專利名稱：一種修復(fù)加強(qiáng)型車輪及其修復(fù)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路車輪。
背景技術(shù)：
鐵路車輪是保證機(jī)車、車輛運行的重要零部件，由于鐵路的特殊性，對在 鐵路上運行的零件都要求有較高的安全系數(shù)和較長的使用壽命。 一般設(shè)計壽命
在20年以上。
在TB/T2817 — 1997出臺之前，鐵路貨車車輪都是按照GB8601—88的規(guī)定 設(shè)計和制作的，基體材料為中碳合金鋼，每個車輪的輻板上有兩個①45的孔。 在我國鐵路運輸提速后，由于載荷和運行速度的增加，輻板孔周圍因為局部應(yīng) 力集中，極易產(chǎn)生裂紋，給機(jī)車的安全運行帶來隱患，如果出現(xiàn)裂紋就報廢的 話，又會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)浪費。
在現(xiàn)階段，我國在線使用的按照GB8601—88標(biāo)準(zhǔn)制造的車輪近300萬個， 由于數(shù)量眾多，受資金和生產(chǎn)能力的制約，無法全部更換。而且正在使用的車 輪已經(jīng)出現(xiàn)了裂紋，對行車安全已經(jīng)構(gòu)成了威脅?，F(xiàn)階段還沒有維修的方法， 只規(guī)定裂紋長度超過一定范圍后對車輪進(jìn)行更換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種加強(qiáng)型車輪，避免輻板孔周圍產(chǎn)生裂紋。
本發(fā)明提供一種修復(fù)加強(qiáng)型車輪，是鐵路車輪l，其特征在于在鐵路車輪
1的輻板孔處鑲有加強(qiáng)件2。加強(qiáng)件2的材料選擇強(qiáng)度不低于車輪基體材料而韌
性高于車輪基體的材料，如鎳基合金。
本發(fā)明提供的修復(fù)加強(qiáng)型車輪，其加強(qiáng)件可以是楔形的或環(huán)形的。 本發(fā)明還提供一種修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于包括
① 探傷檢査，同時確定裂紋長度；
② 裂紋清理，包括開坡口"
③ 激光熔覆，即采用激光熔覆的方法進(jìn)行填補(bǔ)裂紋清理后出現(xiàn)的坡口；
④ 恢復(fù)坡口部位的尺寸； (D孔周邊倒坡口 5X45';
⑥ 孔周邊激光熔覆；
⑦ 孔周邊打磨，倒圓角R2。
本發(fā)明提供的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其坡口的長度為裂紋長度 十3mm，深度為裂紋深度+2mm，角度為30° ±5° 。
本發(fā)明提供的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其激光熔覆的工藝參數(shù)可以是 光斑直徑為2 5mm、熔覆厚度為0.5 1.5mm，激光掃描速度為5 40mm/s。
本發(fā)明提供的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其激光熔覆采用的填充材料可 以是鎳基合金。
本發(fā)明提供的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其開坡口可以在車輪修復(fù)用坡 口加工機(jī)上進(jìn)行，車輪修復(fù)用坡口加工機(jī)由床身10、床頭箱ll、卡盤12、刀臺 14和絲杠16構(gòu)成，床身10上裝有床頭箱11和絲杠16，卡盤12裝在床頭箱11 上，刀臺14裝在絲杠16上，絲杠16由單獨的電機(jī)I9帶動，刀臺14上安裝銑 刀13,銑刀13朝著卡盤12方向，由電機(jī)II15帶動。
本發(fā)明提供的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其激光熔覆可以包括激光熔覆 車輪輪對的一側(cè)車輪，用專用翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)車輪輪對，激光熔覆車輪輪對的另
一側(cè)車輪；專用翻轉(zhuǎn)工裝由頂緊機(jī)構(gòu)21、頂緊架22、翻轉(zhuǎn)架23、傳動機(jī)構(gòu)I、 翻轉(zhuǎn)電機(jī)26、軸承座27、升降機(jī)構(gòu)29和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，頂緊架22裝在頂緊機(jī) 構(gòu)21上，頂緊機(jī)構(gòu)21裝在翻轉(zhuǎn)架23上，翻轉(zhuǎn)架23和翻轉(zhuǎn)電機(jī)26裝在軸承座 27上，傳動機(jī)構(gòu)I的被動輪25裝在翻轉(zhuǎn)架23上，傳動機(jī)構(gòu)I的主動輪24與翻 轉(zhuǎn)電機(jī)26相連，軸承座27裝在升降機(jī)構(gòu)29上，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由傳動機(jī)構(gòu)n和回轉(zhuǎn) 電機(jī)31組成，傳動機(jī)構(gòu)n的被動輪28轉(zhuǎn)在軸承座27上，傳動機(jī)構(gòu)II的主動輪 30與回轉(zhuǎn)電機(jī)31相連。
本發(fā)明提供的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其孔周邊倒圓角可以為R2。 本發(fā)明提供的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其孔周邊倒圓角后可以進(jìn)行無 損探傷。
本發(fā)明提供的修復(fù)加強(qiáng)型車輪及其修復(fù)工藝，其優(yōu)點在于修復(fù)后的鐵路 車輪的強(qiáng)度和壽命均與高于原設(shè)計值，因此修復(fù)后鐵路車輪的綜合性能也得到 提高，具有巨大的價值；安全、可靠，操作簡便；可以在不分解輪對的情況下 對車輪進(jìn)行激光熔覆，消除了因分解輪對可能產(chǎn)生的對車輪內(nèi)孔、車輪軸和軸 承的損壞；同其它設(shè)備組合后可成為自動生產(chǎn)線。


圖1為帶楔形加強(qiáng)件的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為帶環(huán)形加強(qiáng)件的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為輪對車輪修復(fù)用坡口加工機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為火車車輪修復(fù)用翻轉(zhuǎn)工裝的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為火車車輪修復(fù)用翻轉(zhuǎn)工裝的結(jié)構(gòu)示意圖(左視圖)。
具體實施方式
實施例1帶楔形加強(qiáng)件的修復(fù)加強(qiáng)型車輪
帶楔形加強(qiáng)件的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由鐵路車輪1和楔形
加強(qiáng)件2構(gòu)成。楔形加強(qiáng)件2鑲在鐵路車輪1的輻板孔處。鐵路車輪1的材料 是中碳合金鋼，而楔形加強(qiáng)件2的材料是高于基體材料的強(qiáng)度鎳基合金。 實施例2帶環(huán)形加強(qiáng)件的修復(fù)加強(qiáng)型車輪
帶環(huán)形加強(qiáng)件的修復(fù)加強(qiáng)型車輪的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由鐵路車輪1和環(huán)形 加強(qiáng)件3構(gòu)成。環(huán)形加強(qiáng)件3鑲在鐵路車輪1的輻板孔處。鐵路車輪1的材料 是中碳合金鋼，而環(huán)形加強(qiáng)件3的材料是高于基體材料的鎳基合金。
鎳基合金的強(qiáng)度和韌性都比中碳合金鋼高，所以修復(fù)后鐵路車輪1的綜合 性能得到提高。
實施例3修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝
① 裂紋檢測。
② 裂紋清理，包括用輪對車輪修復(fù)用坡口加工機(jī)開坡口， 輪對車輪修復(fù)用坡口加工機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由床身IO、床頭箱ll、卡
盤12、頂尖17、尾座18、刀臺14和絲杠16構(gòu)成，床身lO上裝有床頭箱ll、 尾座18和絲杠16，卡盤12裝在床頭箱11上，頂尖17裝在尾座18上，刀臺 14裝在絲杠16上，其絲杠16由單獨的電機(jī)119帶動，刀臺14上安裝銑刀13， 由電機(jī)II15帶動，電機(jī)119、絲杠16、刀臺14、銑刀13和電機(jī)ni5有兩套， 一個銑刀13朝向卡盤12，另一個銑刀13朝向尾座18。
車輪輪對裝夾在卡盤12和頂尖7間，由床頭箱ll實現(xiàn)周向走刀，由電機(jī)I 19帶動絲杠16調(diào)整吃刀深度，由電機(jī)ni5帶動銑刀13旋轉(zhuǎn)，可以先后或同時 對兩個車輪清除周向裂紋和進(jìn)行坡口加工。
③ 激光熔覆，即采用激光熔覆的方法填補(bǔ)裂紋清理后出現(xiàn)的坡口，包括激 光熔覆車輪輪對的一側(cè)車輪，用專用翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)車輪輪對，激光熔覆車輪輪
對的另一側(cè)車輪；
專用翻轉(zhuǎn)工裝的結(jié)構(gòu)如圖4和5所示，由頂緊機(jī)構(gòu)21、頂緊架22、翻轉(zhuǎn)架 23、傳動機(jī)構(gòu)I、翻轉(zhuǎn)電機(jī)26、軸承座27、升降機(jī)構(gòu)29和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，頂緊 架22裝在頂緊機(jī)構(gòu)21上，頂緊機(jī)構(gòu)21裝在翻轉(zhuǎn)架23上，翻轉(zhuǎn)架23和翻轉(zhuǎn)電 機(jī)26裝在軸承座27上，傳動機(jī)構(gòu)I的被動輪25裝在翻轉(zhuǎn)架23上，傳動機(jī)構(gòu)I 的主動輪24與翻轉(zhuǎn)電機(jī)26相連，軸承座27裝在升降機(jī)構(gòu)29上，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由 傳動機(jī)構(gòu)n和回轉(zhuǎn)電機(jī)31組成，傳動機(jī)構(gòu)n的被動輪28轉(zhuǎn)在軸承座27上，傳 動機(jī)構(gòu)II的主動輪30與回轉(zhuǎn)電機(jī)31相連；頂緊機(jī)構(gòu)21是液壓缸，頂緊架22 與液壓缸21的活塞相連，升降機(jī)構(gòu)29是液壓缸，傳動機(jī)構(gòu)I和傳動機(jī)構(gòu)II是 齒輪機(jī)構(gòu)。
工作時，先將車輪輪對置于裝夾臺32上，調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)29液壓缸將頂緊 機(jī)構(gòu)21下入車輪輪對中，啟動頂緊機(jī)構(gòu)液壓缸21使頂緊架22頂緊在車輪輪對 內(nèi)側(cè)上，啟動回轉(zhuǎn)電機(jī)31將車輪輪對送入加工位置，加工完一個車輪后，啟動 翻轉(zhuǎn)電機(jī)26使翻轉(zhuǎn)架23旋轉(zhuǎn)180。，加工另一車輪。啟動回轉(zhuǎn)電機(jī)31將車輪 輪對送回裝夾臺32上，啟動頂緊機(jī)構(gòu)液壓缸21使頂緊架22松開車輪輪對，調(diào) 節(jié)升降機(jī)構(gòu)29液壓缸使頂緊機(jī)構(gòu)21離開車輪輪對。
④ 恢復(fù)坡口部位的尺寸； (D孔周邊倒坡口 5X45';
⑥ 孔周邊激光熔覆，熔覆材料為高于基體材料強(qiáng)度的鎳基合金；
⑦ 孔周邊打磨，倒圓角R2。
權(quán)利要求
1、一種修復(fù)加強(qiáng)型車輪，是鐵路車輪(1)，其特征在于在鐵路車輪(1)的輻板孔處鑲有加強(qiáng)件(2)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的修復(fù)加強(qiáng)型車輪，其特征在于所述加強(qiáng)件(2) 是楔形或環(huán)形的。
3、 一種權(quán)利要求1所述修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于包括-① 裂紋檢測；② 裂紋清理，包括開坡口；③ 激光熔覆，即采用激光熔覆的方法填補(bǔ)裂紋清理后出現(xiàn)的坡口；④ 恢復(fù)輻板孔部位的尺寸-,⑤ 孔周邊倒坡口 5X45';⑥ 孔周邊激光熔覆；⑦ 孔周邊打磨，倒圓角R2。
4、 按照權(quán)利要求3所述修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于所述 坡口的長度為裂紋長度+3mm，深度為裂紋深度+2mm，角度為30° ±5° 。
5、 按照權(quán)利要求3所述修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于所述 激光熔覆的工藝參數(shù)是光斑直徑為2 5mm、熔覆厚度為0.5 1.5mm，激光掃 描速度為5 40mm/s。
6、 按照權(quán)利要求3所述修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于所述 激光熔覆采用的填充材料是鎳基合金。
7、 按照權(quán)利要求3所述修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于所述開坡口在車輪修復(fù)用坡口加工機(jī)上進(jìn)行，車輪修復(fù)用坡口加工機(jī)由床身(io)、床頭箱(11)、卡盤(12)、刀臺(14)和絲杠(16)構(gòu)成，床身(10)上裝有 床頭箱(11)和絲杠(16)，卡盤(12)裝在床頭箱(11)上，刀臺(14)裝在 絲杠(16)上，絲杠(16)由單獨的電機(jī)I (19)帶動，刀臺(14)上安裝銑刀 (13)，銑刀(13)朝著卡盤(12)方向，由電機(jī)II (15)帶動。
8、 按照權(quán)利要求3所述修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于所述 激光熔覆包括激光熔覆車輪輪對的一側(cè)車輪，用專用翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)車輪輪對， 激光熔覆車輪輪對的另一側(cè)車輪；專用翻轉(zhuǎn)工裝由頂緊機(jī)構(gòu)(21)、頂緊架(22)、 翻轉(zhuǎn)架(23)、傳動機(jī)構(gòu)I、翻轉(zhuǎn)電機(jī)(26)、軸承座(27)、升降機(jī)構(gòu)(29)和 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，頂緊架(22)裝在頂緊機(jī)構(gòu)(21)上，頂緊機(jī)構(gòu)(21)裝在翻 轉(zhuǎn)架(23)上，翻轉(zhuǎn)架(23)和翻轉(zhuǎn)電機(jī)(26)裝在軸承座(27)上，傳動機(jī) 構(gòu)I的被動輪(25)裝在翻轉(zhuǎn)架(23)上，傳動機(jī)構(gòu)I的主動輪(24)與翻轉(zhuǎn)電 機(jī)(26)相連，軸承座(27)裝在升降機(jī)構(gòu)(29)上，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由傳動機(jī)構(gòu)II 和回轉(zhuǎn)電機(jī)(31)組成，傳動機(jī)構(gòu)II的被動輪(28)轉(zhuǎn)在軸承座(27)上，傳 動機(jī)構(gòu)II的主動輪(30)與回轉(zhuǎn)電機(jī)(31)相連。
9、 按照權(quán)利要求3所述修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于所述 孔周邊倒圓角為R2。
10、 按照權(quán)利要求3所述修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于所述 孔周邊倒圓角后進(jìn)行無損探傷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種修復(fù)加強(qiáng)型車輪，是鐵路車輪，其特征在于在鐵路車輪的輻板孔處鑲有加強(qiáng)件。修復(fù)加強(qiáng)型車輪的修復(fù)工藝，其特征在于包括裂紋檢測；裂紋清理；激光熔覆；恢復(fù)坡口部位的尺寸；孔周邊倒坡口5×45°；孔周邊激光熔覆，熔覆材料為高于基體材料強(qiáng)度的鎳基合金；孔周邊打磨，倒圓角R2。修復(fù)加強(qiáng)型車輪的優(yōu)點在于修復(fù)后的鐵路車輪的強(qiáng)度和壽命均與高于原設(shè)計值，因此修復(fù)后鐵路車輪的綜合性能也得到提高，具有巨大的價值；安全、可靠，操作簡便；可以在不分解輪對的情況下對車輪進(jìn)行激光熔覆，消除了因分解輪對可能產(chǎn)生的對車輪內(nèi)孔、車輪軸和軸承的損壞；同其它設(shè)備組合后可成為自動生產(chǎn)線。
文檔編號B60B17/00GK101181858SQ20061013426
公開日2008年5月21日 申請日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月14日
發(fā)明者豫 劉, 靜 董, 江 陳 申請人:沈陽大陸激光技術(shù)有限公司