[发明专利]中碳硅锰低合金钢铁路车轮的机加工工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金工业生产的技术领域，涉及铁路车轮的制造技术，更具体 地说，本发明涉及一种中碳硅锰低合金钢铁路车轮的机加工工艺。

背景技术

车轮作为火车的重要行走部件，其安全性尤为重要。车轮在运行过程中， 不但受到静载荷的作用，还要承受交变应力、制动引起的热载荷等作用力。如 果由于车轮设计、制造引起车轮本身应力分布不当、疲劳强度低，都可能引起 车轮在运行过程中开裂而产生事故，造成无可估量的损失。

随着铁路运行里程的不断扩大，速度不断提高，其安全性越来越引起各国 铁路运营商和车轮制造商的重视，提高车轮的疲劳强度和使用寿命成了各方共 识。EN13262标准对车轮整体疲劳性能作出规定：对于辐板加工态交货的车轮， 在辐板承受的应力变化Δσ＝450N/mm²时，经过107次循环后，不产生裂纹的 概率为99.7％。中国《CRH5型动车组采购技术规范》要求，在车轮辐板最大径 向应力幅为240MPa的应力下，循环比R＝-1，旋转循环次数为107转后，不产 生裂纹。

马钢开发的中碳硅锰低合金钢铁路车轮在进行整体疲劳试验时，未达到107 次循环时辐板即出现周向裂纹。通过X射线表面残余应力测试仪对该件车轮进 行残余应力检测得知，由于加工不当使车轮表面残余拉应力较大，且刀痕较深 (见附图1和附图2)，是产生疲劳裂纹源的原因。因此，如能使车轮表面产生 残余压应力或使表面残余拉应力显著降低，则会大大有助于整体疲劳性能的提 高。

研究表明，车轮机加工工艺对车轮表面应力状况影响很大。马钢车轮机加 工工艺多采用低加工速度、大加工量和刀头直径较大的刀具进行加工，加工后 表面光洁度较差，残留刀痕较多，使用X射线表面残余应力测试仪对按现有机 加工工艺加工的车轮进行残余应力检测表明，在辐板外侧面多为周向压应力， 但值较小；辐板外侧面多为周向拉应力，且幅值较大。因此，如何改变机加工 参数，使得车轮表面产生压应力，或使拉应力值减小，是改善车轮整体疲劳性 能的一个关键因素。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种中碳硅锰低合金钢铁路车轮的机加工工 艺，其目的是改善加工后车轮辐板表面的应力分布状态，提高车轮的疲劳强度， 保证车轮的使用安全。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明所提供的中碳硅锰低合金钢铁路车轮的机加工工艺，首先对碳含量 在0.50％～0.54％范围的轧态中碳硅锰低合金钢铁路车轮的辐板表面进行车削 粗加工，去除表面黑皮，随后对所述的铁路车轮进行淬火、回火处理；所述的 机加工工艺是在热处理结束后，对所述的铁路车轮的辐板表面进行车削精加工， 加工至规定尺寸；在保证加工机床稳定运行的条件下，所述的车削精加工采用 的加工线速度V＝320±20m/min。

所述的车削精加工采用的车刀圆形刀片的圆弧直径为Φ20mm。

所述的车削精加工采用的切削深度为0.3mm。

所述的车削精加工获得的表面粗糙度≤Rz10。

上述技术方案具有突出的实质性特点，并在现有技术的基础上取得了显著 的技术进步，解决了本领域长期未能解决的技术难题，充分体现了本发明的新 颖性、创造性和实用性。

与现有技术相比，本发明获得了以下有益效果：

在车轮辐板内侧面中部，径向残余应力由拉应力变为压应力，其值由 100MPa左右的拉应力变为-40MPa左右的压应力；周向残余拉应力值明显降 低，降低幅度约100～180MPa；精加工结束后，车轮表面的光洁度明显改善， 消除可能成为疲劳裂纹源的过深刀痕等表面加工缺陷；车轮的整体疲劳性能明 显改善。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本说明书背景技术中涉及的采用现有技术加工扫面电镜下刀痕形貌 (15×)；

图2为本说明书背景技术中涉及的采用现有技术加工扫面电镜下刀痕形貌 (500×)；

图3为车轮辐板表面残余应力测试位置示意图。

图中标记为：

1、轮毂，2、辐板内侧面，3、轮辋，4、辐板。

具体实施方式