Способ термической обработки железнодорожных колес

 

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗНО ОРОЖНЫХ КОЛЕС, включающий нагрев элементов рабочей поверхности гребня, выкружки и полосы катания до температуры аустенизации, охлаждение рабочей поверхности пвлосы катания со скоростью 10-12 С/с и по следующий отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности железнодорожных колес за счет дифференцированного повышения износостойкости элементов рабочей поверхности, гребень охлаждают со скоростью 80-120 С/с, а выкружки - со скоростью 60-80 с/с. 2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что нагрев обрабатываемых элементов рабочей поверхности осуществляют токами высокой частоты. § 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что охладдение (Л гребня, выкружки и полосы катания ведут до температуры окончания мартенситных превращений.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) () 1) (s))q С 21 D 9/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (21) 3676464/22-02 (22) 20. 12.83 (46) 23. 10.85. Бюл. N - 39 (72) Д.А. Курасов (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта им. M.È. Калинина (53) 621.785.796.629.11,012.6(088.8) (56) Заявка ФРГ Ф 1955949, кл. С 21 D 9/34, опублик. 1973, Авторское свидетельство СССР

N 555150, кл. С 21 D 9/34, 1975. (54)(57) 1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРА ; БОТКИ ЖЕЛЕЗНО" )POMHbIX КОЛЕС, включающий нагрев элементов рабочей поверхности гребня, выкружки и полосы катания до температуры аустенизации, охлаждение рабочей поверхности полосы катания со скоростью 10-12 С/с и поо следующий отпуск, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения долговечности железнодорожных колес за счет дифференцированного повышения износостойкости элементов рабочей поверхности, гребень охлаждают со скоростью 80-120 С/с, а выкружки — со скоростью 60-80 С/с.

2, Способ по.п.1, о т л и ч а юшийся тем, что нагрев обрабатываемых элементов рабочей поверхности осуществляют токами высокой частоты.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что охлаждение гребня, выкружки и полосы катания ведут до температуры окончания мартенситных превращений.

1186662

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано при изготовлении и ремонте колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта. 5

Цель изобретения — повышение долговечности железнодорожных колес ".а счет дифференцированного повьп ения, износостойкости элементов рабочей поверхности. I0

На чертеже представлена схема осуществления способа.

Пример. Производят термообработку бандажа для грузовых локомоти-.. вов с содержанием углерода 0,67 по I5

; следующей технологии. Колесную пару с посаженными и обработанными бандажами устанавливают на стенд„ меха- низм которого сообщает ей равномерное вращение с окружной скоростью 20

8 мм/с. Стенд оборудован профильным индуктором с магнитопроводом,спрейером, обеспечивающим раздельное охлаждение гребня, выкружки и полосы катания, а также схемой с исполн: - 25 тельной аппаратурой, прекращающе.. действие индуктора и спрейера после завершения колесом полного оборота.

Включают стенд и приводят в рабочее состояние установку ТВЧ с выход- 30 ными параметрами: напряжение генератора 520 В, ток 160 А, частота тока

2500 Гц. Ширина полосы нагрева 40 мм, температура нагрева поверхности должна находиться в интервале 800-840 С и контролируется оптическим пирометром. Такая температура обеспечивает наиболее высокую однородность и мелкозернистость аустенитного зерна. Затем включают охлаждающую жидкость: на гребень подают воду с температурой 20 С под давлением 120150 кПа. Это обеспечивает скорость охлаждения гребня 110 С/с, выкружки о

70 С/с, а полосы катания IO С/с.

Требуемая скорость охлаждения достигается путем раздельного применения охлаждающих сред. На гребень (чертеж, участок ав) бандажа подается из спрейера 2 вода, которая, 50 нагреваясь о гребень, частично превращается в пар и в таком состоянии попадает на выкружку (участок Ьс ), где происходит наиболее интенсивное испарение и образовавшаяся пароводя- у ная смесь через перфорацию экрана

3 попадает на полосу катания (участок c3 ) и далее на полосу с уклоном

1:7 (участок cia ). Температура термо, обработанной поверхности после охлаж. дения составляет 25 С ° Установленный на бандаже в точке начала нагрева магнитный датчик после полного оборота колеса воздействует через герконовое реле на исполнительную аппаратуру, которая отключает генератор ТВЧ и прекращает действие спрейера. После закалки производят отпуск с нагрева на индукционном горне до 200 С с выдержкой 30 мин, Затем колесную пару устанавливают на термоизоляционные подкладки для медленного остывания бандажей.

Цельнокатаные железнодорожные колеса термообрабатывают также по приведенной. технологии. В результате термообработки элементы рабочей поверхности бандажа приобретают следующие свойства: глубина закаленного слоя 4-5 мм1 твердость гребня

40 HRC, его структура — мелкоигольчатый мартенсит; твердость выкружки

35 НЕС; твердость полосы катания

32 ННС, структура — верхний бейнит; полоса с уклоном 1".7, не подвергавшаяся термообработке, имеет твердость 269 НВ, структура ферритоперлитная.

Приведенной технологией гребню придают свойства, обеспечивающие наибольшую износостойкость. Возрастает устойчивость против трения качения выкружки, упрочняется полоса катания, а ее износостойкость соответствует техническим возможностям головки рельса. Полоса с уклоном 1:7 практически сохраняет свои свойства, что особенно важно для сохранения конфигурации рабочей поверхности колеса.

Положительный эффект предлагаемого технического решения проявляется в повышении износостойкости элементов рабочей поверхности колеса. Это подтверждается сравненйем данных эксплуатационных испытаний колес, термообработанных по известному и предлагаемому способам (табл. 1).

Дефекты на гребне и полосе катания: выкрошены, трещины и другие нарушения сплошности термического характера, отсутствуют.

Пределы скоростей охлаждения при нимаются по термокинетическим диа1186662 граммам превращения аустенита для стали с нижним пределом содержания элементов (0,54Х С, 0,55Х Мп) и верхним пределом (0,67Х С,:0,85Х Мп). Результаты анализа кинетики фазовых превращений и значений твердости представлены в табл. 2.

Достижению необходимых значений твердости способствует низкотемпературный отпуск.

Т а блица 1

Известный Предлагаемый

0,4 0,45

0,65- 0,8

0,2 - 0,35

0,5 -0,58

Износ полосы катания, мм/мес, Оэ29 Оэ36

0,37 — 0,4

Таблица 2

Скорость охлаж- Твердость о

° ° дения, С/с . HRC

Структура

Элементы профиля

Мартенсит +

+ аустенит

Прямолинейная часть гребня

60- 40

120 -80

Бейнит +

+ мартенсит

Выкружка

Полоса катания

Бейнит

Составитель В. Китайский

Техред Л.Микеш Корректор В. Гирняк

Редактор Н. Яцола

Закай 6505/29

Тираж 552

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Результаты замеров элементов профиля колеса

Снижение толщины гребня со стороны преимущественного износа, мм/мес.

То же, с противоположной стороны колесной пары, мм/мес.

80 — 60

12 -10

40-35

37- 30