Способ лазерной обработки поверхности катания и гребня железнодорожных колесных пар


 

C21D1/09 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2389805:

Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)

Изобретение относится к способу лазерной обработки поверхности катания и гребня железнодорожных колесных пар из различных марок стали, работающих в условиях трения-износа. Технический результат изобретения заключается в повышении износостойкости поверхности катания и гребня колесной пары за счет повышения твердости и получения высокодисперсной структуры упрочненной зоны. Устанавливают и закрепляют колесную пару в устройстве вращения. На поверхность, подлежащую обработке СO2-лазером, наносят матовое покрытие, исключающее возможность отражения лазерного луча. Производят настройку фокусирующей системы таким образом, чтобы диаметр пятна лазерного излучения соответствовал выбранному режиму. Устанавливают с помощью программно-управляемого устройства необходимые скорости вращения колесной пары и перемещения лазерного луча. Включают сжатый воздух для сдува факела продуктов горения в вытяжную вентиляцию и производят лазерную обработку на выбранном режиме до получения геометрии дорожек лазерного упрочнения, исключающих оплавление зоны термического воздействия и взаимное перекрытие дорожек лазерного упрочнения. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам упрочнения рабочих поверхностей деталей и узлов из различных марок стали, работающих в условиях трения-износа, а именно к способам лазерной обработки поверхностей катания и гребня железнодорожных колесных пар.

Из уровня техники известен способ упрочнения стальных колес, описанный в авторском свидетельстве SU 1693094 А1, 23.11.1991. В данном способе проводят термическую обработку обода, армирование слоя, прилегающего к поверхности катания колеса в радиальном направлении, причем на поверхности катания выполняют глухие отверстия, стенки которых обладают твердостью, превосходящей твердость материала, в котором они выполнены. Однако данный способ упрочнения стальных колес не обеспечивает необходимой износостойкости.

В качестве прототипа принят способ упрочнения стальных колес, описанный в авторском свидетельстве RU 2127768 С1, 20.03.1999. В данном способе производят термическую обработку поверхности профиля катания колеса и ее армирование элементами жесткости, обладающими твердостью, превосходящей твердость материала, в котором элементы жесткости выполнены в виде дорожек, причем дорожки, опоясывающие поверхность профиля катания колеса, выполняют разомкнутыми и со смещением мест разрыва дорожек между собой, при этом соотношение высоты сечения дорожки к его ширине соответствует 1 к 3-5. Однако данный способ упрочнения стальных колес также не обеспечивает необходимой износостойкости.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, заключается в повышении износостойкости поверхности катания и гребня колесной пары за счет повышения твердости и получения высокодисперсной структуры упрочненной зоны.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе лазерной обработки поверхности катания и гребня железнодорожных колесных пар устанавливают и закрепляют колесную пару в устройстве вращения, поверхность, подлежащую обработке СО2-лазером, подготавливают под лазерное упрочнение путем нанесения специальных матовых покрытий, исключающих возможность отражения лазерного луча, производят настройку фокусирующей системы таким образом, чтобы диаметр пятна лазерного излучения соответствовал выбранному режиму, устанавливают с помощью программно-управляемого устройства необходимые скорости вращения колесной пары и перемещения лазерного луча, включают сжатый воздух для сдува факела продуктов горения в раструб вытяжной вентиляции и производят лазерную обработку поверхности катания и гребня железнодорожной колесной пары на выбранном режиме.

На фиг.1 изображена поверхность катания и гребень железнодорожного колеса, упрочненные лазером.

Лазерное упрочнение поверхности катания колесной пары осуществляется сканирующим лучом лазера при соблюдении и выдержке значений параметров, обеспечивающих стабильность процесса и получение геометрии дорожек упрочнения без оплавления зоны термического воздействия. Упрочнение производится без взаимного перекрытия дорожек лазерного упрочнения.

Лазерное упрочнение поверхности катания колесной пары следует производить на специализированном технологическом СО2-лазере в составе с устройством вращения колесных пар.

Настройка диаметра пятна лазерного излучения определяется установкой обрабатываемой поверхности колесной пары на таком расстоянии от фокальной плоскости оптической системы, которому должно соответствовать сечение лазерного луча, имеющего заданный диаметр.

Процесс лазерного упрочнения поверхности катания колесной пары осуществляется в следующей последовательности:

- устанавливается колесная пара в устройство вращения и закрепляется;

- поверхность, подлежащую обработке, подготавливают под лазерное упрочнение путем нанесения специальных матовых покрытий, исключающих возможность отражения лазерного луча;

- производится настройка фокусирующей системы таким образом, чтобы диаметр пятна лазерного излучения соответствовал выбранному режиму;

- устанавливаются с помощью программно-управляемого устройства необходимые скорости вращения колесной пары и перемещения лазерного луча;

- включается сжатый воздух для сдува факела продуктов горения в раструб вытяжной вентиляции;

- производится лазерная обработка поверхности колесной пары на выбранном режиме.

Способ лазерной обработки поверхности катания и гребня железнодорожных колесных пар, заключающийся в том, что устанавливают и закрепляют колесную пару в устройстве вращения, поверхность, подлежащую обработке лазером, подготавливают под лазерное упрочнение путем нанесения матовых покрытий, исключающих возможность отражения лазерного луча, производят настройку фокусирующей системы таким образом, чтобы диаметр пятна лазерного излучения соответствовал выбранному режиму, причем для настройки диаметра пятна лазерного излучения определяют такое расстояние от фокальной плоскости оптической системы до обрабатываемой поверхности колесной пары, которому должно соответствовать сечение лазерного луча, имеющего заданный диаметр, устанавливают с помощью программно-управляемого устройства необходимые скорости вращения колесной пары и перемещения лазерного луча, включают сжатый воздух для сдува факела продуктов горения в вытяжную вентиляцию, производят лазерную обработку поверхности катания и гребня железнодорожной колесной пары СО2-лазером на выбранном режиме до получения геометрии дорожек лазерного упрочнения, исключающих оплавление зоны термического воздействия и взаимное перекрытие дорожек лазерного упрочнения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термической обработки. .

Изобретение относится к области термической обработки деталей, имеющих форму тел вращения из металлических материалов, в частности для охлаждения, моноблочных колес, колесных бандажей, колесных дисков и аналогичных дисков и колец, таких как железнодорожные и трамвайные колеса, зубчатые колеса и звездочки.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к способу термообработки опорных и поддерживающих катков из сложнолегированных улучшаемых сталей. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к способу восстановления работоспособности колес железнодорожного транспорта. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к термической обработке металлов с применением токов высокой частоты, и может быть использовано в машиностроении для закалки ободов зубчатых.

Изобретение относится к термической обработке черных металлов и может быть использовано при производстве бандажей для горизонтальных и вертикальных валков прокатных станов.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а конкретно к установкам для упрочнения ободов колес и головок рельсов. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и направлено на совершенствование технологии изготовления изделий типа колес штамповкой и прокаткой. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способу изготовления гребней колес подвижного состава, и может быть использовано для термической обработки элементов деталей с наружными поверхностями вращения.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении широкой номенклатуры колес для транспортных средств, включая автомобильные, авиационные, а также катков для транспорта на гусеничном ходу.

Изобретение относится к непрерывному отжигу и нанесению покрытия методом горячего погружения кремнийсодержащего стального листа. .

Изобретение относится к области обработки металлов, а именно к процессу закалки стальных изделий. .
Изобретение относится к области термической обработки стали и может быть использовано при закалке рельсов. .
Изобретение относится к области термической обработки стали и может быть использовано при закалке рельсов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для безокислительной термической обработки деталей, например деталей точной механики ракетной техники.

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке сталей и сплавов, и может быть использовано в машиностроении для повышения надежности штампов из сложнолегированных сталей при термической обработке в присутствии внешнего магнитного поля.

Изобретение относится к способу нанесения покрытия на стальную полосу. .

Изобретение относится к прокатному производству, а точнее к устройствам для обработки проката, конструктивно сопряженным с прокатным станом, и предназначено для принудительного двухстороннего охлаждения листа.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для улучшения качества отливок с монокристаллической структурой за счет их уплотнения. .

Изобретение относится к способу получения цветного изображения на металлических поверхностях (текстовых и графических, монохромных и цветных) за счет образования наноструктур в виде оксидных пленок, образующихся в результате локального нагрева источником тепла импульсного действия (например, лазерного излучения, плазменного, электроконтактного или иного вида нагрева).
Наверх