CN108839508A - 一种高强度轻质轨道车用轮箍及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度轻质轨道车用轮箍及其生产工艺，涉及合金制备技术领域，该轮箍包括外轮箍，外轮箍的侧壁内表面中部一体连接固定有卡接座，卡接座包括与外轮箍同轴心的卡台和一体连接固定于卡台底面外侧的挡圈，卡台的端面均布有若干螺纹通孔；外轮箍的底端面一体连接固定有踏圈，踏圈的表面为与外轮箍底面完全重合的环形面，环形面的内侧边竖直向外折弯，形成向下和向外延伸的弧形踏面，环形面的外侧边竖直向外折弯形成底端与弧形踏面的外边相重合的外弧面；本发明的轮箍的踏面做成5度的斜面，这样就可以减轻轮对质量，便于通过曲线，还能使踏面磨损比较均匀，通过降低车辆重心，减小轮对质量，提高轨道轮入轨的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及合金制备技术领域，具体涉及一种高强度轻质轨道车用轮箍及其生产工艺。
背景技术
路轨两用车的轨道轮系是车辆在铁轨上运动的主要运动装置，所以轨道轮的设计要符合机车在轨道上运行时满足的尺寸、强度和减震要求。另一方面，车辆在公路上行驶，轨道轮还要能收起固定，不能影响胶轮的正常工作。具体而言，轨道轮的设计有以下两点：轨道轮系统各个部件尺寸符合轨道行驶要求，并符合强度要求；轨道轮系统要有出色的减震效果，在轨运行时稳定可靠。
由于路轨两用车车底空间有限，车身重量受到自身重量和搭载平台重量限制，不能完全照搬装备铁轨列车转向架。因此除了弹簧悬挂装置均衡整车系统，减少冲击。对轮对，特别是车轮提出了更高的要求。轮对主要承担车辆的全部重量和运动中各种应力作用。所以对轮对有强度高，重量轻，阻力小，耐磨性好等要求。为此，本发明一种高强度轻质轨道车用轮箍及其生产工艺，以满足车用轮箍的使用需求。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种高强度轻质轨道车用轮箍及其生产工艺，轮箍的踏面做成5度的斜面，这样就可以减轻轮对质量，便于通过曲线，还能使踏面磨损比较均匀，通过降低车辆重心，减小轮对质量，提高轨道轮入轨的灵活性。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种高强度轻质轨道车用轮箍，包括外轮箍，所述外轮箍的侧壁内表面中部一体连接固定有卡接座，所述卡接座包括与所述外轮箍同轴心的卡台和一体连接固定于卡台底面外侧的挡圈，所述卡台和所述挡圈的侧壁外表面在同一平面内，并且所述卡台和所述挡圈的侧壁外表面与外轮箍的侧壁内表面一体连接，所述卡台的端面均布有若干螺纹通孔；
所述外轮箍的底端面一体连接固定有踏圈，所述踏圈的表面为与所述外轮箍底面完全重合的环形面，环形面的内侧边竖直向外折弯，形成向下和向外延伸的弧形踏面，环形面的外侧边竖直向外折弯形成底端与所述弧形踏面的外边相重合的外弧面。
优选的，所述弧形踏面与竖直方向的夹角为5度。
优选的，所述弧形踏面与所述外弧面的交点到环形面外侧边的距离为A，所述弧形踏面与所述外弧面的交点到环形面内侧边的距离为B，B的长度为A的长度的三倍。
一种高强度轻质轨道车用轮箍的生产工艺，具体生产过程如下：
(1)将原材料铁硅块、铁锰块、纯铁块、铁镁块、铁铝块、铁铬块、铁铜块、铁镍块、铁钼块、铁钒块和铁钛块按照一定质量分数进行称料；
(2)将称量好的纯铁块加入电炉中熔炼，熔炼至钢水中碳元素的含量小于0.82％、硫的含量小于0.06％以及磷的含量小于0.04％，得到初炼钢水，此时铁水的温度控制在1590℃；
(3)将步骤2中初炼得到的钢水转入混合搅拌炉中，向其中依次加入铁硅块、铁锰块、铁镁块、铁铝块、铁铬块、铁铜块、铁镍块，搅拌混合均匀后，在1650℃下保温5h，去除混合熔液表面的残渣，再将剩余的铁钼块、铁钒块和铁钛块加入搅拌炉中，保持温度不变，搅拌混合后加入精炼剂，在1650℃下精炼10min，此时得到温度保持在1650℃的精炼铁合金熔体；
(4)将步骤3中制备的精炼铁合金熔体加入吹气精炼包内，然后向其中加入钪，通过冲入法进行精炼，精炼完毕后将钢包吊入真空罐中，利用蒸汽喷射泵进行真空脱气，同时在钢包的底部的透气砖孔中充入氩气，可以降低精炼铁合金熔体中的氢含量、硫含量和氧的含量，得到高纯度铁合金熔体；
(5)将铁合金熔液浇铸到轮箍模具中，冷凝成型后得到轮箍初品；
(6)将轮箍初品经过猝火和回火处理得到轮箍成品。
优选的，高纯度铁合金熔体各组分的质量百分数如下：Si：0.15-1％、Mn：0.6-0.9％、C：0.67-0.77％、Mg：1.8-2.1％、Al：3.45-4.21％、S：0.005-0.04％、Cr：≤0.25％、Cu：≤0.30％、Ni：≤0.25％、P：≤0.03％、Mo：≤0.1％、V：≤0.04％、SC：≤0.02％、Ti：≤0.03％、余量为Fe。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明的轮箍的踏面做成5度的斜面，这样就可以减轻轮对质量，便于通过曲线，还能使踏面磨损比较均匀。通过降低车辆重心，减小轮对质量，提高轨道轮入轨的灵活性。
(2)本发明的轮箍通过在铁合金熔体中加入稀土元素经过分步精炼的方式，实现轮箍材料抗拉强度增大至1123MPa，可以适应大重量高强度的运输过程，并且在生产过程中通过多级精炼可以进一步减少合金熔体中的氢、硫和氧的含量没进而能够使得合金材料的中心紧密无空隙，并且无金属掺杂物，进而能够提高材料表面的强度均匀性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明轮箍的剖视图；
图2为图1中P向的结构示意图。
图中：1、外轮箍，2、卡接座，21、卡台，211、螺纹通孔，22、挡圈，3、踏圈，31、弧形踏，32、外弧面。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高强度轻质轨道车用轮箍，如图1和图2所示，包括外轮箍1，外轮箍1的侧壁内表面中部一体连接固定有卡接座2，卡接座2包括与外轮箍1同轴心的卡台21和一体连接固定于卡台21底面外侧的挡圈22，卡台21和挡圈22的侧壁外表面在同一平面内，并且卡台21和挡圈22的侧壁外表面与外轮箍1的侧壁内表面一体连接，卡台21的端面均布有若干螺纹通孔211，轮芯通过螺栓穿过螺纹通孔21安装固定于卡台2上；
外轮箍1的底端面一体连接固定有踏圈3，踏圈3的表面为与外轮箍1底面完全重合的环形面，环形面的内侧边竖直向外折弯，形成向下和向外延伸的弧形踏面31，弧形踏面31与竖直方向的夹角为5度，环形面的外侧边竖直向外折弯形成底端与弧形踏面31的外边相重合的外弧面32，弧形踏面31与外弧面32的交点到环形面外侧边的距离为A，弧形踏面31与外弧面32的交点到环形面内侧边的距离为B，B的长度为A的长度的三倍；这样就可以减轻轨道轮的质量，并且由于弧形踏面直接与轨道直接结构，在曲线行驶时，弧形踏面与曲线轨道相锲和，使得曲线行驶时平稳，并且弧形踏面在行驶过程中与轨道均匀接触进而使得踏面磨损比较均匀，能够有效的防止产时间使用后弧形踏面由于磨损不均衡造成行驶过程中中脱离轨道；同时使得轮缘与钢轨之间保持单边5-6mm的间隙，实现轮对的自动调中功能，同时避免轮轨之间产生过分滑动的现象。
轨道车用轮箍的具体生产过程作实施1-2：
实施例1：
一种高强度轻质轨道车用轮箍的生产工艺，具体生产过程如下：
(1)将原材料铁硅块、铁锰块、纯铁块、铁镁块、铁铝块、铁铬块、铁铜块、铁镍块、铁钼块、铁钒块和铁钛块按照一定质量分数进行称料；
(2)将称量好的纯铁块加入电炉中熔炼，熔炼至钢水中碳元素的含量小于0.82％、硫的含量小于0.06％以及磷的含量小于0.04％，得到初炼钢水，通过调节碳含量可以控制改变轮箍的强度，同时硫和磷含量的减少可以防止后期炼制得到的轮箍内部有空隙，强度小，并且会增大轮箍与铁轨表面的摩擦力，此时铁水，铁水的温度控制在1590℃；
(3)将步骤2初炼得到的钢水转入混合搅拌炉中，向其中依次加入铁硅块、铁锰块、铁镁块、铁铝块、铁铬块、铁铜块、铁镍块，搅拌混合均匀后，在1650℃下保温5h，去除混合熔液表面的残渣，再将剩余的铁钼块、铁钒块和铁钛块加入搅拌炉中，保持温度不变，搅拌混合后加入精炼剂，在1650℃下精炼10min，此时得到温度保持在1650℃的精炼铁合金熔体；
(4)将步骤3制备的精炼铁合金熔体加入吹气精炼包内，然后向其中加入钪，通过冲入法进行精炼，精炼完毕后将钢包吊入真空罐中，利用蒸汽喷射泵进行真空脱气，同时在钢包的底部的透气砖孔中充入氩气，可以降低精炼铁合金熔体中的氢含量、硫含量和氧的含量，得到高纯度铁合金熔体；高纯度铁合金熔体中各组分的质量百分数为：Si：1％、Mn：0.9％、C：0.77％、Mg：2.1％、Al：4.21％、S：0.005％、P：0.03％、Cr：0.25％、Cu：0.3％、Ni：0.24％、Mo：0.1％、V：0.04％、SC：0.02％、Ti：0.03％，余量为Fe；
(5)将铁合金熔液浇铸到轮箍模具中，冷凝成型后得到轮箍初品；
(6)将轮箍初品经过猝火和回火处理得到轮箍成品；
实施例2：
一种高强度轻质轨道车用轮箍的生产工艺，具体生产过程如下：
(1)将原材料铁硅块、铁锰块、纯铁块、铁镁块、铁铝块、铁铬块、铁铜块、铁镍块、铁钼块、铁钒块和铁钛块按照一定质量分数进行称料；
(2)将称量好的纯铁块加入电炉中熔炼，熔炼至钢水中碳元素的含量小于0.82％、硫的含量小于0.06％以及磷的含量小于0.04％，得到初炼钢水，通过调节碳含量可以控制改变轮箍的强度，同时硫和磷含量的减少可以防止后期炼制得到的轮箍内部有空隙，强度小，并且会增大轮箍与铁轨表面的摩擦力，此时铁水，铁水的温度控制在1590℃；
(3)将步骤2初炼得到的钢水转入混合搅拌炉中，向其中依次加入铁硅块、铁锰块、铁镁块、铁铝块、铁铬块、铁铜块、铁镍块，搅拌混合均匀后，在1650℃下保温5h，去除混合熔液表面的残渣，再将剩余的铁钼块、铁钒块和铁钛块加入搅拌炉中，保持温度不变，搅拌混合后加入精炼剂，在1650℃下精炼10min，此时得到温度保持在1650℃的精炼铁合金熔体；
(4)将步骤3制备的精炼铁合金熔体加入吹气精炼包内，然后向其中加入钪，通过冲入法进行精炼，精炼完毕后将钢包吊入真空罐中，利用蒸汽喷射泵进行真空脱气，同时在钢包的底部的透气砖孔中充入氩气，可以降低精炼铁合金熔体中的氢含量、硫含量和氧的含量，得到高纯度铁合金熔体；高纯度铁合金熔体中各组分的质量百分数为：Si：0.15％、Mn：0.6％、C：0.67％、Mg：1.8％、Al：3.45％、S：0.04％、P：0.02％、Cr：0.22％、Cu：0.21％、Ni：0.21％、Mo：0.08％、V：0.02％、SC：0.01％、Ti：0.02％，余量为Fe；同时高纯度铁合金熔体中氢含量小于等于2ppm；
(5)将铁合金熔液浇铸到轮箍模具中，冷凝成型后得到轮箍初品；
(6)将轮箍初品经过猝火和回火处理得到轮箍成品。
将实施例2-3制备的轮箍进行性能测试，测定结果如表1所示：
表1：轮箍性能测试结果
综合上表可知，1)轮箍的质量较轻，并且轮箍表面比较光滑，进而能够减小摩擦力，轮箍的抗拉轻度达到1123MPa，可以适应大重量高强度的运输过程；
2)同时对轮箍进行超声波探伤检测，在轮箍的内辋面和内径面进行测定，不存在大于等于同声程2mm平底孔当量的缺陷，底面回波衰减小于4dB；
3)同时对轮箍进行低倍组织检测，在酸洗低倍组织试片检验面上没有大于2级的一般疏松、中心疏松、偏析和非金属夹杂物。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种高强度轻质轨道车用轮箍，其特征在于，包括外轮箍(1)，所述外轮箍(1)的侧壁内表面中部一体连接固定有卡接座(2)，所述卡接座(2)包括与所述外轮箍(1)同轴心的卡台(21)和一体连接固定于卡台(21)底面外侧的挡圈(22)，所述卡台(21)和所述挡圈(22)的侧壁外表面在同一平面内，并且所述卡台(21)和所述挡圈(22)的侧壁外表面与外轮箍(1)的侧壁内表面一体连接，所述卡台(21)的端面均布有若干螺纹通孔(211)；
所述外轮箍(1)的底端面一体连接固定有踏圈(3)，所述踏圈(3)的表面为与所述外轮箍(1)底面完全重合的环形面，环形面的内侧边竖直向外折弯，形成向下和向外延伸的弧形踏面(31)，环形面的外侧边竖直向外折弯形成底端与所述弧形踏面(31)的外边相重合的外弧面(32)。
2.根据权利要求1所述的一种高强度轻质轨道车用轮箍，其特征在于，所述弧形踏面(31)与竖直方向的夹角为5度。
3.根据权利要求1所述的一种高强度轻质轨道车用轮箍，其特征在于，所述弧形踏面(31)与所述外弧面(32)的交点到环形面外侧边的距离为A，所述弧形踏面(31)与所述外弧面(32)的交点到环形面内侧边的距离为B，B的长度为A的长度的三倍。
4.根据权利要求1-3任一所述的高强度轻质轨道车用轮箍的生产工艺，其特征在于，具体生产过程如下：
(1)将原材料铁硅块、铁锰块、纯铁块、铁镁块、铁铝块、铁铬块、铁铜块、铁镍块、铁钼块、铁钒块和铁钛块按照一定质量分数进行称料；
(2)将称量好的纯铁块加入电炉中熔炼，熔炼至钢水中碳元素的含量小于0.82％、硫的含量小于0.06％以及磷的含量小于0.04％，得到初炼钢水，此时铁水的温度控制在1590℃；
(3)将步骤(2)中初炼得到的钢水转入混合搅拌炉中，向其中依次加入铁硅块、铁锰块、铁镁块、铁铝块、铁铬块、铁铜块、铁镍块，搅拌混合均匀后，在1650℃下保温5h，去除混合熔液表面的残渣，再将剩余的铁钼块、铁钒块和铁钛块加入搅拌炉中，保持温度不变，搅拌混合后加入精炼剂，在1650℃下精炼10min，此时得到温度保持在1650℃的精炼铁合金熔体；
(4)将步骤(3)中制备的精炼铁合金熔体加入吹气精炼包内，然后向其中加入钪，通过冲入法进行精炼，精炼完毕后将钢包吊入真空罐中，利用蒸汽喷射泵进行真空脱气，同时在钢包的底部的透气砖孔中充入氩气，可以降低精炼铁合金熔体中的氢含量、硫含量和氧的含量，得到高纯度铁合金熔体；
(5)将铁合金熔液浇铸到轮箍模具中，冷凝成型后得到轮箍初品；
(6)将轮箍初品经过猝火和回火处理得到轮箍成品。
5.根据权利要求4所述的一种高强度轻质轨道车用轮箍的生产工艺，其特征在于，高纯度铁合金熔体各组分的质量百分数如下：Si：0.15-1％、Mn：0.6-0.9％、C：0.67-0.77％、Mg：1.8-2.1％、Al：3.45-4.21％、S：0.005-0.04％、Cr：≤0.25％、Cu：≤0.30％、Ni：≤0.25％、P：≤0.03％、Mo：≤0.1％、V：≤0.04％、SC：≤0.02％、Ti：≤0.03％、余量为Fe。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112389129A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-23 | 马鞍山市天钧机械制造有限公司 | 一种轨道车用卡台车轮 |
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2018
- 2018-07-25 CN CN201810825136.4A patent/CN108839508A/zh not_active Withdrawn
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