Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung auswechselbarer, verschleissfester Oberflächenschichten an Drehkörpern, insbesondere an Rädern für Schienenfahrzeuge. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung ausweohsel- barer, verschleissfester Oberflächenschichten an Drehkörpern, insbesondere an Rädern für Schienenfahrzeuge.
Zweck der Erfindung ist es, den Werk stoff, der die der Abnutzung ausgesetzten Flächen eines Drehkörpers verschleissfest machen soll, bei dem Befestigungsvorgang nicht in seinem Gefüge und seinen F'estig- kestseigensohaften zu verändern und ihn mit dem Drehkörper so zu verbinden, dass eine zufällige Lösung überhaupt nicht, eine ge wollte Lösung aber mit verhältnismässig ein fachen Mitteln möglich ist.
Die Erfindung besteht darin, dass in den mit einer Haltenute versehenen, zu vergüten den Flächenteil mindestens ein Band aus ver- schleisstestem Werkstoff eingefügt wird, das nach der Einfügung formschlüssig mit der Profilfläche des Drehkörpers abschliesst und mittels Trennschneidens wieder aus der Haltenute herauszulösen isst.
Ein .gemäss diesem Verfahren hergestelltes Rad für Schienenfahrzeuge ist gekennzeich net durch eine Laurffläche aus verschleiss- festem Werkstoff, die bandartig in den Rad- körper eingewalzt ist.
Eine Vorrichtung zur Duochführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Walze mit einem der gewünschten Dreh- körperoberfläche entsprechenden Profil, mit der das verschleissfeste Band in die Halte- nute eingewalzt wird.
Nach einer besonderen Ausführungsart des Verfahrens der Erfindung erhält das Band vor der Einführung in die unterschnit- ten profilierten Haltenuten eine Vorkrüm- mung, die beim Einwalzen in den zu ver gütenden Körper verschwindet. Das Einwal zen des verschleissfesten Bandes kann dabei in rotwarmem Zustand erfolgen,
und das Band unmittelbar nach dem Einwalzen durch Abschrecken gehärtet werden. Zwischen Haltenutoberfläche und Bandunterfläche kann überdies eine Rostschutmehicht aufgebracht werden. Während des Einwalzens erhält das Band aus verschleissfestem Werkstoff zweck mässig eine feste seitliche Führung. Stoss kanten des in den Drehkörper eingewalzten Bandes können verschweisst werden.
Mit Hilfe -der Erfindung können auch Räder ausgebessert werden, indem sie an den der Fahrbeanspruchung ausgesetzten Lauf stellen der Bandage mindestens eine Einlage aus bandartigem, verschleissfestem Werkstoff erhalten.
Zur Herstellung solcher Drehkörper, die verschleissfeste Einlagen erhalten sollen, dient zweckmässige:rweise eine Drehvorrich tung, mit welcher Anwärm-, Einsalz-, Härte- und Trennvorrichtungen für die kon tinuierliche Behandlung des verschleissfesten Bandes vereinigt sind. Das Einfügen des Bandes kann auch mit einer Radsatzdreh- bank besorgt werden, an der die Werkzeug supports durch Anwärm-, Einsalz- und Härtevorrichtungen für die Behandlung .des verschleissfesten Bandes ersetzt sind.
Die Walze zum Einwalzen des Bandes kann seitliche Führungen haben, die eine Profiländerung des Bandes vordem Einwal zen in die Haltenute verhindern. Die Walze kann verstellbare seitliche Flanschen auf weisen. Für die Behandlung von Schienen rädern kann zwischen Walzenflansch und der Stelle für den Spurkranz des zu behan delnden Schienenrades eine drehbare Scheibe mit keilförmigem Umfangsquerschnitt an geordnet .sein.
Unmittelbar vor der Walze kann ein gas beheizter Muffelofen vorgesehen sein, aus dem das Band .sofort nach Anwärmung auf die erforderliche Temperatur zu1 Verarbei tung im Werkstück gelangt. Hinter :der Walze können Wasserspritzdüsen vorgesehen sein.
Mit der Erfindung gelingt es, entweder nur die Spurkränze oder die gesamte Profil fläche solcher Räder mit verschleissfesten Oberflächenschichten zu versehen, und. zwar gleichgültig, ob es sich um neu anzu fertigende oder um auszubessernde Räder handelt.
Die verschleissfesten Teile können im Be darfsfalle schnell entfernt und gegen neue ersetzt werden. Bei dieser Profilberichtigung können die ursprünglichen Abmessungen des Werkstückes, z. B. der Raddurchmesser, un verändert bleiben.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsformen beispiels weise veranschaulicht.
Fig. 1 stellt teilweise in Ansicht und teil weise im Schnitt die Anwendung des Erfin dungsgedankens auf ein Spill oder eine Winde dar; Fig. 2 und 3 zeigen die Erfindung in An wendung auf ein Seilrad oder eine Brems trommel im Teillängsschnitt bezw. im Teil- querschnitt;
Fig.4 ist ein Teilquerschnitt durch ein Rad für Schienenfahrzeuge, in welchem ein verschleissfester Teil gemäss einem Beispiel des Erfindungsverfahrens untergebracht ist; Fig. 5 zeigt eine Phase des Einbringungs- verfahrens des verschleissfesten Teils; Fig. 6 bis 11 zeigen drei andere Ausfüh rungsarten des Erfindungsverfahrens in An wendung auf Schienenräder;
Fig. 12 und 13 zeigen im teilweisen Quer schnitt bezw. im teilweisen Längsschnitt eine fehlerhafte Einwalzmöglichkeit, die durch Vorrichtungen gemäss Fig. 14 und 1.5, welche im teilweisen Querschnitt bezw. im Teillängsschnitt dar gestellt sind, vermieden wird;
Fig.16 und 17 zeigen schematisch die Anordnung von Anwärm-, Einsalz- und Ab- schreckvorrichtungen zur Anbringung ver schleissfester Bänder in Schienenrädern; Fig. 18 stellt eine Einwalzvorrchtung in schematischem Grundriss mit teilweisem Schnitt dar;
Fig.19 bis 21 zeigen Stossverbindungen im Grundriss und im Querschnitt; Fig. 25 und 26 veranschaulichen schema tisch das Entfernen verschleissfester Werk stoffteile; Fig. 27 ist eine schaubildliche Ansicht einer Vorrichtung zum Einwalzen verschleiss fester Bänder in Eisenbahnräder, wobei eine übliche RadsatzdrehbankVerwendung findet; Fig. 2,8 ist eine Seitenansicht zu Fig. 27;
Fig. 29 ist eine Vorderans.ichtdazu; Fig. 3,0 zeigt eine Einzelheit der in den Fig. 27 bis <B>29</B> dargestellten Maschine; Fig. 31 ist ein Grundriss zu Fig. 30.
Der Erfindungsgedanke ist überall an wendbar, wo an Drehkörpern auswechselbare Oberflächenschichten vorgesehen werden kön nen, also z. B. bei Schienenrädern, Brems trommeln, Rollen usw. Unabhängig vom Werkstoff -des betreffenden Werkstückes können die Oberflächenschichten aus Werk stoffen höchster Verschleissfestigkeit, Härte oder .sonstigen gewünschten Eigenschaften bestehen, insbesondere wenn sie walz-, Schmied- oder pressbar sind.
Nach Verschleiss können .deramtige [Schichten ohne Schädigung des Werkstückes entfernt und durch neue ersetzt werden, wodumch die ursprünglichen Abmessungen des Werkstückes wieder her gestellt werden.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem @Spill veranschaulicht. Das @Spill hat verschleissfeste Flächen 10.
Auf ,der linken Seite der Abbildung ist die fertig eingelegte verschleissfeste Fläche zu erken nen, während auf der rechten Seite die Art der Einlage des Bandes<B>1,0</B> deutlich gemacht isst. Hier ist zu erkennen, in welcher Weise ,das verschleissfeste Band am besten vor gebogen wird.
Fig. 2 und 3 zeigen ähnliche Ausführungsbeispiele des Erfindungsverfah rens, eine Seilrolle, Bremstrommel oder der gleichen betreffend, die mit verschleissfester Oberfläche zu versehen sind.
In diesem Falle liegen zwei Bänder 11 längs nebeneinander, wovon das in Fig. ä rechts dargestellte Band in der Vorbereitungslage vor dem Einpressen wiedergegeben ist. Die Befestigung und Ent fernung der Bänder 10 und 11 nach den Fig. 1 bis 3 erfolgt lediglich @dutrch die Nutenform ohne ?Sehweissen, Löten oder son- stige Erwärmung des Drehkörpers.
Der Querschnitt der aufzunehmenden Bänder 10, 11 wird vor der Aufbringung auf den Kör per so gewählt, dass die echwalbenschwanz- förmgen Befestigungsflanken erst durch die Umformung des Profils gebildet werden.
Aus Fig. 3 rechts ist ersichtlich, wie der Bandquerschnitt beispielsweise aussehen muss, um in die unterschnittenen Nuten später hin einzupassen. Zweckmässigerweise wird das vorgekrümmte Band rotwarm in die Nut unrter Umformung seines Profils hinein gedrückt.
Unmittelbar nach dem Einfügen ,der Bänder 10, 11 in die zugehörigen Nuten kann eine Härtung durch Wasser, Luft oder sonstige I3ärtmedien erfolgen, wobei die unterschnittenen Nuten ein Verziehen des Bandes verhüten. Bei Anbringung der Bän der tritt ausserdem eine besondere Befesti gung durch Schrumpfwirkung ein. Die auf diese Weise unlösbar mit dem Drehkörper verbundenen veTschleissfesten Oberflächen schichten können nunmehr in üblicher Weise weiterbehandelt, beispielsweise geschliffen werden.
Nach endgültigem Verschleiss kön nen die Bänder in geeigneter Weise, bei spielsweise durch Brennschneiden, der Länge nach aufgetrennt und ohne Beschädigung der Nuten oder des Drehkörpers herausgenommen werden, worauf neue Bänder in die Nuten eingesetzt werden können.
Das erforderliche Profil des Bandes 10 bezw. 11 kann von vornherein durch Walzen erzeugt werden. Bei .geringem Bedarf kann es natürlich auch auf andere Weise, bei spielsweise durch,Schmieden im Gesenk oder Hobeln, hergestellt werden.
Eine besondere Bedeutung hat die Erfin dung für die Herstellung oder Wiederher stellung von Rädern für Schienenfahrzeuge. In den Fig. 4 bis 11 eind Radreifenprofile dargestellt, wie sie beispielsweise im Eisen bahn- und Strassenbahnbetrieb üblich sind. Diese Profile werden während des Betriebes den verschiedensten Beanspruchungen unter worfen und müssen von Zeit zu Zeit berich- tigt werden.
Werden die am stärksten -der Beanspruchung ausgesetzten Profilteile aus hochverschleissfestem Werkstoff hergestellt, was bisher nicht möglich war, so können die Räder wesentlich längere Strecken laufen, bevor eine Berichtigung erforderlich wird. Ist aber das Profil bis zur zulässigen Grenze abgenutzt, so gestattet die Erfindung eine einfache Auswechslung der hochverschleiss festen Teile, wie im folgenden des Näheren beschrieben ist.
In den Fig. 4 und 5 ist beispielsweise das Profil eines Eisenbahnrades wiedergegeben, das an der Stelle 12 .seine schärfste Bean spruchung erfährt. An dieser Stelle werden nun unterschnittene Nuten 13, 14 eingedreht und in diese das hochverschleissfeste Band 15 eingeschmiedet, eingepresst oder eingewalzt. Das Rad läuft mit einer solchen untrennbar mit dem Reifen verbundenen Verschleiss fläche so lange, bis die zulässige Ab nutzungsgrenze des Radprofils erreicht ist.
In diesem Falle ist das verschleissfeste Band 15 in der Regel auch so weit verschlissen, dass der Radreifen eine neue Einlage erhal ten muss. Er wird dazu in bekannter Weise auf das kleinere Normalprofil 16 abgedreht, wobei die Abnutzung der Spurkranzflanke 12 nicht berücksichtigt zu werden braucht. weil an dieser Stelle wiederum eine Nut 17 mit unterschnittenen Flanken 18, 19 her gestellt wird. In diese Nute wird dann wie der ein dem Band 15 ähnliches verschleiss- festes Band eingefügt. Fig. 5 lässt deutlich werden, in welcher Weise das Band 15 am besten in die Nut 17 eingebracht wird.
Es ist ersichtlich, dass das Band 15 eine Vor krümmung erhält, die es gestattet, an den unterschnittenen Flanken der Nuten 1.3. 14 beim Einlegen vorbeizukommen. Mittels Walz- oder Pressvorriehtungen wird das Band 15 sodann in der Nut selbst gestreckt, so dass es die in Fis. 4 dargestellte Lage ein nehmen kann. 15' ist eine schematische An deutung der zum Einwalzen des Bandes @15 dienenden Walze. Die Breite des Bandes 15 ist natürlich nicht auf das dargestellte Mass beschränkt. Dass Band kann auch so breit Bein, dass es fast die gesamte Profilfläche des Radreifens bedeckt.
Es müsste dann die in Fig. 4 hei 20 mit bestrichelten Linien an gedeulete Nutenform gewählt werden.
Es sind aber auch andere Befestigungs- möglichketen des verschleissfesten Bandes in der Oberfläche des Radreifens denkbar. Die Fig. 6 und 7 bilden Ausführungsbeispiele dafür. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, dass eine doppelte @Schwa.lbenschwanzverzahnung 21, 21', 22, 22' vorgesehen ist, in welche das vorgekrümmte Band ebenso wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen ein gebracht wird. Fig. 7 zeigt dann das fertig gewalzte Profil.
Auf die gleiche Weise kön nen auch die Spurkränze selbst mit einer ver schleissfesten Umkleidung versehen werden, wie in den Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 8 bis 11 dargestellt. Die Schwalben- sch-wanzverzahnungen können dann an geeig neter Stelle und in geeigneter Tiefe bezw. Breite vorgesehen sein.
Eine besondere Be festigung des verschleissfesten Bandes emp fiehlt sich an der Rückseite 23 des Spur kranzes, wo das Band am besten auch wie der in schwalbenschwa.nzartig unterschnitte nen Nuten untergebracht wird.
Der Spielraum nvischen dem Band und der Nut, in welche das verschleissfeste Band eingelegt wurde, ist im allgemeinen sehr ge ring. Das Eindringen von Feuchtigkeit kann aber unter Umständen nicht immer verhütet werden. Dieser Übelstand kann mit Sicher heit und auf die Dauer dadurch vermieden werden, dass die Nutoberfläche mit einem rostverhütenden Überzug versehen wird, der sehr dünn sein kann, weil er durch das Band <B>g</B> gegen mechanieche Verletzungen geschützt <B>,</B> n el ist.
Dies kann beispielsweise dadurch ge schehen, dass auf galvanischem Wege, durch Anstrich oder durch Metallspritzverfahren ein Überzug 42 (Fig.6) auf das von dem verschleissfesten Werkstoff umkleidete Rad profil vor der Einbringung des Werkstoffes aufgebracht wird. Auch kann die der Nute zugekehrte Seite des Bandes ebenfalls gegen Rost geschützt werden, und zwar bei war mem Einfügen des Bandes durch einen feuer beständigen Metallüberzug, bei kaltbleiben.- dem Bande in gleicher Weise wie die Nute.
In Fig. 6 ist ein solcher Belag 43 angedeutet. Die Möglichkeit, die Berührungsflächen von Band und Nut metallisch rein zu erhalten, isst von besonderer Wichtigkeit für solche Schienenräder, bei :denen es auf einen mög lichst .geringen elektrischen Widerstand an kommt.
Ein weiterer überraschender Erfolg einer solchen Schutzschicht auf der Nutober- fläche ist das sichere Zurückschlagen der Flamme des Schneidbrenners, wenn das Band zwecks Erneuerung aufgetrennt werden muss. Hierdurch wird eine Beschädigung der Nute auch bei ungeschickter Handhabung -des Schneidbrenners wirksam verhindert.
Bei manchen Bandprofilen, die als ver- schleissfeste Werkstoffteile in Drehkörper eingewalzt werden sollen, zeigte es sich, dass die angestrebte Verbreiterung :des vor- gekrümmten Bandes beim Einwalzen zwecks Bildung der ',Schwalbenschwanzflanken sich in,den noch nicht eingewalzten Teil :
des Ban des kurz vor,der Berührungsstelle von Walze und Nut fortsetzte. Das Band wurde also schon ausserhalb der Nut breiter als :die äussere Nutbreite. Dieser Vorgang ist in den Fig. 12 und 13 schematisch dargestellt, wobei Fig.12 ein Schnitt nach Linie A-B der Fig. 13 ist. 44 ist das einzuwalzende Band,
das bei 45 vorgekrümmt ist. 46 ist die Schwalbenschwanznut, in welcher das Band seine .endgültige Formgebung erhalten soll. 47 ist die Walze zum Eindrücken des Ban des in die Nut 46.
Es zeigte sich nun, dass schon vor dem Einwalzen ,das Band sich so breitete, dass es sieh mit seinen äussern Kan- ten 48, 48' über die Nut legte, wodurch zwi schen Band und Nut ein Zwischenraum 49 verblieb.
Um diesen übelstand zu beseitigen, wird das Band 44, wie in den Fig.14 und 15 dargestellt, unmittelbar vor der Walze 47 durch eine dem Bandprofil angepasste Füh rung hindurchgeführt, :die :durch ihre Form eine Verbreiterung des Bandprofils ausserhalb der Nut verhindert und zugleich ein sicheres Einlaufen des Bandes in :
die Nut bewirkt. Aus den Figuren ist ersichtlich, dass also die Führung :des Bandes zu beiden Seiten der Nut durch Teile 50, 50' und vor ,der Walze durch Führungsteile 50", 50"' erfolgt. Sämt liche Führungsteile 50, 50', 50", 50"' kön nen in einer einzigen Vorrichtung zusammen gebaut sein. Fig. 14 ist ein Schnitt nach Linie C-D der Fig. 15.
In den Fig.16 und 17 ist der Walzvor- gang an einem iSchienenrade nach Fig. 4 und 5 beispielsweise und schematisch veranschau licht.
Das verschleissfeste Band 51 wird in vorgekrümmter Form, wie beschrieben, durch eine Anlieizvorrichtung 52 nach Art eines Muffelofens hindurchgeführt und :durch die Walze 53, :deren Profil der,Spurkranzflanke entspricht, in die Nut 54 des Radreifens ein gedrückt.
Nach dem Einwalzen .des Bandes 51 kann eine Abschreckung mittels der Ab- schreckeinrichtung 55 erfolgen. In Fig. 18 isst eine abgeänderte Walzenform 56 dar gestellt, die dazu :dient, ein verschleissfestes Band 57 in :das Sehienenrad 59 einzuwalzen und so Sparkranz und Lauffläche desselben zu vergüten.
Die Walzenform 56 der Fig. 18 kann aber auch an Stelle der Walze 53 der Fig. 16 und 17 verwendet werden.
In den Fig. 19 bis 24 sind verschiedene Stossverbindungen für die verschleissfesten Bänder dargestellt. Nach -den Fig. 19 und 20 überlappen sich die Bandenden bei 60, 61 und lassen dabeiStosslücken 62, 63 frei. Nach den F'ig. 21 und 22 ist eine Schweissnaht 64 vorgesehen und nach ,den Fig. 2.3, 24 ein ver setzter -Schrägstoss,
wobei F'ig. 24 ein Schnitt nach -Linie E-F der Fig. 23 ist. Die Aus bildung des Bandstosses hängt von der Be- triebsbeanspruchung :des betreffenden Werk stückes ab.
Die Entfernung :der verschleissfesten Bän der kann in einfacher Weiss mittels eines Schneidbrenners 65 erfolgen, wie in Fig. 25 schematisch dargestellt ist. Dabei werden in die Platte oder das Band schräg zueinander verlaufende 'Schnitte 66 ,gelegt, die ein keil förmiges Stück 67 aus der Platte oder dem Bande herausschneiden, so dass die verblei- beiden Plattenteile 68,
68' gegeneinander ge schoben und auf :diese Weise ausser Eingriff mit den Nutenflanken 69, 69' gebracht wer den können. Die Teile 68, 68' können alsdann bequem aus der Nut 7 0 entfernt werden. Bei besonders breiter :Sehneidfuge wird oft ein einziger Schnitt genügen, um ein hinreichen des Verschieben der Band- oder Plattenteile zu erreichen. Bei gewissen Nutenformen ist überhaupt nur ein Trennschnitt nötig.
Ausser Schneidbrennern können auch andere Trenn- vorrichtungen, wie iSehleifscheiben, .Schneid stähle, Sägen und dergl. Verwendung finden.
Es ist klar, dass die beschriebene Erfin dung nicht nur eine leichte Ausarbeitung der bekannten Schienenräder mit besonderen Radreifen gestattet, sondern dass sie sogar die Herstellung von Rädern ohne Radreifen ermöglicht, deren feste Felge von vornherein entsprechende Nutenprofile aufweist, in wel che ein verschleissfestes Band, wie beschrie- ben, eingewalzt wird, und die immer wieder nach Abnutzung und Entfernung des Bandes mit neuen Bändern versehen werden kann.
Zur Durchführung der Erfindung kann jede geeignete Walzvorrichtung dienen. Es ist jedoch zweckmässig, die üblichen Radsatz- drehbänke für Schienenfahrzeugedurch Um bau auszunutzen. In den Fig. 27 bis 31 ist eine solche Möglichkeit bildlich veranschau licht. In diesen Figuren ist 71 die eine der Planscheiben einer Radsatzdrehbank und 7 2 die Grundplatte für die Supporte. Der Rad satz 73, von dem der Deutlichkeit halber nur ein Rad 74 dargestellt ist, wird in übli cher Weise in die Drehbank eingespannt.
und zwar meistens derart, dass der Achs schenkel 75 mit der Spitze 76 der Plan scheibe 71 rotiert. Der Antrieb des Rad satzes erfolgt in üblicher Weise etwa. durch Mitnehmer von :der nicht dargestellten zwei ten Planscheibe aus. Die sonst üblichen Werkzeugsupporte werden von der Platte 7 2 entfernt und statt dessen eine Vorrichtung 77 (Fig.28) aufgesetzt, durch welche das Band 78 in die Nut 79 des Rades eingewalzt wird.
Das Band 78 verläuft in einer Füh rungsschiene 80, die, wie bereits erwähnt, gleichzeitig die Ileizeinrzehtung für das Band aufnehmen kann. Die Vorrichtung 77 besitzt eine Walze 81, die wiederum eine dem Radprofil ent sprechende Profilierung aufweist. Diese Walze 81 ist in einer Gabel 82 geführt, welche in einen Zapfen 83 ausläuft (Fig. 30 und 31.), der mittels einer Schraubvorrich- tung 84 in der Ankerplatte 85 verstellt wer den kann. Gegen diese Ankerplatte 85 stützt sich die Walze 81 also ab.
Das Widerlager für die Platte 85 wird gebildet durch um die Radachse 73 und den Notlauf 86 oder den Achsschenkel 7 5 des Rades 74 gelegte Bügel 87, 87' (Fig.29), die ihrerseits wie der über Zugstangen 88, 88' mit der Anker platte 85 fest verbunden sind. In dem Bügel 8 7 sind Rollen 89 und in dem Bügel 87' Rollen oder Gleitstücke untergebracht. Auf diese Weise kann über die Schraubvorrich- tung 84, die in den Zapfen 83 zweckmässiger weise kugelig eingreift, eine dem gewünsch ten Anpressungsdruck entsprechende Einstel lung der Walze 81 erfolgen.
Da die Walze 81 gegenüber dem Spur kranz 90 ein seitliches Spiel haben kann, das sich infolge der verschiedenen Stärke der Spurkränze 90 ergibt, ist es zweckmässig, das Spiel zu begrenzen oder aufzuheben. Das ge schieht durch Anordnung einer Kreisscheibe 91, deren Achse 92 zur Achse der Walze 8l. schräg verläuft und deren Umfangsfläche 93 keilartig gestaltet ist und in den Zwischen raum zwischen Spurkranz 90 und Walzen flansch 81' eingreifen kann. Es ist klar, dass, wenn die Kreisscheibe 91 mittels der Schraub vorrichtung 94 mehr oder minder in diesen Zwischenraum eingeschoben wird, das Spiel zwischen Spurkranz 90 und Walze 81 in be quemer Weise verändert oder gar aufgehoben werden kann.
Die Scheibe 91 sitzt an einem Träger 95, der zweckmässig an der Gabel 82 mittels Schrauben befestigt ist.
Nach einer andern Ausführungsform kann die Begrenzung des Spiels zwischen Radreifen und Walze auch dadurch vor genommen werden, da.ss die Walze 81 aus wechselbare oder verstellbare seitliche Flan schen 81' erhält. Auch auf andere Weise, z. B. durch seitliche Druckrollen, kann das Spiel zwischen Walze $1 und Radreifen be seitigt werden.
An der Stelle 96 (Fig.27 und 30) ist zwischen der Führungsbahn 80 und dem Spurkranz 90 noch die in den Fig. 14 und 15 dargestellte Führungsvorrichtung für das Band 78 angeordnet, deren Form dem verwendeten Band- und Nutenprofil an gepasst ist.
Ist der Anfang des Bandes in die Nut 79 eingewalzt, wobei sich das Rad 74 fort laufend weiterdreht, so gelangt die Nut und damit das eingewalzte warme Band in einen Behälter 97, der mit einem geeigneten Ab schreckmittel, Wasser, 01 oder Salzlösungen, gefüllt ist. Statt dessen kann auch eine Spritzvorrichtung gemäss Fig. 16 vorgesehen sein.
Es ist klar, dass verschiedene Ausfüh rungsmöglichkeiten der Erfindung denkbar sind, die in Einzelheiten von den beschrie benen abweichen, im Grundsätzlichen aber doch in den Rahmen der Erfindung fallen. So ist die gezeichnete Verspannung zwischen Radsatz und Walze nur für Radsätze mit aussen liegenden Achsschenkeln anwendbar. Bei innen liegenden Lagerstellen wird eine entsprechend abgeänderte Verspannung er forderlich. Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele be schränkt, sondern gestattet die verschieden sten Abänderungen.
Method and device for producing replaceable, wear-resistant surface layers on rotating bodies, in particular on wheels for rail vehicles. The invention relates to a method and a device for producing removable, wear-resistant surface layers on rotating bodies, in particular on wheels for rail vehicles.
The purpose of the invention is not to change the structure and its strength properties of the material that is intended to make the surfaces of a rotating body exposed to wear resistant to wear during the fastening process and to connect it to the rotating body in such a way that a random No solution at all, but a desired solution is possible with relatively simple means.
The invention consists in that at least one band of wear-resistant material is inserted into the surface part which is provided with a retaining groove and which is to be tempered, which after the insertion forms a positive fit with the profile surface of the rotating body and can be removed from the retaining groove by means of cutting.
A wheel for rail vehicles produced in accordance with this method is characterized by a surface made of wear-resistant material that is rolled into the wheel body like a band.
A device for performing the method is characterized by a roller with a profile corresponding to the desired rotating body surface, with which the wear-resistant strip is rolled into the holding grooves.
According to a special embodiment of the method of the invention, the strip is given a pre-curvature before being introduced into the undercut profiled retaining grooves, which disappears when it is rolled into the body to be treated. The wear-resistant tape can be rolled in while it is warm and red,
and the strip is hardened by quenching immediately after rolling. A rust protection layer can also be applied between the surface of the retaining groove and the lower surface of the belt. During the rolling process, the strip made of wear-resistant material is appropriately given a fixed lateral guide. Butting edges of the strip rolled into the rotating body can be welded.
With the aid of the invention, wheels can also be repaired by receiving at least one insert made of band-like, wear-resistant material on the barrel of the bandage exposed to driving stress.
For the production of such rotating bodies, which are to receive wear-resistant inserts, it is advisable to use: rweise a Drehvorrich device with which heating, salting, hardening and separating devices for the continuous treatment of the wear-resistant tape are combined. The tape can also be inserted with a wheelset lathe, on which the tool supports are replaced by heating, salting and hardening devices for treating the wear-resistant tape.
The roller for rolling in the tape can have lateral guides that prevent a change in the profile of the tape before rolling in the holding groove. The roller can have adjustable side flanges. For the treatment of rail wheels, a rotatable disc with a wedge-shaped circumferential cross-section can be arranged between the roller flange and the point for the flange of the rail wheel to be treated.
A gas-heated muffle furnace can be provided directly in front of the roller, from which the strip is processed in the workpiece immediately after it has been heated to the required temperature. Water spray nozzles can be provided behind the roller.
With the invention it is possible to provide either only the flanges or the entire profile surface of such wheels with wear-resistant surface layers, and. it does not matter whether it is new wheels to be manufactured or to be repaired.
If necessary, the wear-resistant parts can be removed quickly and replaced with new ones. With this profile correction, the original dimensions of the workpiece, e.g. B. the wheel diameter, remain unchanged.
The invention is illustrated, for example, on the drawing in various embodiments.
Fig. 1 shows partly in view and partly in section, the application of the inven- tion concept to a capstan or a winch; Fig. 2 and 3 show the invention in application to a cable wheel or a brake drum in partial longitudinal section BEZW. in partial cross-section;
4 is a partial cross-section through a wheel for rail vehicles, in which a wear-resistant part is accommodated according to an example of the inventive method; 5 shows a phase of the process of introducing the wear-resistant part; Fig. 6 to 11 show three other Ausfüh approximately types of the inventive method in application to rail wheels;
Fig. 12 and 13 show in partial cross-section respectively. in the partial longitudinal section a faulty roll-in possibility, which is caused by devices according to FIGS. 14 and 1.5, which respectively in partial cross-section. are provided in the partial longitudinal section is avoided;
16 and 17 show schematically the arrangement of heating, salting and quenching devices for attaching wear-resistant strips in rail wheels; 18 shows a rolling-in device in a schematic plan view with partial section;
19 to 21 show butt joints in plan and in cross section; 25 and 26 illustrate schematically the removal of wear-resistant material parts; Fig. 27 is a perspective view of an apparatus for rolling wear-resistant strips into railway wheels using a conventional wheelset lathe; FIG. 2.8 is a side view of FIG. 27;
Fig. 29 is a front view thereof; Fig. 3.0 shows a detail of the machine shown in Figs. 27-29; FIG. 31 is a plan view for FIG. 30.
The idea of the invention is applicable to anywhere where exchangeable surface layers can be provided on rotating bodies, so z. B. with rail wheels, brake drums, rollers, etc. Regardless of the material of the workpiece in question, the surface layers can consist of materials of the highest wear resistance, hardness or other desired properties, especially if they can be rolled, forged or pressed.
After wear and tear, the same layers can be removed without damaging the workpiece and replaced by new ones, thus restoring the original dimensions of the workpiece.
In Fig. 1, an embodiment of the invention is illustrated on a @Spill. The @Spill has wear-resistant surfaces 10.
On the left-hand side of the illustration, the fully inserted, wear-resistant surface can be seen, while on the right-hand side the type of inlay of the tape <B> 1.0 </B> is made clear. Here you can see in which way the wear-resistant tape is best bent before.
Fig. 2 and 3 show similar embodiments of the invention process, a pulley, brake drum or the like pertaining to which are to be provided with a wear-resistant surface.
In this case, two bands 11 lie lengthwise next to one another, of which the band shown on the right in FIG. 1 is shown in the preparatory position before pressing. The fastening and removal of the straps 10 and 11 according to FIGS. 1 to 3 takes place only through the shape of the groove without any welding, soldering or other heating of the rotating body.
The cross-section of the tapes 10, 11 to be recorded is selected before being applied to the body in such a way that the eccentric swallow-tailed fastening flanks are only formed by the deformation of the profile.
From Fig. 3 on the right it can be seen how the band cross-section must look, for example, in order to later fit into the undercut grooves. The pre-curved strip is expediently pressed red-hot into the groove without deformation of its profile.
Immediately after the bands 10, 11 have been inserted into the associated grooves, hardening can take place by means of water, air or other hardening media, the undercut grooves preventing the band from warping. When the bands are attached, a special fastening occurs through shrinkage. The wear-resistant surface layers which are inextricably linked to the rotating body in this way can now be further treated in the usual way, for example ground.
After final wear and tear, the bands can be separated lengthways in a suitable manner, for example by flame cutting, and removed without damaging the grooves or the rotating body, whereupon new bands can be inserted into the grooves.
The required profile of the band 10 respectively. 11 can be generated from the outset by rolling. If there is little need, it can of course also be produced in other ways, for example by forging in a die or planing.
The invention is of particular importance for the manufacture or restoration of wheels for rail vehicles. 4 to 11 and shown wheel tire profiles, as they are common, for example, in rail and tram operations. These profiles are subjected to the most varied of stresses during operation and must be corrected from time to time.
If the profile parts exposed to the greatest stress are made of highly wear-resistant material, which was previously not possible, the wheels can run much longer distances before a correction is necessary. However, if the profile is worn down to the permissible limit, the invention allows the highly wear-resistant parts to be easily replaced, as will be described in more detail below.
In Figs. 4 and 5, for example, the profile of a railway wheel is shown, which experiences at the point 12 .seine sharpest Bean claim. At this point, undercut grooves 13, 14 are screwed in and the highly wear-resistant strip 15 is forged, pressed or rolled into them. The wheel runs with such a wear surface, which is inextricably linked to the tire, until the permitted wear limit of the wheel profile is reached.
In this case, the wear-resistant band 15 is usually so worn that the wheel tire must get a new insert. For this purpose, it is turned to the smaller normal profile 16 in a known manner, the wear of the flange flank 12 not needing to be taken into account. because at this point again a groove 17 with undercut flanks 18, 19 is made forth. A wear-resistant band similar to band 15 is then inserted into this groove. FIG. 5 shows the way in which the band 15 is best introduced into the groove 17.
It can be seen that the tape 15 is given a curvature in front that allows the undercut flanks of the grooves 1.3. 14 to come by when inserting. The band 15 is then stretched in the groove itself by means of rolling or pressing devices, so that the in FIG. 4 position shown can take a. 15 'is a schematic indication of the roller used for rolling in the strip @ 15. The width of the band 15 is of course not limited to the dimensions shown. The band can also be so wide that it covers almost the entire tread surface of the tire.
The groove shape shown in FIG. 4 would then have to be selected with dashed lines.
However, other possible ways of fastening the wear-resistant tape in the surface of the wheel tire are also conceivable. FIGS. 6 and 7 form exemplary embodiments therefor. It can be seen from these figures that a double dovetail toothing 21, 21 ', 22, 22' is provided, into which the pre-curved band is brought, as in the embodiments described so far. Fig. 7 then shows the finished rolled profile.
In the same way, the wheel flanges themselves can be provided with a wear-resistant casing, as shown in the exemplary embodiments according to FIGS. 8 to 11. The dovetail teeth can then bezw at a suitable place and in a suitable depth. Be provided width.
A special fastening of the wear-resistant tape is recommended on the back 23 of the track flange, where the tape is best accommodated like the one in dovetail-like undercut grooves.
The clearance between the tape and the groove in which the wear-resistant tape was inserted is generally very ring. However, the penetration of moisture cannot always be prevented. This inconvenience can be avoided with certainty and in the long term by providing the groove surface with a rust-preventing coating, which can be very thin because it is protected against mechanical damage by the band <B> g </B> , </B> n el is.
This can be done, for example, by applying a coating 42 (FIG. 6) to the wheel profile encased by the wear-resistant material prior to the introduction of the material by galvanic means, painting or metal spraying. The side of the tape facing the groove can also be protected against rust, in the same way as the groove if the tape is inserted by a fire-resistant metal coating, if the tape remains cold.
Such a covering 43 is indicated in FIG. 6. The possibility of keeping the contact surfaces of the belt and the groove metallically pure is of particular importance for rail wheels where the lowest possible electrical resistance is important.
Another surprising success of such a protective layer on the groove surface is the safe flashing back of the flame of the cutting torch when the strip has to be cut for the purpose of renewal. This effectively prevents damage to the groove even if the cutting torch is handled inappropriately.
In the case of some strip profiles that are to be rolled into rotating bodies as wear-resistant material parts, it was found that the desired widening: the pre-curved strip during rolling in for the purpose of forming the 'dovetail flanks is in, the not yet rolled-in part:
of the belt shortly before the point of contact between the roller and the groove. The tape was therefore already wider outside the groove than: the outer groove width. This process is shown schematically in FIGS. 12 and 13, FIG. 12 being a section along line A-B of FIG. 44 is the strip to be rolled,
which is pre-curved at 45. 46 is the dovetail groove in which the tape should receive its final shape. 47 is the roller for pressing the strip into the groove 46.
It has now been shown that even before rolling in, the strip spread out so that its outer edges 48, 48 'lay over the groove, whereby a gap 49 remained between the strip and the groove.
In order to eliminate this problem, the belt 44, as shown in FIGS. 14 and 15, is passed through a guide adapted to the belt profile immediately in front of the roller 47: the shape prevents the belt profile from widening outside the groove and at the same time a safe run-in of the belt in:
causes the groove. It can be seen from the figures that the belt is guided on both sides of the groove by parts 50, 50 'and in front of the roller by guide parts 50 ", 50"'. All guide parts 50, 50 ', 50 ", 50"' can be built together in a single device. FIG. 14 is a section on line C-D of FIG. 15.
In FIGS. 16 and 17, the rolling process on a rail wheel according to FIGS. 4 and 5 is illustrated schematically, for example.
The wear-resistant band 51 is passed in a pre-curved form, as described, through a leaning device 52 in the manner of a muffle furnace and is pressed into the groove 54 of the wheel tire by the roller 53, whose profile corresponds to the wheel flange flank.
After the strip 51 has been rolled in, it can be quenched by means of the quenching device 55. In Fig. 18 eats a modified roller shape 56 is presented, which is used to: Roll a wear-resistant belt 57 into: the Sehienenrad 59 and so to remunerate the same savings rim and running surface.
The roller shape 56 of FIG. 18 can, however, also be used in place of the roller 53 of FIGS. 16 and 17.
19 to 24 show different butt joints for the wear-resistant bands. According to FIGS. 19 and 20, the tape ends overlap at 60, 61 and leave joint gaps 62, 63 free. According to the Figs. 21 and 22 a weld 64 is provided and according to Fig. 2.3, 24 a ver set-angled joint,
where Fig. 24 is a section along line E-F of FIG. The formation of the hinge joint depends on the operational stress of: the workpiece in question.
The removal: the wear-resistant bands can be done in simple white using a cutting torch 65, as shown schematically in FIG. Cuts 66, which run at an angle to one another are made in the plate or band, which cut a wedge-shaped piece 67 out of the plate or band, so that the two remaining plate parts 68,
68 'against each other and pushed in: this way out of engagement with the groove flanks 69, 69' who can. The parts 68, 68 'can then easily be removed from the groove 70. In the case of a particularly wide: cutting joint, a single cut is often sufficient to achieve sufficient displacement of the strip or plate parts. With certain groove shapes, only one separating cut is necessary.
In addition to cutting torches, other cutting devices such as grinding disks, cutting steels, saws and the like can also be used.
It is clear that the described inven tion not only allows easy elaboration of the known rail wheels with special wheel tires, but that it even enables the production of wheels without wheel tires, the fixed rim of which has corresponding groove profiles from the outset, in wel che a wear-resistant band, as described, is rolled in, and which can be provided with new bands again and again after wear and tear and removal of the band.
Any suitable rolling device can be used to carry out the invention. However, it is advisable to use the usual wheelset lathes for rail vehicles by converting them. Such a possibility is illustrated in FIGS. 27 to 31. In these figures, 71 is one of the face plates of a wheelset lathe and 7 2 is the base plate for the supports. The wheel set 73, of which only one wheel 74 is shown for the sake of clarity, is clamped in the lathe in a übli cher manner.
and mostly in such a way that the stub axle 75 rotates with the tip 76 of the flat disk 71. The drive of the wheel set takes place in the usual manner for example. by driver from: the two-th faceplate, not shown. The otherwise usual tool supports are removed from the plate 72 and instead a device 77 (FIG. 28) is put on, by means of which the band 78 is rolled into the groove 79 of the wheel.
The band 78 runs in a guide rail 80, which, as already mentioned, can simultaneously accommodate the Ileizeinrzehung for the band. The device 77 has a roller 81, which in turn has a profile corresponding to the wheel profile. This roller 81 is guided in a fork 82 which ends in a pin 83 (FIGS. 30 and 31), which can be adjusted by means of a screw device 84 in the anchor plate 85. The roller 81 is therefore supported against this anchor plate 85.
The abutment for the plate 85 is formed by brackets 87, 87 '(FIG. 29) placed around the wheel axle 73 and the emergency run 86 or the stub axle 7 5 of the wheel 74, which in turn, like the tie rods 88, 88' with the armature plate 85 are firmly connected. In the bracket 8 7 rollers 89 are accommodated and in the bracket 87 'rollers or sliding pieces. In this way, a setting of the roller 81 corresponding to the desired contact pressure can take place via the screwing device 84, which appropriately engages spherically in the pin 83.
Since the roller 81 relative to the track wreath 90 can have a lateral game that results from the different thickness of the wheel flanges 90, it is useful to limit or cancel the game. This is done by arranging a circular disk 91, the axis 92 of which is to the axis of the roller 8l. runs obliquely and whose peripheral surface 93 is designed like a wedge and can engage in the space between flange 90 and rollers flange 81 '. It is clear that if the circular disk 91 is pushed more or less into this space by means of the screwing device 94, the play between the flange 90 and roller 81 can be changed or even canceled in a convenient manner.
The disk 91 is seated on a carrier 95 which is expediently attached to the fork 82 by means of screws.
According to another embodiment, the limitation of the play between the wheel tire and the roller can also be achieved in that the roller 81 consists of exchangeable or adjustable lateral flanges 81 '. Also in other ways, e.g. B. by side pressure rollers, the play between roller $ 1 and wheel tires can be eliminated.
At the point 96 (Fig.27 and 30) between the guide track 80 and the flange 90, the guide device shown in FIGS. 14 and 15 for the band 78 is arranged, the shape of which is adapted to the band and groove profile used.
If the beginning of the strip is rolled into the groove 79, with the wheel 74 continuing to rotate, the groove and thus the rolled-in warm strip enters a container 97 which is filled with a suitable detergent, water, 01 or saline solutions . Instead of this, a spray device according to FIG. 16 can also be provided.
It is clear that various options for implementing the invention are conceivable, which differ in details from the enclosed ones, but basically fall within the scope of the invention. The drawn bracing between wheelset and roller can only be used for wheelsets with external steering knuckles. In the case of internal bearings, a correspondingly modified bracing is required. The invention is therefore not limited to the illustrated embodiments be, but allows the most different modifications.