一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法技术

本发明专利技术公开了一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，属于车轮热处理技术领域。本发明专利技术包括以下步骤：将加热完毕的车轮放置于冷却装置中心位置的中转台上，使车轮的侧面朝上，使车轮处于转动状态；启动主喷嘴对车轮轮辋处进行踏面冷却，并同步启动下冷却管对车轮的辐板过渡处A和辐板过渡处B两个部位进行冷却；其中轮辋踏面的冷却时间大于车轮的辐板过渡处A和辐板过渡处B两个部位的冷却时间。针对通用热处理冷却工艺所制备车轮辐板变形量大的问题，本发明专利技术拟提供一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，基于铁路车轮热处理冷却过程中轮辋、辐板、轮毂三部位温度关系的协调，其辐板变形量明显低于通用车轮热处理冷却工艺。形量明显低于通用车轮热处理冷却工艺。形量明显低于通用车轮热处理冷却工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法


[0001]本专利技术属于金属热处理
，更具体地说，涉及一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法。

技术介绍

[0002]铁路车轮是由轮辋、辐板、轮毂组成的异截面工件，热处理工艺为奥氏体化加热后，轮辋踏面喷水冷却，最后回火。在喷水冷却过程中，轮辋、辐板、轮毂的温度差异极大，辐板会因此而发生变形，主要表现为辐板沉降，即辐板形位相对于轮毂或轮辋发生变化，其原因在于，连接轮辋、轮毂的辐板截面最薄，踏面喷水冷却过程中，轮辋受高强度激冷，温度下降远快于辐板，导致整个轮辋收缩，辐板因此受到很大的径向压应力，而轮毂温度始终最高、下降速率最小，又限制了辐板的自然收缩，加之此时辐板温度较高、变形抗力较低，在轮辋压力、轮毂拉力的双重作用下，辐板两端圆弧段发生弯曲致使车轮辐板变形。
[0003]目前轮辋踏面喷水是通用的车轮热处理冷却方法，但受车轮辐板的温度场、应力场的分布、变化规律影响，辐板变形是必然存在、不可克服的问题。辐板变形可能使车轮无法精加工至成品形状、尺寸，采用通用热处理冷却方法生产的车轮，只能采用增大投料质量将锻轧态毛坯车轮辐板厚度增大、热处理后通过机加工消除变形这两种办法满足车轮精加工要求，但这显然会降低车轮成材率、增大机加工刀具消耗、降低机加工工作效率，进而提高车轮生产成本。
[0004]为解决现有车轮热处理冷却方法的固有不足，提供一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法及其冷却装置很有必要，可提高铁路车轮生产的经济性。
[0005]经检索，目前已公开的技术文献情况如下：(1)涉及车轮热处理冷却过程辐板变形的学术研究论文较少，主要有：《辐板形状和淬火方式对车轮辐板沉降的影响研究》、《车轮热处理过程中的变形分析》，上述两篇论文是通过数值仿真的方法研究不同辐板形状和不同淬火方式对车轮辐板沉降的影响规律，但并没有描述降低辐板变形的具体冷却方法；(2)与本专利技术相关或相似的专利有：《一种淬火台下喷水装置》、《一种车轮淬火冷却装置》、《组合式火车车轮淬火冷却装置》、《一种火车轮双面淬火冷却装置》等专利，上述专利均是针对于车轮轮辋及踏面的冷却处理，与本专利技术有明显差异。

技术实现思路

[0006]1、要解决的问题
[0007]针对通用热处理冷却工艺所制备车轮辐板变形量大的问题，本专利技术拟提供一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，基于铁路车轮热处理冷却过程中轮辋、辐板、轮毂三部位温度关系的协调，提供了一种对轮辋
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辐板、辐板
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轮毂过渡区进行控制冷却的热处理冷却方法及装置，所制备出的车轮，其辐板变形量明显低于通用车轮热处理冷却工艺。
[0008]2、技术方案
[0009]为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0010]本专利技术的一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，包括以下步骤：
[0011]S1：准备阶段：将加热完毕的车轮放置于淬火台冷却装置中心位置的中转台上，使车轮的侧面朝上，启动中转台，使车轮处于转动状态；
[0012]S2：冷却阶段：启动主喷嘴对车轮轮辋处进行踏面冷却，并同步启动下冷却管对车轮的辐板过渡处A和辐板过渡处B两个部位进行冷却，所述辐板过渡处A为辐板与轮毂的过渡圆弧处，所述辐板过渡处B为轮辋与辐板的过渡圆弧处；其中轮辋踏面的冷却时间大于车轮的辐板过渡处A和辐板过渡处B两个部位的冷却时间；
[0013]S3：回火处理：冷却结束后，对车轮进行回火处理。
[0014]作为本专利技术更进一步的改进，下冷却管采用气雾喷嘴，且下冷却管的喷射条件为：水流量为1.0L/min～2.5L/min、压缩空气压力为0.4MPa～0.8MPa以及冷却时间为50s～100s。
[0015]作为本专利技术更进一步的改进，冷却前，车轮在加热炉内的加热温度为820℃～900℃，车轮轮辋踏面冷却时间为200s～500s。
[0016]作为本专利技术更进一步的改进，S3步骤中车轮的回火温度为470℃～520℃，回火时间为4h～8h。
[0017]作为本专利技术更进一步的改进，淬火台冷却装置包括淬火台基座和设置在淬火台基座中心位置的中转台，所述中转台上用于放置待冷却处理的车轮，所述淬火台基座内侧壁环绕周向均匀设有多个主喷嘴，多个主喷嘴均匀环绕分布于车轮轮辋踏面的外周，所述主喷嘴下方设置有下冷却管，所述下冷却管包括第一支管和第二支管，其中第一支管和第二支管的内侧喷嘴分别与车轮的辐板过渡处A和辐板过渡处B两个部位相对应。
[0018]作为本专利技术更进一步的改进，淬火台基座内侧壁上还设置有用于检测车轮的辐板过渡处A和辐板过渡处B两个部位温度的红外在线测温仪。
[0019]作为本专利技术更进一步的改进，淬火台基座开设有通孔，通孔内安装有下冷却管，所述下冷却管在通孔内沿靠近或远离中转台的方向水平移动，且所述下冷却管在通孔内沿高度方向进行直线往返运动。
[0020]作为本专利技术更进一步的改进，第一支管和第二支管的外周均套设有相配合固定环，且第一支管和第二支管在固定环内能够自由转动，所述固定环的底部设有用于驱动第一支管和第二支管上下升降运动的升降气缸，升降气缸的底部固定于通孔内。
[0021]作为本专利技术更进一步的改进，淬火台基座环绕周向均匀间隔开设有多个安装孔，安装孔内设有相配合的安装套筒，安装套筒内设置有主喷嘴，所述主喷嘴在安装套筒沿靠近或远离中转台的方向水平移动。
[0022]作为本专利技术更进一步的改进，安装套筒内还设置有伸缩气缸，伸缩气缸用于驱动主喷嘴沿靠近或远离中转台的方向水平移动。
[0023]3、有益效果
[0024]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0025](1)本专利技术的一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，基于铁路车轮热处理冷却过程中轮辋、辐板、轮毂三部位温度关系的协调，通过对轮辋
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辐板、辐板
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轮毂过渡区进行控制冷却的热处理来控制辐板变形，使车轮生产成本会因成材率提高、机加工刀具消耗减少和机加工工作效率改善而提高，该方法所制备车轮的辐板变形量明显低于通用车轮热
处理冷却工艺所制备的车轮的辐板变形。
[0026](2)本专利技术的一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，由于辐板过渡处A和辐板过渡处B两个部位在热处理过程中极易发生受拉或者受压，进而使得辐板产生变形，因此，通过下冷却管水流量、气压和喷射时间的合理控制，降低A、B部位温度，使对应辐板过渡处B处的辐板受压强度和对应辐板过渡处A的辐板受拉强度减小，同时使得辐板过渡处A和辐板过渡处B两个部位不能完成铁素体
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珠光体转变，进而保证辐抗拉强度、轮辋
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辐板过渡区硬度不受明显影响，从而达到既减小辐板变形量、又保证性能满足车轮标准要求的目的。
[0027](3)本专利技术的一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，下冷却管包括第一支管和第二支管，其中第一支管和第二支管的内侧喷嘴分别与车轮的辐板过渡处A和辐板过渡处B两个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：准备阶段：将加热完毕的车轮放置于淬火台冷却装置中心位置的中转台(240)上，使车轮的侧面朝上，启动中转台(240)，使车轮处于转动状态；S2：冷却阶段：启动主喷嘴(210)对车轮轮辋(130)处进行踏面冷却，并同步启动下冷却管(220)对车轮的辐板过渡处A(101)和辐板过渡处B(102)两个部位进行冷却，所述辐板过渡处A(101)为辐板(120)与轮毂(110)的过渡圆弧处，所述辐板过渡处B(102)为轮辋(130)与辐板(120)的过渡圆弧处；其中轮辋(130)踏面的冷却时间大于车轮的辐板过渡处A(101)和辐板过渡处B(102)两个部位的冷却时间；S3：回火处理：冷却结束后，对车轮进行回火处理。2.根据权利要求1所述的一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，其特征在于：所述下冷却管(220)采用气雾喷嘴，且下冷却管(220)的喷射条件为：水流量为1.0L/min～2.5L/min、压缩空气压力为0.4MPa～0.8MPa以及冷却时间为50s～100s。3.根据权利要求2所述的一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，其特征在于：冷却前，车轮在加热炉内的加热温度为820℃～900℃，车轮轮辋(130)踏面冷却时间为200s～500s。4.根据权利要求3所述的一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，其特征在于：S3步骤中车轮的回火温度为470℃～520℃，回火时间为4h～8h。5.根据权利要求1
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4任一一项所述的一种降低辐板变形的车轮热处理冷却方法，其特征在于：所述淬火台冷却装置包括淬火台基座(200)和设置在淬火台基座(200)中心位置的中转台(240)，所述中转台(240)上用于放置待冷却处理的车轮，所述淬火台基座(200)内侧壁环绕周向均匀设有多个主喷嘴(210)，多个主喷嘴(210)均匀环绕分布于车轮轮辋(130)踏面的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：江波，童乐，钟斌，姚三成，高伟，宫彦华，毛亚男，邹强，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：