RU2778038C1 - Method for thermomechanical hardening of a railway wheel flange - Google Patents
Method for thermomechanical hardening of a railway wheel flange Download PDFInfo
- Publication number
- RU2778038C1 RU2778038C1 RU2021134652A RU2021134652A RU2778038C1 RU 2778038 C1 RU2778038 C1 RU 2778038C1 RU 2021134652 A RU2021134652 A RU 2021134652A RU 2021134652 A RU2021134652 A RU 2021134652A RU 2778038 C1 RU2778038 C1 RU 2778038C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- flange
- wheel flange
- area
- heating
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение, прототипами которого являются способ упрочнения железнодорожных колес подвижного состава [1] и способ упрочнения и железнодорожное колесо с упрочненной рабочей поверхностью [2], относится к области поверхностной упрочняющей обработки термическими методами изнашивающейся в эксплуатационный период поверхности гребня железнодорожного колеса в условиях ремонтного производства. Отличительная особенность заявленного способа от прототипа состоит в том, что нагрев поверхностного слоя металла гребня колеса осуществляется за счет теплоотдачи от разогретого до высоких температур фасонного ролика, имеющего форму, повторяющую профиль участка, подлежащего термической обработке, который обкатывается по окружности колеса, а охлаждение разогретого металла происходит за счет аэрозольного распыления охлаждающей жидкости, подаваемой через форсунку.The invention, the prototypes of which are a method of hardening railway wheels of a rolling stock [1] and a method of hardening and a railway wheel with a hardened working surface [2], relates to the field of surface hardening treatment by thermal methods of the rail wheel flange surface that wears out during the operational period under repair production conditions. A distinctive feature of the claimed method from the prototype is that the heating of the surface layer of the metal of the wheel flange is carried out due to heat transfer from the shaped roller heated to high temperatures, having a shape that repeats the profile of the area to be heat treated, which is rolled around the circumference of the wheel, and the cooling of the heated metal occurs due to aerosol spraying of the coolant supplied through the nozzle.
За последние два десятилетия на сети железных дорог России особо остро стоит вопрос снижения износа гребней колес в кривых участках пути. Мероприятия, проводимые для снижения износа гребней, в основном, связаны с уменьшением коэффициента скольжения в сопряжении «колесо-рельс» и увеличением твердости поверхности гребня. Кроме того, проводятся исследования способов и режимов термического упрочнения металла гребня с целью повышения его твердости и износостойкости в эксплуатации. В настоящее время способы упрочнения поверхности катания железнодорожных колес основаны на закалке металла в поверхностном слое низкотемпературной плазменной струей или плазменной дугой с целью получения структуры многослойной структуры, содержащей сорбит. Однако при использование указанных методов в случае нарушения режимов работы плазмотрона и фокусировки плазменной струи возникает оплавление и снижение прокаливаемости поверхности гребня, в результате чего не достигается требуемая микроструктура и твердость упрочненного слоя гребня.Over the past two decades, the issue of reducing the wear of wheel flanges in curved sections of the track has been especially acute on the Russian railway network. Measures taken to reduce the wear of the ridges are mainly associated with a decrease in the slip coefficient in the wheel-rail interface and an increase in the hardness of the ridge surface. In addition, research is being carried out on the methods and modes of thermal hardening of the comb metal in order to increase its hardness and wear resistance in operation. At present, methods for hardening the rolling surface of railway wheels are based on hardening the metal in the surface layer with a low-temperature plasma jet or plasma arc in order to obtain a structure of a multilayer structure containing sorbitol. However, when using these methods, in case of violation of the operating modes of the plasma torch and focusing of the plasma jet, melting and a decrease in the hardenability of the ridge surface occur, as a result of which the required microstructure and hardness of the hardened ridge layer are not achieved.
Аналогом заявленного способа, применяемого в настоящее время для упрочнения поверхностного слоя поверхности катания и гребня железнодорожного колеса, является способ упрочнения железнодорожных колес, который в отличие от предлагаемого способа осуществляет упрочнение только поверхности катания колеса низкотемпературной плазменной дугой прямого действия. Таким образом, применение данного способа при упрочнении гребня железнодорожного колеса имеет следующие недостатки: использование дорогостоящего плазмообразующего газа аргона или смеси аргона с гелием и углеродосодержащими газами, недостаточная ширина покрытия 10-30 мм плазменной дугой упрочняемой зоны гребня колеса, ширина которой должна составлять 35±5 мм.An analogue of the claimed method, currently used to harden the surface layer of the tread surface and the crest of a railway wheel, is a method of hardening railway wheels, which, in contrast to the proposed method, hardens only the tread surface of the wheel with a direct low-temperature plasma arc. Thus, the use of this method for strengthening the railroad wheel flange has the following disadvantages: the use of expensive plasma-forming argon gas or a mixture of argon with helium and carbon-containing gases, insufficient coverage width of 10-30 mm by the plasma arc of the hardened zone of the wheel flange, the width of which should be 35±5 mm.
Для исключения вышеуказанных недостатков предлагается использовать разработанный в Омском государственном университете путей сообщения на кафедре «Технологии транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава» способ термомеханического упрочнения гребней железнодорожных колес.To eliminate the above shortcomings, it is proposed to use the method of thermomechanical strengthening of railway wheel flanges developed at the Omsk State University of Railway Engineering at the Department of Transport Engineering and Rolling Stock Repair Technologies.
Способ термомеханического упрочнения гребня (фиг. 1) заключается в создании упрочненного слоя металла в области гребня колеса путем разогрева локальных его участков до температур выше критических точек аустенитного превращения и последующего быстрого охлаждения. В процессе упрочнения осуществляется обкатывание под давлением поверхности гребня 1 железнодорожного колеса 2, вращающегося со скоростью nк, профилирующим роликом 3, воспроизводящим профиль гребня и вращающимся со скоростью nр. При этом ролик 3 разогревается до температур 1100-1200°С и в результате контакта с поверхностью гребня 1 осуществляет передачу тепла и ее разогрев до температур закалки, после чего разогретый слой гребня охлаждается путем аэрозольного распыления охлаждающей жидкости, подаваемой через форсунку 4. Таким образом, заявленный способ термомеханического упрочнения позволяет за один оборот железнодорожного колеса прогреть поверхность гребня на требуемую глубину упрочняемого слоя с последующим быстрым охлаждением, что способствует получению многослойной закаленной микроструктуры повышенной твердости. Преимущество данного способа заключается в мобильности, простоте использования и снижении энергопотребления.The method of thermomechanical strengthening of the ridge (Fig. 1) consists in creating a hardened metal layer in the region of the wheel ridge by heating its local sections to temperatures above the critical points of austenite transformation and subsequent rapid cooling. In the process of hardening, the surface of the ridge 1 of the
Применение способа термомеханического упрочнения гребня железнодорожного колеса позволит повысить производительность и снизить потребление электроэнергии, а также сократить себестоимость за счет исключения из процесса плазмообразующего газа и плазмотрона, сопло которого под воздействием плазмы быстро выходит из строя.The use of the method of thermomechanical hardening of the railroad wheel flange will increase productivity and reduce power consumption, as well as reduce the cost by eliminating the plasma-forming gas and plasma torch from the process, the nozzle of which quickly fails under the influence of plasma.
Список литературных источниковList of literary sources
1. Пат. 2430166 Российская федерация, C21D 9/34 (2006.01), C21D 1/09 (2006.01). Способ упрочнения железнодорожных колес и железнодорожное колесо с упрочненной рабочей поверхностью / В. Цой, А.Е. Балановский; заявитель и патентообладатель Некоммерческое партнерство «Национальный центр развития инновационных технологий» (НП НЦРИТ). -№2010107411/02; заявл. 01.03.2010; опубл. 27.09.2011; бюл. №27.1. Pat. 2430166 Russian Federation, C21D 9/34 (2006.01), C21D 1/09 (2006.01). A method of hardening railway wheels and a railway wheel with a hardened working surface / V. Tsoi, A.E. Balanovsky; applicant and patent holder Non-commercial partnership "National Center for the Development of Innovative Technologies" (NP NCRIT). -No. 2010107411/02; dec. 03/01/2010; publ. 09/27/2011; bul. No. 27.
2. Пат. RU93053881A Российская федерация, C21D 9/34 (1995.01), C21D 1/09 (1995.01). Способ упрочнения колес железнодорожного подвижного состава / Н.В. Павлов, Е.А. Кругляков, Ю.Г. Светлов, Ю.В. Зеленский, Ю.Г. Редькин; заявитель и патентообладатель Н.В. Павлов, Е.А. Кругляков, Ю.Г. Светлов, Ю.В. Зеленский, Ю.Г. Редькин. - №93053881/02; заявл. 03.12.1993; опубл. 27.12.1996.2. Pat. RU93053881A Russian Federation, C21D 9/34 (1995.01), C21D 1/09 (1995.01). The method of strengthening the wheels of railway rolling stock / N.V. Pavlov, E.A. Kruglyakov, Yu.G. Svetlov, Yu.V. Zelensky, Yu.G. Redkin; applicant and patent holder N.V. Pavlov, E.A. Kruglyakov, Yu.G. Svetlov, Yu.V. Zelensky, Yu.G. Redkin. - No. 93053881/02; dec. 03.12.1993; publ. 12/27/1996.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2778038C1 true RU2778038C1 (en) | 2022-08-12 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2832041C1 (en) * | 2024-04-24 | 2024-12-18 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" | Method of heat treatment of railway wheels and device for differential cooling of railway wheels for implementation of method |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU93053881A (en) * | 1993-12-03 | 1996-12-27 | Н.В. Павлов | METHOD FOR STRENGTHENING MOBILE RAILWAY WHEELS |
| RU2153007C1 (en) * | 1999-02-18 | 2000-07-20 | Поляченко Анатолий Васильевич | Method for electric-contact case hardening of parts |
| RU2158313C1 (en) * | 1999-04-06 | 2000-10-27 | Поляченко Анатолий Васильевич | Method for surface electric-resistance heat treatment of parts |
| RU2183223C2 (en) * | 2000-05-15 | 2002-06-10 | Омский государственный университет путей сообщения | Method of heat treatment of rolling stock wheel flanges |
| RU2430166C1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-09-27 | Некоммерческое партнерство "Национальный центр развития инновационных технологий" (НП НЦРИТ) | Procedure for strenghening railroad wheels and railroad wheel with strengthened working surface |
| RU2632507C1 (en) * | 2016-10-28 | 2017-10-05 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Method of heat treatment of whole-rolled railway wheels |
| CN108500174A (en) * | 2018-02-27 | 2018-09-07 | 福建泉海工贸投资集团有限公司 | A kind of wheel body forming method |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU93053881A (en) * | 1993-12-03 | 1996-12-27 | Н.В. Павлов | METHOD FOR STRENGTHENING MOBILE RAILWAY WHEELS |
| RU2153007C1 (en) * | 1999-02-18 | 2000-07-20 | Поляченко Анатолий Васильевич | Method for electric-contact case hardening of parts |
| RU2158313C1 (en) * | 1999-04-06 | 2000-10-27 | Поляченко Анатолий Васильевич | Method for surface electric-resistance heat treatment of parts |
| RU2183223C2 (en) * | 2000-05-15 | 2002-06-10 | Омский государственный университет путей сообщения | Method of heat treatment of rolling stock wheel flanges |
| RU2430166C1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-09-27 | Некоммерческое партнерство "Национальный центр развития инновационных технологий" (НП НЦРИТ) | Procedure for strenghening railroad wheels and railroad wheel with strengthened working surface |
| RU2632507C1 (en) * | 2016-10-28 | 2017-10-05 | Акционерное общество "Выксунский металлургический завод" | Method of heat treatment of whole-rolled railway wheels |
| CN108500174A (en) * | 2018-02-27 | 2018-09-07 | 福建泉海工贸投资集团有限公司 | A kind of wheel body forming method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2832041C1 (en) * | 2024-04-24 | 2024-12-18 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" | Method of heat treatment of railway wheels and device for differential cooling of railway wheels for implementation of method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104862466B (en) | Method for postweld heat treatment on hyper-eutectoid steel rail welding connector | |
| RU2162486C2 (en) | Method for heat treatment of steel rail | |
| ATE487803T1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR THE HEAT TREATMENT OF STEEL RAILS | |
| CN109355481A (en) | Post-weld heat treatment method for flash welded joints of channel rails | |
| CN104508153A (en) | Method and system for heat treatment of rails | |
| CN105483347A (en) | Heat treatment technology for pearlite steel rail hardening | |
| CN103282167B (en) | For the manufacture of the method for the cutting edge portion of the razor socket being attached on supporting member | |
| RU2778038C1 (en) | Method for thermomechanical hardening of a railway wheel flange | |
| JP7537069B2 (en) | Manufacturing method for all-steel card clothing | |
| ES2654901T3 (en) | Procedure for surface hardening by induction of an annular surface | |
| CN104212965A (en) | Method for online laser broadband quenching on surface of steel rail | |
| RU2153007C1 (en) | Method for electric-contact case hardening of parts | |
| WO2005080686A1 (en) | Hardening process using laser in railway applications and relative equipment | |
| CN109666776A (en) | A kind of hardening process for road roller muller middle low carbon steel body surfaces | |
| CN106244784B (en) | A kind of quenching apparatus for thrust wheel of digging machine spindle nose collar | |
| RU2667574C1 (en) | Method and device for thermal processing of welded rail connections | |
| EA016135B1 (en) | Method for the local fixing of railway wheel-sets | |
| RU2218430C2 (en) | Method and device for hardening surface of rail head | |
| KR100366547B1 (en) | Method and apparatus for heat treated slack quenching of rails | |
| CN1247802C (en) | Method for heat treatment of train wheel with improved turning ability | |
| RU2755713C1 (en) | Apparatus and method for heat treatment of a long-length product with an l-shaped profile with a sole, neck, head | |
| RU2632507C1 (en) | Method of heat treatment of whole-rolled railway wheels | |
| CN107502715A (en) | A kind of high-frequency induction heating local heat treatmet device | |
| KR100339893B1 (en) | Method and apparatus for heat treated slack quenching of tongue rails | |
| RU2070586C1 (en) | Method of correcting and rolling rolls treatment |