Способ изготовления железнодорожных колес

 

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к горячей и холодной обработке металла при изготовлении железнодорожных колес. Сущность изобретения: способ включает формообразование обода прокаткой, калибровку обода по ширине до получения параллельных между собой боковых его поверхностей, перпендикулярных оси колеса, механическую и термическую обработку. Механическую обработку обода осуществляют до получения боковой поверхности обода с внутренней стороны под углом к боковой поверхности обода с наружной стороны. На стадии термической обработки осуществляют окончательное формообразование обода с обеспечением параллельности между собой его боковых поверхностей и перпендикулярности их к оси колеса путем воздействия термических напряжений при закалке. 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к горячей и холодной обработке металла при изготовлении железнодорожных цельнокатаных колес.

Известно, что железнодорожные колеса, содержащие обод, диск и ступицу, изготовляются горячей деформацией заготовок в несколько переходов, завершающая из которых выгибка диска и калибровка обода [1] При этом обод осаживается по ширине с приданием боковым его поверхностям плоско-параллельного вида [2] Затем, после охлаждения обод колеса подвергается механической обработке по поверхности катания и боковым с обеспечением плоско-параллельного вида боковых поверхностей и их перпендикулярности оси колеса [3] В процессе последующей термической обработки образуется такой дефект, как развал обода.

В качестве прототипа принят известный способ изготовления изделий типа колес-шкивов [3] который включает калибровку обода, диска и ступицы, механическую и термическую обработку. При этом боковые поверхности обода формуют вначале под углом друг к другу, а затем, при калибровке эти поверхности осаживают до получения требуемого размера по ширине обода и придания этим поверхностям плоско-параллельного вида. В процессе механической обработки обода параллельность его боковых поверхностей вместе с их перпендикулярностью к оси колеса сохраняется. В процессе закалки обода образуется такой дефект, как развал обода боковой поверхности с внутренней стороны из-за изменения объема металла вследствие увеличенной подачи охлаждающей воды с этой стороны. В готовом изделии (колесе) боковые поверхности обода наклонены между собой под углом α 0,5-1,0^o. Развал К" больше 1,0 мм, что не допускается ГОСТ 9036-88 на колеса цельнокатаные (допускается развал и поднутрение не более 0,5 мм или угол наклона боковой поверхности не более 0,3^o).

Целью данного способа является получение в готовых колесах после их термической обработки параллельности боковых поверхностей обода между собой и их перпендикулярности оси колеса.

Эта задача решается за счет, что в способе изготовления железнодорожных колес, включающем формообразование обода прокаткой, калибровку обода по ширине до получения параллельных между собой боковых его поверхностей, перпендикулярных оси колеса, механическую и термическую обработку, механическую обработку обода осуществляют до получения боковой поверхности с внутренней стороны под углом к боковой поверхности обода с наружной стороны, а на стадии термической обработки осуществляют окончательно формообразование обода с обеспечением параллельности между собой боковых его поверхностей и перпендикулярности их к оси колеса путем воздействия термических напряжений при закалке.

На фиг. 1 показан обод до механической обработки (позиция 1, сплошная линия) и после механической обработки (позиция 2, пунктирная линия). Здесь также обозначены: 3 поверхность катания, 4 боковая поверхность обода с наружной стороны, 5 боковая поверхность обода с внутренней стороны. На фиг.2 график распределения поднутрения после использования данного способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Прокатанное колесо в горячем состоянии подвергается калибровке, при которой обод осаживается по ширине с приданием боковым его поверхностям параллельности между собой и перпендикулярности их оси колеса. После охлаждения колес до температуры не выше 30^oC они подвергаются механической обработке, при которой обрабатывается боковая поверхность 5 (фиг.1) обода с внутренней стороны (линия AC) под углом a к боковой поверхности 4 с наружной стороны с обеспечением поднутрения K¹, равного 0,7-1,2 мм (промежуточная форма обода). В процессе последующей термической обработки путем увеличенного удельного расхода охлаждающей воды (по сравнению с другими элементами) осуществляют окончательное формообразование обода воздействием термических напряжений, при закалке боковую поверхность (линия AC) выполняют параллельно боковой поверхности 4 (линия AC совмещается с линией AB). При этом угол a близок к нулю и поднутрение K¹ не превышает 0,5 мм, допустимые ГОСТ.

Пример. При изготовлении вагонных колес диаметром 957 мм по ГОСТ 9036-88 после прокатки на колесопрокатном стане с шириной обода 141 мм на выгибном прессе усилием 3000 тс осуществляли калибровку осаживали обод по боковым его поверхностям до ширины 132 мм верхней и нижней плоско-параллельными плитами. При этом боковые поверхности обода после осадки были параллельны между собой, а их плоскости перпендикулярны оси колеса. После охлаждения на воздухе обод подвергали механической обработке, причем боковую поверхность с внутренней стороны обрабатывали под углом 7,7^o с обеспечением величины поднутрения K¹= 0,95 мм. При последующей закалке эту поверхность, при увеличенном на 10% удельном расходе охлаждающей воды, чем на другие поверхности обода, воздействием термических напряжений устанавливали параллельно боковой поверхности обода с наружной стороны и перпендикулярно оси колеса. При этом угол наклона боковой поверхности обода с внутренней стороны был близок нулю, а поднутрение K¹ равнялось 0,1 мм, что меньше допустимой ГОСТ величины 0,5 мм.

Результаты экспериментальных исследований на нескольких плавках колес приведены на графике фиг. 2, из которого видно, что более 90% колес имеют величину поднутрения не более 0,1 мм.

Формула изобретения

Способ изготовления железнодорожных колес, включающий формообразование обода прокаткой, калибровку обода по ширине до получения параллельных между собой боковых его поверхностей, перпендикулярных оси колеса, механическую и термическую обработку, отличающийся тем, что механическую обработку обода осуществляют до получения боковой поверхности обода с внутренней стороны под углом к боковой поверхности обода с наружной стороны, а на стадии термической обработки осуществляют окончательное формообразование обода с обеспечением параллельности между собой боковых его поверхностей и перпендикулярности их к оси колеса путем воздействия термических напряжений при закалке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2