Способ изготовления цельнокатанных железнодорожных колес

/,я 23.0 ата опубликования описан И. Узлов, А, Т.Еса Мартынов,И Шевченко, Б, А. в,В.К, ароселецкрков и Л А Ф Гринев, Узлов, Ю. В. Андреев, ьннк 72) Авторыизобретеии Йу ВеЧ Шк Н. И В И Институт черной металлургии Министерства черной металлургииСССР и Нижнеднепровский трубопрокатный мвод нм. К. Либкнехта(71) Заявители ТА ННЫХ Б ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕЛЬ ЛБЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС кг/мм, остаточных пени сщр- колеса Способ изготовления цельнокатанных железнодорожных колес относится к обработке металлов давлением и, в частнос ти, может быть использовано в цехах по изготовлению железнодорожных колес.Известен способ изготовления цельйокатанных железнодорожных колес, включающий термическую обработку с упрочне- нием обода, осуществляемую после прокатки колеса в целом 11 .Сущность этого способа заключается19 в том, что после порезки слитка заготовки нагревают, подвергают осадке, формовке ступицы, части диска и обода, прокатке колеса, калибровке обода и выгибке диска, термической обработке супрочнением обода и отпуском колеса.Порядок операций данного способа направлен на обеспечение заданного комплекса свойств железнодорожного колеса,гарантирующего его надежность в эксплуатации. Однако известно, что по завершении термической обработки колеса в его ободе имеют место сжимающие остаточные напряженна, тогда как в диске колесаостаточные напряжения являются, какправило, растагиваюшими, Особенно неблагоприятна система остаточных напряженийв местах перехода диска в обод и ступицу: напряжения яицпотся исключительнорастягинающими и достигают ло абсолютной величине значений до 18Такой характер распределениянапряжений в определенной стежает конструктивную прочностьв целом.Огрицательное действие растягиваюшихостаточных напряжений усугубляется тем,что в процессе эксплуатации колеса вего диске возникают растагиваюшие рабочие напряжения, вызываемые вертикальными и осевыми нагрузками на колесо, тепловыми воздействнями тормозных колодок, которые, суммируясь с остаточными, могут привести к быстромупоявлению трещин усталости и разрушениюколеса,3 , 7166Известен также способ изготовленияцельноката нных железнодорожных колес,при котором колесо прокатывают, подвергают термическому упрочнению и последующей холодной пластической деформации 21,Следует заметить, что в данном способе пластической деформации подверга, ются элементы изделия, термическиупрочненного в целом, что не дает эффек 0та появления сжимающих напряжений внаиболее нагруженных местах детали.Белью йзобретения является повьппе -ниепрочности колес.Это достигается тем, что термическому упрочнению подвергают только ободколеса, а холодной пластической деформации подвергают торцы диска колеса иместа его перехода в обод и ступицу,причем на торцах холодную пластичес 20кую деформацию осуществляют с глубиной проникновения в пределах 10-30%его минимальной толщины.На фиг, 1 схематически показано осуществление термического упрочнения же- . 25иезнодорожного колеса; на фиг. 2 - осуществление холодной пластической деформации железнодорожного колеса.Желесеодорожиое колесо охватываетсяпо ободу спрейерами 1, 2 и 3 для подачи воды на нагретую часть обода вращающегося колеса, Холодная пластическаядеформация ооода колеса осущеСтвляетсяроликами 4 и 5 привращенииколеса иперемещении роликов от ступицы к ободу, 35П р и м е р . Слиток разрезают наза отовку весом 478 кг для изготовления цельйоката нных железнодорожныхколес диаметром 950 мм. После нагревазагбтовок осуществляют их осадку на ф 0прессе усилием 2000 т, Затем заготовкуосажиыют в кольпе и осуществляют раза )гонку металла центральной части пуансоном на прессе усилием 5000 т. Подготовленную таким способом заготовку под;45вергают формовке на прессе усилием10000 т. В процессе формовки получаютокончательныеразмеры ступицы и частидиска, Прокатку производят в колесопро 0"катном стайе с горизонтальным расположением колеса. После калибровки ободаи выгибки диска на,прессе усилием3500 т колеса подвергают противофлокенной обработкепутем изотермическойвыдержки в конвейерных печах при650 С; После механической обработкиобода в целом и ступицы с йаружной стороныколеса изготовленные таким 91 4способом колеса подвергают нагреву доо850 С с последующим упрочнением обода в вертикальной закалочной машинепутем обрызгивания водой и отпускомопри температуре 470 С в течение 2,5 ч.После термическсй обработки колесас обеих сторон и места его переходав обод и ступицу подвергают холодной,пластической деформации путем накаткиповерхности шариком диаметром 18 мм.Накатное устройство, имеющее в качестверабочего инструмента деформации шарик,устанавливают по месту крепления резцав токарном карусельном станке моделиКС 274, имеющем копировальное устройство. Накатку поверхности производят покопиру. Усилие накатывания составляет800 кг, величина йодачи при накатке0,3 ммlоб.При этом глубина проникновении деформаций в .диске и местах его переходав обод и ступицу с каждой стороны равно2,5 мм, что составляет 18% минимальнойтолщины диска, В результате наклепамикротвердость поверхностных слоев, например отформованной части диска колесас содержанием углерода в стали 0,60%,повышает с 260-310 единиц Н до530 единиц Нр и выше.Испытания колес с накатным дискомпоказали, что онивыдерживали до разрущения диска 28-35ударов копровогогруза весом,1 т с высоты 6 м (испытания по РОСТ 10791-64), тогда какколеса этой же плавки, диск которых неподвергался накатке, выдерживали только14.-18 ударов .копрового груза в аналогичных условиях Величины относительного прогиба диска до разрушения сос,тавили при этих испытаниях соответственно.92-110 мм и 53-68 мм,Исследование остаточных напряженийв диске колеса и местах его перехода вобод и ступицу показало, что врезультате деформаций накаткой в "их поверхносв:ных слоях образовалась постоянная система сжимающих остаточных напряжений,значения котрых находятся. в пределах1821 кг/мм . формула изобретения Способ изготовления цельпокатанных железнодорожных колес, при котором коле со прокатывают, подвергают термическому упрочнению и последующей холодной пластической деформации, о т л и ч а ю5 716691 6Гщ и й с я тем, что, с целью повышения . Источники информации,прочности колес, термическому упрсчпринягые во внийание при зксйертизе нению подвергают только обод колеса, а. 1. Стародубов. К. ф. и др. Вертикаль- . холодной пластической деформации подвер- ная прерывистая закалка цельнокатанных гают торцы диска колеса и места его пере. 5 колес. Сталь, 1970,8.ф хода в обод и ступицу, причем на торцах :2. Браславский В. М. Технология обхолодную пластическую деформацию осу- . катки крупных деталей роликами.М., ществляют с глубиной проникновения и пре- Машиностроение, 1966, с. 121-154 делах 10-30% его минимальной толщины, (прототип). фее. Фие,2Составитель А, Аржановкина Текред 3. Чужик Корректор В. Бутя а Подписноетета СССРткрытийская наб д, 4/5 7 10/9 Тираж 9 ИИПИ Государственного по делам иэобре 3035, Москва, Ж.