SI9210331A - Postopek izdelave srčnega kosa - Google Patents

Abstract

Pri postopku izdelave srčnega kosa za tirnične kretnice in kretnična križišča s konico srčnega kosa iz ogljikovega jekla in s priključnimi tirnicami se konica srčnega kosa valja in podvrže toplotni obdelavi, pri kateri se konica srčnega kosa po njenem celotnem preseku pretvori v drobnoperlitno strukturo, pri čemer se zatem konica srčnega kosa popusti in vsaj v območju, kjer teče kolo, podvrže obdelavi z odrezavanjem materiala za odvzem strukture v območju kolesa, ki je drugačna od drobnoperlitne strukture, in zatem se konica srčnega kosa zvari s priključnimi tirnicami, s čimer se izdelava srčnega kosa poenostavi in omogoči se toplotna obdelava v običajnih napravah.

Description

VOEST-ALPINE Eisenbahnsysteme Gesellschaft m.b.H.

Postopek izdelave srčnega kosa

Izum se nanaša na postopek izdelave srčnega kosa za tirnične kretnice in kretnična križišča s konico srčnega kosa iz ogljičnega jekla in s priključnimi tirnicami.

Za izdelavo srčnih kosov so postali znani razni postopki, pri katerih so v bistvu na konico srčnega kosa neposredno privarili priključne tirnice ali pa so te priključne tirnice s konico srčnega kosa povezali posredno preko vmesnih kosov. Konice srčnih kosov se običajno izdelujejo kot odlitki, zlasti kot odlitki trdega jekla. Pri uporabi manganskega trdega jekla se običajno uporabljajo vmesni kosi, da se izognejo pomanjkljivim spremembam v strukturi z difuzijo pri varjenju med konico srčnega kosa in priključno tirnico. Po varjenju so priključili bolj ali manj zahtevno toplotno obdelavo za poboljšanje površine in tako je npr. iz DE PS 25 41 978 znano, da se tovrstna toplotna obdelava delov kretnice izvaja v skozihodnem postopku. Izbira tovrstnega skozihodnega postopka je do neke mere na dlani, saj konice srčnih kosov z že privarjenimi priključnimi tirnicami predstavljajo sorazmerno velike sestavne dele, ki jih brez nadaljnjega ni mogoče toplotno obdelati v peči, ne da bi morali izmere peči izbirati prekomerno velike. Nadaljnji postopkovni način toplotne obdelave delov kretnic je razviden npr. iz AT-PS 384 624. Tudi pri tem postopku so s sorazmerno zahtevno kontrolo pogojev toplotne obdelave dosegli potrebno kakovost oz. trdoto površine.

Srčni kosi se dajo glede na konstrukcijsko izvedbo zasnovati z gibljivo konico ali z gibljivimi krilnimi tirnicami in iz različnih gradiv, kot npr. trdega manganskega jekla, Maraging jekel ali drugih obrabno visoko trdnih gradiv. Pogojeno z različnimi oblikami presekov in z različno analizo tovrstnih konic srčnih kosov utegne pri izdelavi konic v površinskem območju priti do tvorbe nelamelarnih struktur, kot je martenzit, ali do strukture spodnje medstopnje. Pogojeno z različnim segretjem pri kaljenju se kot posledica dodatno pojavi zvitje, ki ga je treba posebej odpraviti, če ni že med segrevanjem poskrbljeno za posebne ukrepe za odpravo tega zvitja. Doslej so lahko potrebne pogoje segrevanja pri kaljenju obvladovali le pri skozitekočem kaljenju po opravljenem varjenju konice srčnega kosa s priključnimi tirnicami.

Izum je sedaj usmerjen v to, da se poenostavi izdelava srčnih kosov uvodoma omenjene vrste in da se lahko predvsem toplotna obdelava za dosego želene strukture in površinsko kaljenje izvedeta z običajnimi napravami. Za rešitev te naloge obstaja postopek po izumu uvodoma omenjene vrste v bistvu v tem, da se konica srčnega kosa valja in podvrže toplotni obdelavi, pri kateri se konica srčnega kosa po njenem celotnem preseku pretvori v drobnoperlitno strukturo, da se zatem konica srčnega kosa popusti in vsaj v območju, kjer teče kolo, podvrže obdelavi z odrezavanjent za odvzem strukture kolesnega območja, ki je drugačna od drobnoperlitne strukture, in da se zatem konica srčnega kosa zvari s priključnimi tirnicami. S tem, da valjana konica srčnega kosa pride v uporabo, se da vgraditi različne kakovosti jekel za konice srčnih kosov, in s tem, da se tovrstne konice srčnih kosov nato že pred zvaritvijo s priključnimi tirnicami podvržejo toplotni obdelavi, se lahko tovrstna toplotna obdelava opravi v običajnih pečeh. Razen tega pri toplotni obdelavi tovrstnih konic srčnih kosov tedaj ni potrebna nikakršna prekomerna skrb, ko se, kot se predlaga po izumu, konica srčnega kosa popusti in vsaj v območju, kjer teče kolo, podvrže obdelavi z odvzemanjem. S tovrstnim tretiranjem oz. obdelavo z odrezavanjem se da namreč odpraviti neželene strukture v robnih območjih oz. v ploskvi konice srčnega kosa, po kateri teče kolo, pri čemer se to olajša po popustitvi, in lahko se brez zahtevne kontrole temperaturnih pogojev pri toplotni obdelavi po celem preseku zagotovi pri konici srčnega kosa, kakršna preostane po obdelavi z odrezavanjem, drobnoperlitna struktura. S tem, da se tovrstna, po svojem celotnem preseku gradiva drobnoperlitno strukturo izkazujoča konica srčnega kosa zatem zvari s priključnimi tirnicami, uspe tudi tu z majhno zahtevnostjo zagotoviti ustrezne trdnostne lastnosti tudi v območju zvarnega šiva, pri čemer je samo po zvaritvi potrebna ustrezna toplotna obdelava zvarnega območja, da se z zanesljivostjo preprečijo pojavi krhkosti.

S prednostjo se postopek po izumu tako izvaja, da se zvarno mesto po zvaritvi s priključnimi tirnicami s stisnjenim zrakom hladi in razigliči, pri čemer se v posebno prednostnem načinu srčni kos v območju zvarnega šiva naknadno žari, s čimer se tudi v območju zvarnega šiva dobi drobnoperlitna struktura.

Obdelava z odrezavanjem za odvzem neželenih struktur se da na posebno enostaven način opraviti s skoblanjem ali rezkanjem, pri čemer se s prednostjo postopa tako, da se konica srčnega kosa v dimenziji preseka, ki vsaj v območju ploskve, kjer teče kolo, presega končno dimenzijo, valja in da se z odrezavanjem odpravi 1 do 5 mm debeline površine. Odvzem globine preseka v velikosti 1 do 5 mm, zlasti 2 do 3 mm, v odvisnosti od vsebnosti ogljika jekla, uporabljenega za izdelavo valjane konice srčnega kosa, zagotavlja, da je tudi na površini konice srčnega kosa na razpolago drobna perlitna struktura, ki nudi največji upor proti obrabi. Na znan način so lahko kot priključne tirnice in v danem primeru krilne tirnice uporabljene tirnice s kaljeno glavo.

Dejstvo, da se konica srčnega kosa in s tem sorazmerno majhen sestavni del podvrže toplotni obdelavi, dopušča, da se konice srčnih kosov v peči segrejejo po celem preseku na temperaturo avstenitiziranja, predvsem temperature med 810 in 900 °C. Po ustreznem času zadrževanja konic srčnih kosov, ki je pri zgoraj navedenih temperaturah v bistvu nekritičen, se konice srčnih kosov vložijo v ogrevan gasilni medij, zlasti oljno toplo kopel ali solno kopel, in tako ohladijo, da se vzpostavi potek ohlajanja s hitrostjo ohlajanja 1 do 7 °C/s v območju 800 do 500 °C. Temperatura kalilnega medija je na enostaven način krmljiva, tako da se da na različne mase šarž ozirati na posebno enostaven način. Po zakalitvi konice srčnega kosa lahko poskrbimo za novo popuščalno žarjenje pri 300 do 550 °C, pri čemer tovrstno popuščalno žarjenje pri 300 do 550 °C s prednostjo v tistih območjih, v katerih material ni bil odvzet, vodi k popuščenemu martenzitu. V celoti se potemtakem s sorazmerno nizkimi stroški doseže homogena, drobnoperlitna struktura v konici srčnega kosa, pri čemer se da upoštevaje majhne izmere konic srčnih kosov podvreči toplotni obdelavi večje število konic srčnih kosov skupaj, s čimer se pride do racionalizacije in s tem do nadaljnje poenostavitve. Z možnostjo istočasnega podvrženja toplotni obdelavi večjega števila konic srčnih kosov se za večje število tovrstnih konic srčnih kosov zagotovi v bistvu enaka struktura, medtem ko je bil pri znanih postopkih toplotni cikel pri sledeči toplotni obdelavi v skozitočnem postopku praviloma podvržen nihanjem, kot posledica pa so lahko bile nepravilne strukture.

Za krilne in priključne tirnice se lahko uporabijo tirnice, katerih glave so velikoserijsko kaljene.

Kot gradivo za konice srčnih kosov za izdelavo valjane konice srčnega kosa seje kot posebno prednostno izkazalo jeklo s smerno analizo (v mas.%):

C 0,7-0,85 P max 0,04

Si 0,3-0,5 S max 0,04

Mn 0,8-1,5 ostalo železo

S tovrstnim gradivom za konico srčnega kosa se dajo z visoko konstantnostjo doseči sledeče lastnosti gradiv:

Površinska trdota večja/enaka Meja raztezanja Re

Natezna trdnost Rm

Raztezek A

Delo zareznega udarca

380 - 450 HV 800 N/mm² 1200 N/mm² 10%

JDVMF

Za dosego želene strukture se lahko izbira sorazmerno nizka, kot je navedeno zgoraj, temperatura avstenitiziranja, s čimer se doseže drobnejše zrno v sekundarni strukturi, ki povezuje višjo žilavost pri visoki meji raztegljivosti in natezni trdnosti z višjim uporom proti obrabi. Nelamelarne strukture, ki se v razponu analiz pojavljajo na osnovi različnih oblik preseka konic srčnih kosov, torej strukture, kot je martenzit in spodnja vmesna stopnja v površinskem območju, se lahko z zanesljivostjo odstranijo s pomočjo obdelave, ki sledi toplotni obdelavi, kot tudi razogličenje, ki se v danem primeru pojavlja, tako da se dosežejo želene površine z zanesljivostjo, ki je proti stanju tehnike večja.

Claims (6)

1. Patentni zahtevki

   1. Postopek izdelave srčnega kosa za tirnične kretnice in kretnična križišča s konico srčnega kosa iz ogljikovega jekla in priključnimi tirnicami, označen s tem, da se konica srčnega kosa valja in podvrže toplotni obdelavi, pri kateri se konica srčnega kosa po njenem celotnem preseku pretvori v drobnoperlitno strukturo, da se zatem konica srčnega kosa popusti in vsaj v območju, kjer teče kolo, podvrže obdelavi z odvzemanjem materiala za odvzem strukture kolesnega območja, ki je drugačna od drobnoperlitne, in da se temu sledeče konica srčnega kosa s priključnimi tirnicami zvari.
2. 2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se zvarno mesto po zvaritvi s priključnimi tirnicami hladi in razigliči s stisnjenim zrakom.
3. 3. Postopek po zahtevku 1 ali 2, označen s tem, da se srčni kos v območju zvarnega šiva naknadno žari.
4. 4. Postopek po zahtevku 1, 2 ali 3, označen s tem, da se obdelava z odvzemanjem materiala izvaja s skoblanjem oz. rezkanjem.
5. 5. Postopek po enem od zahtevkov 1 do 4, označen s tem, da se konica srčnega kosa valja v dimenziji preseka, ki prekoračuje končno mero vsaj v območju ploskve, kjer teče kolo, in da se z obdelavo z odvzemanjem materiala odstrani 1 do 5 mm debeline površine.
6. 6. Postopek po enem od zahtevkov 1 do 5, označen s tem, da se kot priključne tirnice in v danem primeru kot krilne tirnice uporabijo tirnice s kaljenimi glavami.