[发明专利]用于轨道车辆的轴

说明书

一种用于轨道车辆的轴，所述轴由经热处理的材料制成，其中，在沿着轴(1)的表面的整个长度(L)的所有圆柱形部分(2a)和过渡部分(2b)中，所述轴(1)的表面形成有增强的感应硬化层(2)，所述感应硬化层具有距所述轴(1)的表面的均匀的深度，并且所述感应硬化层(2)接续有具有逐渐减少的增强梯度的过渡层(3)。过渡层(3)的深度等于感应硬化层(2)的深度的至少1.5倍。

技术领域

根据本发明的技术方案涉及一种用于所有型号的轨道车辆的经热处理的轴，该轴由适于热处理的任意钢制成。

背景技术

当轨道车辆行驶时，由于动态效应而发生轴的周期性负载。在用于高速运输的货车组的通常寿命约为20年的情况下，如果考虑轮对的里程数，则20年的寿命相当于数亿个甚至数十亿个负载周期。在这种高周期负载的情况下，存在这样的尝试，即使用如下设计，该设计具有较高的安全系数，并且还使用借助于硬化而经热处理的更好材料。尽管如此，由于表面腐蚀(因为覆层在操作中受损，造成机械缺陷，并且导致在轴的未受保护的部分处造成损坏)，而且由于受压连接部处的磨损腐蚀，还由于在维修磨损部件或将磨损部件更换为新部件期间在拆卸轴上的受压部件的过程中造成的损坏，导致轴的寿命缩短和受限。

到目前为止，已经使用不同的创新方法来增加轴的寿命和可靠性。基本创新是对轴材料本身的开发和优化，即对钢材及其化学成分的开发和优化，包括随后的热处理，以使得材料在机械数值(mechanical value)和材料结构方面具有极好的性能。然而，实际上，这样优化的轴材料以及这样优化的轴材料的生产技术和最终热处理技术仅在几个百分点的程度上对所需的性能改进作出了贡献。

作为对轴体自由表面的附加保护，也提供这样的解决方案，该解决方案允许使用特殊的保护盖、保护箔和各种层压材料，以用作轴体的未受保护的自由表面的附加保护，如在EP 1690701中所公开的那样。

用于改善期望的轴性能的另一种方法是使用特殊的金属层和非金属层，这些层使用不同的技术被施加到暴露的轴部分上。在这方面，最古老的方法是在轴座上进行钼层的热喷覆，该方法现在例如由德国标准BN 918260定义。此外，这种解决方案的示例是喷覆，以提供Ni、NiCr、NiBr的材料覆层。这些层以十分之几毫米(通常为0.5至1毫米)的厚度沉积。随后这些层被加工成介于0.1mm至0.3mm之间的最终厚度。然而，就用于这种喷覆的昂贵材料和技术(包括最终加工)而言，该方法仅用于轴的经选定的和最暴露的部分，例如用于轮座、轴承轴颈或用于安装驱动齿轮的座部。

提高轴寿命和轴可靠性的最新的方法是感应硬化，尤其从新干线的高速轴得知。这是从专利FR 2018372或JP 3329263中已知的解决方案。然而，该解决方案仅用于基于钢的材料的特定化学复合物，该材料主要用于日本铁路。这些解决方案的缺点是它们仅在所选定的材料上使用，但主要的缺点是它们为仅应用于轴的最受应力的部分(即用于轴的轴座上，其中，行驶轮被压在所述轴座上)的解决方案。

发明内容

在一种用于轨道车辆的轴设计中消除了上述缺点，其中轴由经热处理的材料制成，该设计本质在于由增强的感应硬化层形成于沿轴表面的整个长度的所有圆柱形部分和过渡部分，所述感应硬化层具有距离轴表面的均匀的深度，并且还接续有过渡层，所述过渡层的增强梯度和所增加的机械数值逐渐减小。

在优选实施例中，过渡层深度等于感应硬化层深度的至少1.5倍。

该轴的这个实施例的优点在于沿着轴的整个长度制造均匀的一定厚度的材料，所述材料具有高强度极限并且硬度为在基础热处理之后所达到的硬度(例如在用于生产轨道轴的标准中所规定的那样)的1.5至2.5倍。