RAIL WHEEL

Abstract: 1. Railroad car wheel with a running tread and a wheel flange, the portion (A) of the wheel flange which faces towards the running tread, or part of this portion being laser-hardened, characterized in that also the running tread (4) or one or several portions of it are laser-hardened.

Description: Eisenbahnrad Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eisenbahnrad mit Lauffläche und Spurkranz. Bei einem solchen Eisenbahnrad unterliegt die Innenseite des Spurkranzes durch das ständige Gleiten an der Schiene einem starken Verschleiss. Dies gilt sowohl für aus einem Stück gefertigte Eisenbahnräder als auch für solche, bei denen der die Lauffläche und den Spurkranz umfassende Teil in Form eines Ringes oder Reifens auf das Eisenbahnrad aufgeschrumpft ist. Es ist bereits bekannt, Eisenbahnräder mit warmgehärteten Spurkränzen herzustellen, wobei der gesamte Spurkranz gehärtet wird. Der Nachteil solcher Räder besteht darin, dass beim Warmhärten die einzelnen Teile des Rades unterschiedliche Temperaturen annehmen, wodurch ein gutes Ergebnis der Härtung in Frage gestellt wird. Ein weiteres Problem bei dieser Warmhärtung besteht darin, dass in den Ubergangszonen zu den nicht gehärteten Teilen des Rades leicht Abplatz- und/oder Risserscheinungen auftreten können. Eine Lösung der vorgenannten Probleme wird in der (nicht vorveröffentlichten) SE-A-8300015-8 beschrieben, wobei der zur Lauffläche gerichtete Teil des Spurkranzes zumindest teilweise bei einer unter 600 Grad C liegenden Temperatur gehärtet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Eisenbahnrad gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem die oben genannten Probleme beim Härten beseitigt sind. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Eisenbahnrad nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt. Die Härtung des Eisenbahnrads nach der Erfindung kann den zur Lauffläche gerichteten Teil des Spurkranzes und/oder die Lauffläche vollständig oder partiell erfassen. Ein Vorteil dieser Härtung besteht darin, dass sie direkt im Zusammenhang mit der mechanischen Bearbeitung der Lauffläche des Rades durch Drehen oder Uberdrehen erfolgen kann. Wegen der Konzentration (Bündelung) des Laserstrahles kann die Tiefe und Ausdehnung der Härtung in weiten Grenzen variiert werden. Die pro Flächeneinheit und Zeiteinheit zugeführte Energie lässt sich leicht steuern und die Tiefe der gehärteten Schicht kann leicht und genau den Anforderungen an das Produkt hinsichtlich Härte und Verschleissfestigkeit angepasst werden Das Härten kann auch leicht zusammen mit einem späteren Uberdrehen des Rades geschehen, und die Erfindung kann sowohl bei Rädern aus einem Stück als auch bei Rädern mit aufgeschrumpftem Kranz angewendet werden. Auch die Lauffläche kann ganz oder teilweise gehärtet werden. Vorrichtungen zur Laserhärtung sind in vielen Ausführungsformen auf dem Markt erhältlich. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Tiefe der Härtung für verschiedene gehärtete Teile des zur Lauffläche gerichteten Teils des Spurkranzes und eventuell der Lauffläche unterschiedlich. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden kleinere, separat gehärtete Abschnitte derart auf der Lauffläche angeordnet, dass die Reibung zwischen dem Rad und der Schiene in Laufrichtung des Rades gross und in seitlicher Richtung (senkrecht zur Laufrichtung) klein ist. Hierdurch erhält man eine grosse Haftlänge für das Rad. Bei der konventionellen Härtung von Spurkranz und Lauffläche von Eisenbahnrädern wird die Härtung r-otationssymmetrisch. Bei der Laserhärtung können Teile der Lauffläche (oder eventuell des Spurkranzes) auf eine nicht rotationssymmetrische Art gehärtet werden, wodurch es möglich ist, ein Eisenbahnrad herzustellen, bei dem die Reibung mit der Schiene in Laufrichtung des Rades gross und senkrecht dazu klein ist. Anhand der Figur, die einen Teil eines Eisenbahnrads zeigt, soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figur zeigt einen Teil eines aus einem Stück bestehenden Eisenbahnrades (Vollrad), jedoch kann die Erfindung auch bei einem Rad verwendet werden, bei dem der die Lauffläche und den Spurkranz umfassende äussere radiale Teil aus einem aufgeschrumpften Ring besteht. In der Figur ist die Radscheibe mit 1 und der Radkranz mit 2 bezeichnet. Das Rad hat eine Lauffläche 4 und einen Spurkranz 3. Der Abschnitt A von der radial äussersten Stelle des Spurkranzes 3 bis zum Ubergang des Spurkranzes in die Lauffläche 4 oder Teile dieses Abschnittes A sowie eventuell auch die Lauffläche 4 oder Teile derselben sind lasergehärtet. Im Grenzfalle ist der gesamte Abschnitt A des Spurkranzes und auch die Lauffläche 4 lasergehärtet, d. h., die Laserhärtung erstreckt sich über den gesamten Abschnitt B. Die - in bezug auf die Schiene gesehene - Aussenseite (C) des Spurkranzes bleibt ungehärtet, da im Falle der Härtung die Gefahr besteht, dass der Spurkranz beschädigt wird, wenn das Rad über Weichen oder ähnliche Stellen hinwegrollt. Die genannte Laserhärtung kann im Zusammenhang mit dem Drehen und auch dem Uberdrehen (Neudrehen) der Lauffläche und eventuell des Spurkranzes des Rades durchgeführt werden, was insbesondere im letztgenannten Fall vorteilhaft ist, da bei diesem Vorgang die früher gehärteten Teile des Rades abgedreht werden. Dank der hohen Konzentration des Laserstrahles können die Tiefe und die Ausdehnung der Härtung bei der Laserhärtung in weiten Grenzen variiert werden. Die Laserhärtung kann in einem Arbeitsgang mit dem Drehen oder Uberdrehen des Rades oder unmittelbar nach diesem Arbeitsvorgang erfolgen. Tiefe und/oder Ausdehung der Härtung kann beispielsweise durch die Steuerung der zugeführten Energie pro Flächen- und/oder Zeiteinheit beinflusst werden, so dass man beispielsweise die Tiefe der gehärteten Schicht den Anforderungen an das Produkt hinsichtlich Härte und Verschleissfestigkeit anpassen kann. Man kann auch kleine separate Abschnitte härten und diesen beispielsweise in seitlicher Richtung eine grössere Ausdehnung als in tangentialer Richtung (Rotationsrichtung) geben. Hierdurch erreicht man eine grosse Reibung zwischen Lauffläche und Schiene in der Rotationsrichtung (Bewegungsrichtung) des Rades und eine kleine Reibung in seitlicher Richtung des Rades. Dies erhöht die Lebensdauer des Rades. Diese Massnahme ist von besonders grosser Bedeutung bei Antriebsrädern (Lokomotivrädern). Der Abstand zwischen der Vorrichtung zur Laserhärtung und der zu härtenden Oberfläche kann variiert werden, beispielsweise zur Steuerung des Härtungsgrades. Es ist zweckmässig, die Härtungsvorrichtung mit senkrecht zur Oberfläche gerichtetes Laserstrahl einzustellen, jedoch kann auch diese Einstellung variiert werden. Man kann auch die Richtung der seitlichen Verschiebung der Härtungsvorrichtung verändern, um die Tiefe und Ausdehnung der Härtung zu beinflussen. Schliesslich kann der Laserstrahl auch auf einen Spiegel gerichtet und von diesem reflektiert werden, wobei das Härten durch Drehen und/oder Verschieben des Spiegels gesteuert werden kann. Der Abstand zwischen der Härtungsvorrichtung und der Oberfläche kann von 0 bis zu einem grösseren Wert variiert werden, jedoch treten im letztgenannten Falle Verluste durch Erwärmung der Luft auf. Der in der Figur mit A bezeichnete Abschnitt soll hart sein, im übrigen soll die Oberfläche des Spurkranzes in der Regel nicht gehärtet werden. Jedoch wird/werden in gewissen Fällen auch die Lauffläche oder Teile der Lauffläche gehärtet. Der Abschnitt C des Spurkranzes wird nicht gehärtet. Man kann dort, wo der Verschleiss sehr gross ist, eine besonders grosse Härtetiefe vorsehen, es darf jedoch nicht die ganze Lauffläche gehärtet werden, da dann die gesamte Lauffläche unter Zugspannung stehen würde. Als Material für das Eisenbahnrad gemäss der Erfindung können alle für Schienenfahrzeuge verwendeten bekannten Stahlsorten verwendet werden. Das Eisen-bahnrad gemäss dewr-Erfindung kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

Claims: Railroad car wheel with a running tread and a wheel flange, the portion (A) of the wheel flange which faces towards the running tread, or part of this portion, being laser-hardened, characterized in that also the running tread (4) or one or several portions thereof is/are laser-hardened in such a way that this hardening covers small separate portions of the running tread, which portions are positioned such that the friction between the rail and the wheel is great in the moving direction of the wheel and small in the direction perpendicularly thereto (in the lateral direction). Railroad car wheel according to Claim 1, characterized in that the lateral extension of the separate hardened portions of the running tread is larger than the extension in the moving direction. Railroad car wheel according claim 1 or 2, characterized in that the hardening is carried out in connection with the mechanical machining of the running tread. Railroad car wheel according to any of the preceding claims, characterized in that the penetration depth of the hardening is different for the various hardened portions of the part (A) of the wheel flange or the running tread. Railroad car wheel according to claim 4, characterized in that the penetration depth of the hardening has been influenced by controlling the energy supplied per unit of surface or time. Railroad car wheel according to any of the preceding Claims, characterized in that the outer side (C) of the wheel flange is unhardened.

Inventors: ERNERUDH, TORE, ING., LENASSON, CARL-GUSTAV, DIPL.-ING.
Applicants: ASEA AB
Application year: 1984
Main classification: B60B17
IPC codes: C21D9, C21D1, B60B17