсный отжиг поверхностного слоя путем нагрева вьппе Ас

1 охлаждения ниже А1, нагрева ниже Ъ

А „ подстуживания, ускоренного охлаждения после завершения промежуточного превращения и механическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности колес путем ебеспечения равномерной твердости НВ 350-380, ускоренное охлаждение осуществляют после частичного завершения промежуточного превращения со скоростью 50-60 С/с

Изобретение относится к способам восстановления изделий и может быть использовано при восстановлении профиля поверхности катания колес рельсового транспорта, например: вагонов, локомотивов, вагонов метрополитена, электросекций и трамваев.

Около 60Х колесных пар поступает из эксплуатации в ремонт раньше установленного срока и имеют прокат, не 177 превышающий половины предельного его значения (6-7 мм). Частые внеочередные обточки приводят к неоправданным потерям металла и сокращают сроки службы колес в 1,5-2 раза по сравнению с нормативными.

Причины этого явления кроются в недостаточной контактно-усталостной прочности колесной или бандажной сталей, а как следствие — .появление в процессе эксплуатации дефектов типа выкрашивание, неравномерный прокат, выщербины, отслоение металла.

Несколько иное происхождение имеют дефекты типа ползунов. Они воз- д никают при заклинивании колеса тормозными колодками, что приводит к юзу, сильному нагреву и деформации металла с последующим резким охлаждением на массу колеса или бандажа, а также на массу холодного рельса. В результате наблюдается термомеханическое упрочнение до HV 600-1000 на глубину до 2 мм, значительно затрудняющее последующую механическую обработку.

При первичном изготовлении колес и бандажей они подвергаются пульсирующей закалке с прокатного нагрева на .твердость наружного слоя металла НВ 290-310, но низкая прокаливаемость

40 колесной и бандажной сталей приводит к тому, что уже на глубине около 1215 мм твердость металла падает пример-. но до НВ 250. Упрочненный таким обра45 зом слой металла во время двух первых переточек расходуется полностью, а весь остальной период службы колесо или бандаж раббтают практически неупрочненными, все быстрее изнашиваются .

50 и поражаются дефектами контактно-усталостного происхождения .

1157095 ностного слоя на зернистый перлит и последующую механическую обработку 1j, Однако этот способ не обеспечива— ет после механической обработки задаваемых техническими условиями фи-, зико-механических свойств металла по— верхности катания колес.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления профиля поверхности катания колес рельсового транспорта.

Сущность способа состоит в том, что перед механической обработкой

:производят многоимпульсньй отжиг ме-. талла поверхностного слоя бандажных колес на зернистый перлит и последующее ускоренное охлаждение после полного завершения промежуточного структурного превращения. При этом отжиг производят путем индукционного нагрева со скоростью 150-250 С/с до температуры несколько выше точки Ас„, охлаждение на массу холодного колеса до температуры ниже точки А„, повторного нагрева в течение 3-5 с до температуры ниже точки A „ è принудительного охлаждения с помощью водяного спрейера. Полуизотермический режим охлаждения обеспечивает получение твердости НВ 290-310 72 3.

Однако известный способ не обеспечивает поверхностной твердости Hl3350380, необходимой для повышения долговечности.

Целью изобретения является повышение долговечности колес путем обеспечения равномерной твердости НВ 350380.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу восстановления профиля поверхности катания колес рельсового транспорта, включающему многократный импульсный отжиг поверхностного слоя путем нагрева выше Ао ор э охлаждения ниже А„нагрева ниже А

Р с1 подстуживания, ускоренного охлаждения после завершения промежуточного превращения, и механическую обработку, ускоренное охлаждение осуществляют после частичного завершения промежуточного превращения со скоростью

50-60 С/с, На поверхности катания современного колеса или бандажа требуется иметь металл с твердостью не ниже НВ 350. 55

Известен способ восстановления профиля катания колес, включающий многократный импульсный отжиг поверхП Редлагаемый способ включает следующие операции.

1 ° Per óëèÐîâêà зазора между индуктором и поверхностью катания клеса. з 11570

2. Многоимпульсный нагрев поверхностного слоя металла колес.

3. Охлаждение поверхности катания колеса со скоростью 50-60 С (с через

30-50 с с момента прохождения колеса под первым витком индуктора).

4. Удаление поверхностного слоя по профилю катания колеса путем механической обработки.

Введение операций 1 и 3 позволя- 10 ет фиксировать заданное значение твердости на глубине предельного проката по профилю катания колес, в результате увеличивается контактно-усталостная прочность поверхностного слоя металла по профилю катания колес и повышается их долговечност ь

На фиг. 1 изображена схема установки индуктора ТВЧ и спрейера относительно колеса; на фиг.2 — диаграмма изотермических превращений аустенйта колесной стали с нанесенными на нее кривыми охлаждения по известному способу и предлагаемому. 2S

Схема (фиг. 1) содержит колесо 1, первый виток 2 индуктора; магнитопровод 3; второй виток 4 индуктора, спрейер 5, имеющий возможность перемещаться по дуге (укаэано стрелами)

30 зазор е между индуктором и поверхностью катания колеса.

На диаграмме (фиг. 2) изображено. кривая 1 начала выделения феррита; кривая 2 начала образования двухфазной смеси (е +Ц); кривая 3 оконча- 5 ния образования двухфазной смеси (d+

+Ц); кривая 4 режима многоимпульсного отжига при нагреве ТВЧ до 830 С со скоростью 170 С/с и с ускоренным охлаждением после завершения превра40 щений по известному способу, кривая

5 охлаждения при термообработке на заданную твердость по предлагаемому способу; А„, А, А, М„, И „-критические температуры для колесной стали, A" А — критические температуРы

1 для колесной стали. при скорости на» грева 170 C/ñ; „ — аустенит устойчивый, ущ — аустенит переохлажденный;

50 мелкоблочного мартенсита и аустенита.

Пример. Проводят восстановление профиля поверхности катания колес по предлагаемому и известному способам.

Обработка rro известному способу вагонных колес пар с диаметром колес

95 4

980 мм (сталь тила 60Г), имею1цих на поверхностях катания труднообтачиваемые участки с термомеханическимн повреждениями до 1000 Н включает следующие операции. Зазор между поверхностью катания колеса и индуктором устанавливается в большей степени произвольно (от 3 до 5 мм) для обеспечения глубины термообработанного слоя на глубину до 3 мм (максимальная глубина труднообрабатываемых участков составляет 2,5 мм). На индукционной установке с помощью двухвиткового индуктора выполняют многоимпульсный нагрев металла поверхности катания колеса: под первым витком индуктора до 830 С со скоростью 170 С/с и через 5-6 с нагрев под вторым витком индуктора до 690-700 С. После окончания структурных превращений, т.е. после полного завершения промежуточного превращения, выполняют ускоренное охлаждение, в результате чего получена твердость колеса около

НВ320 на глубине до 3 мм. После термо-. обработки производят обточку поврежденной поверхности по профилю катания колес на колесотокарных станках.

Обработка по предлагаемому способу колесных пар вагонов метрополитена с диаметром колес 780 мм (сталь 45ГСФ) включает следующие операции. Для обеспечения глубины термообработанного слоя на заданную твердость (340360 НВ) — 8 мм (5 мм — значение предельного проката колесных пар вагонов метрополитена и 3 мм — глубина съема металла по профилю катания колеса в стружку) устанавливают зазор между индуктором и поверхностью катания колеса 3 мм. На индукционной установке с помощью двухвиткового индуктора выполняют многоимпульсный нагрев металла поверхности катания колеса ана-. логично с известным способом. При

630-650 С, через 37-40 с.с момента прохождения колеса под первым витком индуктора, после частичного завершения промежуточного превращения, выполняют охлаждение поверхности катания колеса со скоростью 50 С/с, что обеспечивает получение структуры сорбитизированного перлита или сорбита, имекщих твердость НВ 340-360 на принятой глубине от поверхности ката" ния (в данном случае 8 мм). После термообработки металла поверхности катания колес производят обточку из1157095 ношенного и поврежденного профиля катания колес (как правило до 3 мм) на колесотокарных станках для дальнейшей эксплуатации под вагонами. ет по сравнению с существукицими способами повышение износостойкости и пробегов колесных пар между очередными переточками в среднем с

200 тыс. км до 260-280 тыс. км за счет обеспечения требуемых физикомеханических свойств по профилю катаИспользование предлагаемого способа восстановления профиля поверхностей,катания колесных пар обеспечивани я к ол ес а.

У

AQ Ф

200

S00

Составитель И.Липгарт

Редактор Е.Лушникова Техред М.Надь Корректор И.Эрдейи

Заказ 328б/25 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Agg

800

УОО ,ИО

400