RU2077968C1 - Railway wheel manufacture method - Google Patents

Abstract

FIELD: plastic working of metals, in particular, hot and cold working of metals. SUBSTANCE: method involves forming rim by rolling; gaging rim width till obtaining parallel side surfaces perpendicular to wheel axle; performing mechanical and thermal treatment. Mechanical treatment of rim is conducted till side surface of wheel at inner side is disposed at an angle to outer side surface of rim. Final forming of rim is effectuated at thermal treatment stage so that side surfaces are in parallel one with the other and perpendicular to wheel axle, with parallelism being provided by subjecting them to thermal stresses during quenching. EFFECT: increased efficiency and enhanced reliability in operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к горячей и холодной обработке металла при изготовлении железнодорожных цельнокатаных колес. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to hot and cold processing of metal in the manufacture of railway solid-rolled wheels.

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. It is known that railway wheels containing a rim, a disk and a hub are made by hot deformation of the workpieces in several transitions, the final of which is the bending of the disk and calibration of the rim [1] In this case, the rim is deposited along the width to give its lateral surfaces a plane-parallel appearance [2] Then, after cooling, the wheel rim is machined along the tread surface and side to ensure a plane-parallel view of the side surfaces and their perpendicularity to the wheel axis [3] During the subsequent thermal brabotki formed such defect as the collapse of the rim.

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).As a prototype adopted a known method of manufacturing products such as wheel pulleys [3] which includes calibration of the rim, disk and hub, mechanical and heat treatment. In this case, the lateral surfaces of the rim are first formed at an angle to each other, and then, when calibrated, these surfaces are deposited to obtain the desired size along the width of the rim and give these surfaces a plane-parallel appearance. During the machining of the rim, the parallelism of its lateral surfaces together with their perpendicularity to the wheel axis is maintained. In the process of hardening the rim, a defect such as the collapse of the rim of the side surface on the inside due to a change in the volume of the metal due to the increased supply of cooling water from this side is formed. In the finished product (wheel), the side surfaces of the rim are inclined to each other at an angle α 0.5-1.0 ^o . The camber K "is greater than 1.0 mm, which is not allowed by GOST 9036-88 on solid-rolled wheels (camber and undercuts are not more than 0.5 mm or the angle of inclination of the side surface is not more than 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. The purpose of this method is to obtain in the finished wheels after their heat treatment the parallelism of the side surfaces of the rim with each other and their perpendicularity to the axis of the wheel.

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. This problem is solved due to the fact that in the method of manufacturing railway wheels, including forming the rim by rolling, calibrating the rim in width to obtain parallel side surfaces, perpendicular to the axis of the wheel, mechanical and heat treatment, machining of the rim is carried out to obtain a side surface with an inner sides at an angle to the side surface of the rim from the outside, and at the stage of heat treatment, the rim is finally formed to ensure parallelism between its lateral surfaces and their perpendicularity to the axis of the wheel by exposure to thermal stresses during hardening.

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. In FIG. 1 shows the rim before machining (position 1, solid line) and after machining (position 2, dashed line). Here are also indicated: 3 rolling surface, 4 lateral surface of the rim from the outside, 5 lateral surface of the rim from the inside. Figure 2 is a graph of the distribution of undercuts after using this method.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

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.The hot rolled wheel undergoes a calibration in which the rim is deposited in width to make its lateral surfaces parallel and perpendicular to their wheel axis. After cooling the wheels to a temperature of no higher than 30 ^o C, they are machined, in which the side surface 5 (Fig. 1) of the rim is machined from the inside (line AC) at an angle a to the side surface 4 from the outside with undercutting K ¹ , equal to 0.7-1.2 mm (intermediate rim shape). In the process of subsequent heat treatment, by increasing the specific consumption of cooling water (compared to other elements), the rim is finally shaped by thermal stresses, when quenching, the side surface (AC line) is parallel to the side surface 4 (AC line coincides with AB line). Moreover, the angle a is close to zero and the undercut K ¹ does not exceed 0.5 mm, permissible by GOST.

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.Example. In the manufacture of wagon wheels with a diameter of 957 mm according to GOST 9036-88, after rolling on a rolling mill with a rim width of 141 mm on a bending press with a force of 3000 tf, we calibrated the rim along its lateral surfaces to a width of 132 mm by upper and lower plane-parallel plates. In this case, the lateral surfaces of the rim after the upset were parallel to each other, and their planes were perpendicular to the axis of the wheel. After cooling in air, the rim was machined, and the side surface from the inside was machined at an angle of 7.7 ^° to ensure an undercut value of K ¹ = 0.95 mm. During subsequent hardening, this surface, with a specific cooling water consumption increased by 10% than on other surfaces of the rim, was exposed to thermal stresses parallel to the side surface of the rim from the outside and perpendicular to the wheel axis. The angle of inclination of the side surface of the rim from the inside was close to zero, and the undercut K ^{1 was} 0.1 mm, which is less than the permissible GOST value of 0.5 mm.

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. The results of experimental studies on several wheel trunks are shown in the graph of FIG. 2, which shows that more than 90% of the wheels have an undercut value of not more than 0.1 mm.

Claims (1)

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. A method of manufacturing railway wheels, including forming the rim by rolling, calibrating the width of the rim to obtain parallel side surfaces, perpendicular to the wheel axis, machining and heat treating, characterized in that the rim is machined until the side surface of the rim from the inside at an angle to the side surface of the rim from the outside, and at the stage of heat treatment, the final shaping of the rim is carried out with the provision of parallel nosti between a lateral surfaces thereof and their perpendicularity to the axis of the wheel by the action of thermal stresses on quenching.

Images