RU2201975C2 - Установка для упрочнения колес железнодорожного транспорта - Google Patents
Установка для упрочнения колес железнодорожного транспорта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201975C2 RU2201975C2 RU2001115947/02A RU2001115947A RU2201975C2 RU 2201975 C2 RU2201975 C2 RU 2201975C2 RU 2001115947/02 A RU2001115947/02 A RU 2001115947/02A RU 2001115947 A RU2001115947 A RU 2001115947A RU 2201975 C2 RU2201975 C2 RU 2201975C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wheel
- scanning unit
- cooling agent
- gear wheel
- rail
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title abstract description 12
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- VVTQWTOTJWCYQT-UHFFFAOYSA-N alumane;neodymium Chemical compound [AlH3].[Nd] VVTQWTOTJWCYQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а конкретно к установкам для упрочнения ободов колес и головок рельсов. Устройство характеризуется повышенной эффективностью работы, что обусловлено образованием "стекловидного" металла из-за резкого температурного перепада при формировании упрочняемого слоя колеса. Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом. Упрочняемое колесо с помощью фиксаторов (не показаны) жестко закрепляется на стояках рамы. Резервуар заполняется (персоналом) жидким хладагентом. Электропитание подается на приводной двигатель, лазер, блок сканирования и электронагреватель. Вращающий момент через вал и зубчатое колесо передается на жестко закрепленное зубчатое колесо. В результате этого платформа начинает двигаться вокруг колеса по салазкам. В то же время лазер производит лазерный луч, который совершает возвратно-поступательное движение (по линии, перпендикулярной вектору скорости вращения колеса) по поверхности катания колеса с помощью блока сканирования. Следом за пятном лазерного луча на поверхности катания следует "пятно" жидкого хладагента, который поступает по трубопроводу и через форсунку. Напор хладагента осуществляется его повышенной испаряемостью под действием электронагревателя. Резкий перепад температуры в упрочняемом слое приводит к образованию "стекловидного" - некристаллического металла, обладающего повышенными прочностными характеристиками. 1 ил.
Description
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а конкретнее к установкам, использующимся для упрочнения ободов колес и головок рельс железнодорожного транспорта.
Известны установки (Сколотнева Н.Ю. Формирование температурного поля при газопламенном нагреве колесной стали // Конструкционно-техническое обеспечение надежности подвижного состава. Сб. научных трудов. СПб.: ПГУПС, 1994), работающие на принципе термоупрочнения цельнокатаных колес, которые состоят из системы крепления колеса и газовой горелки. В результате действия горелки на ободе колеса создаются участки термообработанного металла, по ширине равные пламени газовой горелки. Глубина прокаливания составляет 1,5-2 мм. Твердость упрочненного металла составляет 340-370 НВ.
Основным недостатком данного устройства является низкая производительность, обусловленная необходимостью продолжительного воздействия пламени горелки на поверхность обода.
Указанного недостатка лишено устройство (Коваленко B.C. Упрочнение деталей лучом лазера. Киев: Техника, 1981. С.37), выбранное в качестве прототипа. В прототипе упрочняемая заготовка жестко закрепляется на зубчатой передаче рамы установки. Зубчатая передача позволяет с помощью приводного двигателя перемещать заготовку относительно блока лазера. Под действием нагрева с помощью лазерного луча на заготовке появляется поверхностный слой, состоящий из двух подслоев: первого (белый слой) и второго - переходного. Оба подслоя характеризуются высокими значениями микротвердости (например, для малоуглеродистой доэвтектоидной стали 20 микротвердость первого слоя составляет 750-770 кгс/мм2).
Однако эта величина микротвердости является недостаточной для колес железнодорожного транспорта, что обуславливает недостаточную эффективность работы установки.
Перед автором стояла задача увеличения эффективности работы установки для упрочнения колес железнодорожного транспорта.
Указанная цель достигается тем, что в установке для упрочнения колес железнодорожного транспорта, содержащей раму, предназначенную для закрепления упрочняемого колеса, и внешнее по отношению к упрочняемому колесу цилиндрическое колесо зубчатой передачи, которое с помощью стоек жестко закреплено на раме, причем упрочняемое колесо и колесо передачи концентричны друг другу, второе колесо зубчатой передачи, насаженное на вал электрического приводного двигателя, жестко закрепленного на платформе, снабженной круговыми салазками, блок оптического сканирования, лазерный блок, установленные в головной по движению части платформы, на платформе закреплен резервуар для жидкого хладагента, внутри которого установлен электронагреватель, причем резервуар соединен трубопроводом с форсункой, укрепленной позади блока сканирования.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что установка для упрочнения колес железнодорожного транспорта отличается наличием подвижной системы хладагентного охлаждения участка упрочняемой поверхности колеса.
Отмеченное отличие позволяют увеличить микротвердость упрочняемого слоя колеса, а следовательно, повысить эффективность работы установки для упрочнения колес железнодорожного транспорта, т.к. нагрев упрочняемого слоя лазерным пучком с последующим быстрым охлаждением упрочняемого слоя парами жидкого хладагента ведет к образованию "стекловидного" металла, обладающего повышенной износостойкостью.
Предлагаемое устройство показано на чертеже. На стояках 1 рамы 2 жестко закреплены упрочняемое колесо 3 и внешнее цилиндрическое колесо 4 зубчатой передачи. В зацеплении с колесом 4 находится второе зубчатое колесо 5, которое насажано на вал 6 электродвигателя 7. Электродвигатель 7 установлен платформе 8, которая может совершать движение вокруг колеса 3 но салазкам 9 (показаны не полностью). На платформе 9 установлены соосно (продольная ось нормальна упрочняемой поверхности) лазер (например, с активной средой СО2-N2 или алюмоитгриевый гранат с неодимом) 10 и блок оптического сканирования 11. Под углом, меньшим 90o по отношению к продольной оси блока сканирования 11, расположена форсунка 12, соединенная с помощью трубопровода 13 с резервуаром для жидкого хладагента (например, жидкого азота) 14. В резервуаре установлен электронагреватель 15.
Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом. Упрочняемое колесо 3 с помощью фиксаторов (не показаны) жестко закрепляется на стояках 1 рамы 2. Резервуар 14 заполняется (персоналом) жидким хладагентом. Электропитание подается на приводной двигатель 7, лазер 10, блок сканирования 11 и электронагреватель 15. Вращающий момент через вал 6 и зубчатое колесо 5 передается на жестко закрепленное зубчатое колесо 4. В результате этого платформа 8 начинает двигаться вокруг колеса 3 по салазкам 9. В то же время лазер 10 производит лазерный луч, который совершает возвратно-поступательное движение (по линии, перпендикулярной вектору скорости вращения колеса 3) по поверхности катания колеса 3 с помощью блока сканирования 11. Следом за пятном лазерного луча на поверхности катания следует "пятно" жидкого хладагента, который поступает по трубопроводу 13 и через форсунку 12. Резкий перепад температуры за короткое время (примерно 106 градусов/с) в упрочняемом слое приводит к тому, что кристаллы металла не успевают образоваться, а образуется "стекловидный" - аморфный металл, обладающий повышенными прочностными характеристиками, т.к. в нем нет кристалов и границ между ними, по котором часто и происходит разлом.
Напор хладагента осуществляется его повышенной испаряемостью под действием электронагревателя 15.
Как можно заметить, по сравнению с прототипом в заявляемом устройстве из-за использования резкого температурного перепада в упрочняемом слое приводит к образованию "стекловидного" металла, т.е. к улучшению прочностных характеристик упрочняемого слоя колеса, а следовательно, к повышению эффективности работы установки.
Claims (1)
- Установка для упрочнения колес железнодорожного транспорта, содержащая раму, предназначенную для закрепления упрочняемого колеса, и внешнее по отношению к упрочняемому колесу цилиндрическое колесо зубчатой передачи, которое с помощью стоек жестко закреплено на раме, причем упрочняемое колесо и колесо передачи концентричны друг другу, второе колесо зубчатой передачи, насаженное на вал электрического приводного двигателя, жестко закрепленного на платформе, снабженной круговыми салазками, блок оптического сканирования, лазерный блок, установленные в головной по движению части платформы, отличающаяся тем, что на платформе установлен резервуар для жидкого хладагента, внутри которого установлен электронагреватель, причем резервуар соединен трубопроводом с форсункой, укрепленной позади блока сканирования.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001115947/02A RU2201975C2 (ru) | 2001-06-09 | 2001-06-09 | Установка для упрочнения колес железнодорожного транспорта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001115947/02A RU2201975C2 (ru) | 2001-06-09 | 2001-06-09 | Установка для упрочнения колес железнодорожного транспорта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201975C2 true RU2201975C2 (ru) | 2003-04-10 |
Family
ID=20250636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001115947/02A RU2201975C2 (ru) | 2001-06-09 | 2001-06-09 | Установка для упрочнения колес железнодорожного транспорта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201975C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009024847A1 (de) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Sokolov Wladimir Anatoliewitsc | Verfahren zur lokalen festigung von eisenbahnradsätzen |
| RU2537429C2 (ru) * | 2011-06-07 | 2015-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ лазерного упрочнения плоской заготовки |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2064511C1 (ru) * | 1993-12-03 | 1996-07-27 | Николай Васильевич Павлов | Способ упрочнения колес |
| RU2107739C1 (ru) * | 1996-06-11 | 1998-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТОПАС" | Способ поверхностной закалки и устройство для его осуществления |
-
2001
- 2001-06-09 RU RU2001115947/02A patent/RU2201975C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2064511C1 (ru) * | 1993-12-03 | 1996-07-27 | Николай Васильевич Павлов | Способ упрочнения колес |
| RU2107739C1 (ru) * | 1996-06-11 | 1998-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТОПАС" | Способ поверхностной закалки и устройство для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОВАЛЕНКО В.С. Упрочнение деталей лучом лазера. - Киев: Техника, 1981, с.37. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009024847A1 (de) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Sokolov Wladimir Anatoliewitsc | Verfahren zur lokalen festigung von eisenbahnradsätzen |
| EA016135B1 (ru) * | 2007-08-21 | 2012-02-28 | Владимир Анатольевич Соколов | Способ локального упрочнения железнодорожных колёсных пар |
| RU2537429C2 (ru) * | 2011-06-07 | 2015-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ лазерного упрочнения плоской заготовки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101798789A (zh) | 一种用于钢轨表面在线处理的移动式激光加工装置 | |
| EP3117014B1 (en) | Method and system for laser hardening of a surface of a workpiece | |
| CN101240367A (zh) | 一种用于铁路钢轨表面强韧化处理的在线激光加工设备 | |
| CN101109034A (zh) | 铁路高速重轨激光淬火硬化工艺 | |
| CN102121217B (zh) | 一种用于钢轨表面强化处理的在线激光淬火工艺 | |
| MX2014006422A (es) | Metodo y aparato para tratamiento de una soldadura de riel. | |
| CN201648895U (zh) | 一种用于钢轨表面在线处理的移动式激光加工装置 | |
| CN102121064A (zh) | 一种用于钢轨表面强化处理的离线激光淬火工艺 | |
| KR102537341B1 (ko) | 에너지 빔을 이용하는 철계 재료의 열 처리를 위한 방법 및 장치 | |
| KR20220038985A (ko) | 레이저 센서를 이용한 레일 프로파일 측정장치 | |
| CA2195287A1 (en) | Railway Wheel and Manufacturing Method of the Railway Wheel | |
| CA2691713A1 (en) | Treatment of railway wheels | |
| RU2201975C2 (ru) | Установка для упрочнения колес железнодорожного транспорта | |
| EP0794262B1 (en) | A temperature-raising bainite forming process | |
| US8044323B2 (en) | Apparatus for improving residual stress of piping technical field | |
| CA1318362C (en) | Insitu energy beam processing of railroad track and equipment for increasing service lifetime | |
| CN101117654B (zh) | 机床导轨宽带激光淬火工艺 | |
| MX2007002009A (es) | Metodo para fabricar un componente de acero forjado endurecido. | |
| WO2005080686A1 (en) | Hardening process using laser in railway applications and relative equipment | |
| EA000181B1 (ru) | Способ термообработки рельсовых стыков, изготовленных с помощью сварки промежуточной заливкой, и применение в этом способе горелок с определенным расположением | |
| AU2021365321A1 (en) | Method for laser hardening a substantially cylindrical surface of a workpiece | |
| CN201206156Y (zh) | 一种用于铁路钢轨表面强韧化处理的在线激光加工设备 | |
| RU2140997C1 (ru) | Способ термической обработки железнодорожных колес | |
| RU2218430C2 (ru) | Способ и устройство для упрочнения поверхности головки рельса | |
| RU2843534C1 (ru) | Способ лазерного упрочнения обода колесного диска направляемого по рельсам железнодорожного колеса |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050610 |