Способ изготовления цельнокатаныхжелезнодорожных колес

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических республик

<1>829697

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 090479 (23) 2749518/22-02 (51)М К, 3 с присоединением заявки ¹

С 21 D 9/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий. (23) Приоритет

Опубликовано 150581. Бюллетень Н9 18:

Дата опубликования описания 180581 (5З> УДК 621. 785. .796(088.8) (72) Авторы изобретения

И.Г. Узлов, A.Ô. Гринев, В.И. Узлов, М.В. Кузьмичев, М.С. Валетов, Г.A. Блажноэ, N.Й. Староселецкий и A.Ï. Бабушкин

1 (71) Заявитель

Институт черной металлургии (54) СПОСОБ ИЭГОТОВЛЕЦИЯ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС

Изобретение относится к металлургии, а конкретнее к изготовлению упрочненных цельнокатаных железнодорожных колес. 5

Цельнокатаное железнодорожное колесо работает в сложных условиях, которые определяются высокими напряжениями в контакте колесо-рельс, ударными нагрузками, возникающими при ð црохождении колесом стыков рельсов, при входе в контррельс, в стрелочных переводах, а также в условиях различных температур (от +40 до

-70 С). В этих условиях надежная работа колеса определяется комплексом механических свойств, уровнем ударной вязкости и сопротивлением хрупкому разрушению, особенно при отрицательных температурах.

Известен способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес, включающий прокатку колеса, противофлокенную обработку, термическое упрочнение обода и диска колеса с последующим отпуском всего колеса Щ .

Дифференцированное упрочнение элементов колеса позволяет повысить свойства, колеса как конструкции в целом, но не позволяет снизить темпе- . ратуру хрупкого разрушения материала диска при одновременном повышении пластичности.

Известен способ обработки цельнокатаных колес, включающий прокатку, термическое упрочнение обода, дополнительную пластическую деформацию диска с обжатием 5-15% в межкритическом интервале температур и отпуск всего иэделия. При этом дополнительная деформация диска в межкритическом интервале температур с обжатием 5-15% осуществляют после термического упрочнения обода перед отпуском всего Из» делия. После прокатки колеса температура обода 1000-1060 С, а диска—

880-900оС. Способ позволяет повысить пластичность и снизить температуру хрупкого разрушения материала диска (21.

Недостаток этого способа — необходимость конструирования, изготовления и установки сложного оборудования для осуществления деформации диска колеса после термоупрочнения обода перед отпуском всего колеса.

Цель изобретения — упрощение процесса путем исключения дополнительного оборудования и повышение пласти829697

1 ческих свойств и ударной вязкости .диска колеса.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе прокатки колеса осуществляют подстуживание диска до температуры межкритического интервала„ а дополнительную его деформацию производят в колесопрокатном стане после прокатки колеса.

В процессе прокатки колеса в колесопрокатном стане его диск охлаждают до температ;ры, соответствующей температуре межкритического интервала для стали соответствующего химическо го состава.При этом диск прокатывают большей толщины для обеспечения по- следующей дополнительной его деформа- 15 ции с обжатием 5-15%. Деформация при этих температурах приводит к сфероидизации пластин цементита в перлите и изменению как формы избыточного феррита, так и его субструктуры. 20

Вместо избыточного феррита в виде замкнутой сетки по границам перлитных зерен (колеса изготавливают из стали с содержанием углерода 0,520,63%) имеет место структурно сво- ; бодный феррит, разветвленный, переходящий в феррит перлита. В результате такой обработки образуется более однородная структура, состоящая из сфероидизированного перлита и избыточного феррита с большой степеньюразветвленности.

При таком решении значительно упрощается процесс и повышаются пластические характеристики диска колеса, его ударная вязкость и снижается температура хрупкого разрушения за счет обеспечения структурного состояния стали.

Для изготовления колес предлагаемым способом используется сталь, со- 40 держание водорода в которой в литом состоянии менее 2 см /100 г металла.

Такое содержание водорода обеспечивается в литой стали вакуумированием.

Для колес, изготовленных из нефло- 45 кеночувствительной стали, противофлокенная обработка оказывается излишней, становится возможным осуществление прерывистой закалки обода колеса с температуры конца прокатки. 50

Способ заключается в следующем .

Нагретую заготовку осаживают на прес,сах, осуществляют разгонку, формуют ступицу, часть диска и обод, прокатывают обод и часть диска. В процессе прокатки обода и диска ведут их охлаждение, обод охлаждают до 860880 С, а диск — до температуры межо критического интервала. Для колесной стали с содержанием 0,52-0,633 углерода межкритический интервал соответствует 725-780 "С.

Толщина диска готового колеса у обода.17 мм, а у ступицы 25 мм. Поэтому для обеспечения дополнительной деформации диска с обжатием 5-15% размер его у обода обеспечивается равной 18-19,5 мм, а у ступицы

26,5-29 мм. После завершения раскат ки колеса по диаметру и охлаждения диска до 725-780 С наюлонные валки стана разводятся и перемещаются в переднее положение для дополнительной деформации диска. Наклонными валками диск деформируется с обжатием 5-15% до конечной толщины, после калибруют обод и выгибают диск колеса на выгибном прессе, затем производят прерывистую закалку обода и отпуск колес, а потом осуществляют механическую обработку колес. Интервал деформаций 5-15% определяется температурами их осуществления (при 780 С деформация 15%, а при 725 С вЂ” 53), Пример . Изготовление колес осуществляют иэ стали с содержанием углерода 0,58% и марганца 0,76%. Заготовки нагревают до 1250 С, затем осаживают на прессах усилием 2000, 5000 тс. Усилием 10000 тс отформовывают ступицу и часть диска с толщиной у ступицы 26,5; 28, 29,0 мм, на прокатном стане прокатывают диск на окончательную длину с толщиной у обода 18, 19,0; 19,5 ьы. В процессе прокатки колес обод и диск охлаждают, обод — до 840-850 С, а диск — до

725, 750, 780 С. После окончания раскатки колеса по диаметру диск дополнительно деформируется наклонными валками с обжатием 5, 8 и 15%. 3атем на выгибном прессе калибруют обод и выгибают диск, после чего осуществляют прерывистую закалку обода в течение 110 с от температуры конца деформации, за которым следует отпуск колес при 480-500 С в течение 2,5 ч, Для сравнения изготовляют колеса по известному способу в процессе которого колеса после изготовления на прессопрокатном оборудовании нагревают до 840 С. После чего упрочняли обод в течение 110 с, за которым следует деформация диска с обжатием

5,8, 15 ° Деформацию ведут в штампе с приложением по верхнему пуансону ударной нагрузки грузом массой в одну тонну с высоты 5 м. После деформации диска колеса отпускали при

500 С в течение 2,5 ч.

В таблице приведены свойства диска колес, обработанных по известному и предлагаемому способам.

829697

Относительное удлинение, Ъ

Относительное сужение, Ъ

Температура хрупкого разрушения, о.

Удар ная вязкость

+20 С кгм/см2

Предел текучести, кг/мм

Температура ,цеформации, с

Способ изготовления

Ударная вязкость при

-60 С, кгм/см

Предел прочности, кг/мм

Степень деформации диска, ф

19,0

20,0

19,0

-55

1,3

1,5

4,5

45,0 44,0

45,5 46,0

46,0 45,0

Известный 5 527 80

8 750

-60

5,0

-60

1,4

4,7

15 780 82

Предлагаемый

20,0

21,0

20,0

-60

1,6

1,7

1,8

5,2

5,5

5 725

46,0 46,0

47ю О 47с0

48,0 47,0

81

82

-60

8 - 750

15 780

-60

5,3

Формула изобретения

Составитель А. Секей

Редактор Т. Гыршкан Техред И. Асталош Корректор Г. Решет них

Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по дедам изобретений и открытий ш я наб. . 4/5

Эаказ 2719/16

113035, Москва, Ж 35, Рау ска ф д

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

Таким образом, предлагаемый способ изготовления цельнокатаных железнодорожных, колес за счет дополнитель—

Hofl деформации диска в межкритическом интервале температур с обжатием 5—

15%, осуществляемой после прокатки колеса, значительно упрощается путем исключения дополнительного оборудования при одновременном повышении свойств диска колеса.

Способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес, включающий прокатку, прерывистую закалку обода, дополнительную деформацию диска в межкритическоь интервале температур

20 с обжатием 5-15% и отпуск, о т л и— . ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса за счет исключения дополнительного оборудования и повышения пластических характеристик и ударной вязкости диска, в процессе прокатки колеса осуществляют подстуживание диска до температуры межкритического интервала, а дополнительную его деформацию производят непосредственно после прокатки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

359253849„кл.С 2109/34,1967 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2527394/22-02, кл. g 21 0 9/34, 1976.