Спосіб обробки залізничних осей

Корисна модель відноситься до металургійної та машинобудівної галузей господарства, а саме при виробництві вісей колісних пар залізничного транспорту. Існує проблема виготовлення вісей колісних пар, які для сучасних умов експлуатації, при неухильному підвищенні навантаження на вісь, мають недостатньо високий рівень опору зародженню тріщин втоми. Існує спосіб виготовлення залізничних вісей, за яким нагрівають вісь до температури аустенітизації, витримують при цій температурі для вирівнювання хімічного складу металу по перетину вісі та охолоджують в ванні з водою, шляхом занурення її на 0,25 діаметра з обертанням відносно своєї вісі, яка розташована паралельно поверхні води, тривалістю 10с, до досягнення віссю середньої температури 300°С [Патент ПНР №118535, кл. С1В9/34, 1982]. Недоліки наведеного способу - велика різниця в швидкості охолодження окремих елементів вісі, що врешті решт приводить до формування в попередпідматочинній та підматочинній частинах остаточних напружень розтяжіння, які, в свою чергу, негативно впливають на експлуатаційну надійніть вісей. Найбільш близьким аналогом до технічного рішення, що заявляється, є спосіб термічної обробки залізничних вісей, за яким нагрівають вісь, яка має шийку, попередпідматочину, підматочину та центральну частину до температури аустенітизації, охолоджують водою, відпускають, при цьому всі частини вісі охолоджують роздільно, починаючи з підматочини та після досягнення на її поверхні температури 400-450°С охолоджують останні частини вісі [А.с. №1433985, М.кл. С21Д1/78 Бюл. №40, 1988]. Недолік наведеного способу - формування високого градієнта остаточних напружень вісі при переході від підматочини до попередпідматочини. Так, при досягненні температури кінця прискореного охолодження підматочини 400°С, після всіх операцій обробки, остаточні напруження стискування в підматочині складають значення 60Н/мм2, в той час як в попередпідматочині формуються напруження розтяжіння 15Н/мм2. Отже, градієнт в місці переходу між елементами вісі дорівнює 75Н/мм2. Для температури 450°С наведена характеристика, в абсолютних значеннях, знижується, але залишається ще високою: 60Н/мм2. Технічна задача, яка розв'язується, полягає в зниженні градієнта остаточних напружень в місцях переходу між елементами вісі, за рахунок підвищення температурного інтервала кінця прискореного охолодження підматочини до 450-500°С. Суть корисної моделі - це спосіб обробки залізничних вісей, за яким після аустенітизації проводять примусове охолодження водою підматочинної частини до досягнення визначеного температурного інтервала, потім піддають прискореному охолодженню інші елементи вісі та остаточному загальному відпуску при температурі 500°С. Новим є те, що з метою зниження градієнту остаточних напружень, при переході від підматочини до попередпідматочини вісі, температура кінця охолодження підматочини повинна знаходитись в інтервалі 450500°С. Приклад реалізації способу. Заготовки вісей, виготовлених зі сталі складом 0,47% С, 0,81% Мn, 0,3% Si, 0,031 % S, 0,03 % Р піддавали термічній обробці : прискорено охолоджували підматочинну частину до температури 455°С, потім охолоджували інші елементи вісі та на останньому етапі піддавали відпуску при 500°С, 1,5год. s (обробка І, табл.). Рівень остаточних напружень стискування в підматочині ( 1 ) склав значення 37Н/мм2, а в s попередпідматочині виникли напруження розтяжіння ( 2 ) 3Н/мм2. Градієнт напружень склав значення 40Н/мм2. s Після охолодження підматочини до 500°С (обробка II) 1 =35Н/мм2, а в попередпідматочині виникли вже напруження стискування 5Н/мм2. В цьому випадку градієнт напруження знизився і склав значення 30Н/мм2. При досягненні температури кінця охолодження підматочини нижче значення 450°С, наприклад, при 425°С, (обробка III) спостерігаємо прискорене зростання градієнта внутрішніх залишкових напружень при переході між визначеними елементами вісі (таблиця). При досягненні температури кінця охолодження підматочини вище значення 500°С (обробка IV), в значній мірі розвиваються процеси знеміцнення металу елементів вісі. Твердість та міцностні характеристики знижуються до значень, які наближуються до межі припустимої норми за нормативно-технічною документацією (табл.). Таблиця s s Твердість по Бринелю. Остаточні напруження в підматочині ( 1 ) та в попередпідматочині ( 2 ) вісі в залежності від схеми обробки № Схема обробки див. в п/п тексті 1 2 3 4 І II III IV s1 , Н/мм2 -37 -35 -50 -34 s2 , Н/мм2 +3 -5 +17 -5 Градієнт напружень між елементами вісі Твердість по Бринелю, НВ, Н/мм2 40 39 67 29 212-214 205-208 217-220 184 Таким чином, підвищуючи температуру кінця охолодження підматочини від 450 до 500°С досягається зниження градієнту остаточних напружень в місцях переходу між елементами вісі.