專利名稱：一種修復加強型車輪及其修復工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路車輪。
背景技術：
鐵路車輪是保證機車、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和較長的使用壽命。 一般設計壽命
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的規定 設計和制作的，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 力集中，極易產生裂紋，給機車的安全運行帶來隱患，如果出現裂紋就報廢的 話，又會帶來巨大的經濟浪費。
在現階段，我國在線使用的按照GB8601—88標準制造的車輪近300萬個， 由于數量眾多，受資金和生產能力的制約，無法全部更換。而且正在使用的車 輪已經出現了裂紋，對行車安全已經構成了威脅。現階段還沒有維修的方法， 只規定裂紋長度超過一定范圍后對車輪進行更換。
發明內容
本發明的目的在于提供一種加強型車輪，避免輻板孔周圍產生裂紋。
本發明提供一種修復加強型車輪，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件2。加強件2的材料選擇強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。
本發明提供的修復加強型車輪，其加強件可以是楔形的或環形的。 本發明還提供一種修復加強型車輪的修復工藝，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行填補裂紋清理后出現的坡口；
④ 恢復坡口部位的尺寸； (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。
本發明提供的修復加強型車輪的修復工藝，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° 。
本發明提供的修復加強型車輪的修復工藝，其激光熔覆的工藝參數可以是 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。
本發明提供的修復加強型車輪的修復工藝，其激光熔覆采用的填充材料可 以是鎳基合金。
本發明提供的修復加強型車輪的修復工藝，其開坡口可以在車輪修復用坡 口加工機上進行，車輪修復用坡口加工機由床身10、床頭箱ll、卡盤12、刀臺 14和絲杠16構成，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II15帶動。
本發明提供的修復加強型車輪的修復工藝，其激光熔覆可以包括激光熔覆 車輪輪對的一側車輪，用專用翻轉工裝翻轉車輪輪對，激光熔覆車輪輪對的另
一側車輪；專用翻轉工裝由頂緊機構21、頂緊架22、翻轉架23、傳動機構I、 翻轉電機26、軸承座27、升降機構29和回轉機構組成，頂緊架22裝在頂緊機 構21上，頂緊機構21裝在翻轉架23上，翻轉架23和翻轉電機26裝在軸承座 27上，傳動機構I的被動輪25裝在翻轉架23上，傳動機構I的主動輪24與翻 轉電機26相連，軸承座27裝在升降機構29上，回轉機構由傳動機構n和回轉 電機31組成，傳動機構n的被動輪28轉在軸承座27上，傳動機構II的主動輪 30與回轉電機31相連。
本發明提供的修復加強型車輪的修復工藝，其孔周邊倒圓角可以為R2。 本發明提供的修復加強型車輪的修復工藝，其孔周邊倒圓角后可以進行無 損探傷。
本發明提供的修復加強型車輪及其修復工藝，其優點在于修復后的鐵路 車輪的強度和壽命均與高于原設計值，因此修復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 對車輪進行激光熔覆，消除了因分解輪對可能產生的對車輪內孔、車輪軸和軸 承的損壞；同其它設備組合后可成為自動生產線。
圖1為帶楔形加強件的修復加強型車輪的結構示意圖； 圖2為帶環形加強件的修復加強型車輪的結構示意圖； 圖3為輪對車輪修復用坡口加工機的結構示意圖； 圖4為火車車輪修復用翻轉工裝的結構示意圖； 圖5為火車車輪修復用翻轉工裝的結構示意圖(左視圖)。
具體實施方式
實施例1帶楔形加強件的修復加強型車輪
帶楔形加強件的修復加強型車輪的結構如圖1所示，由鐵路車輪1和楔形
加強件2構成。楔形加強件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，而楔形加強件2的材料是高于基體材料的強度鎳基合金。 實施例2帶環形加強件的修復加強型車輪
帶環形加強件的修復加強型車輪的結構如圖2所示，由鐵路車輪1和環形 加強件3構成。環形加強件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，而環形加強件3的材料是高于基體材料的鎳基合金。
鎳基合金的強度和韌性都比中碳合金鋼高，所以修復后鐵路車輪1的綜合 性能得到提高。
實施例3修復加強型車輪的修復工藝
① 裂紋檢測。
② 裂紋清理，包括用輪對車輪修復用坡口加工機開坡口， 輪對車輪修復用坡口加工機的結構如圖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119帶動，刀臺14上安裝銑刀13， 由電機II15帶動，電機119、絲杠16、刀臺14、銑刀13和電機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實現周向走刀，由電機I 19帶動絲杠16調整吃刀深度，由電機ni5帶動銑刀13旋轉，可以先后或同時 對兩個車輪清除周向裂紋和進行坡口加工。
③ 激光熔覆，即采用激光熔覆的方法填補裂紋清理后出現的坡口，包括激 光熔覆車輪輪對的一側車輪，用專用翻轉工裝翻轉車輪輪對，激光熔覆車輪輪
對的另一側車輪；
專用翻轉工裝的結構如圖4和5所示，由頂緊機構21、頂緊架22、翻轉架 23、傳動機構I、翻轉電機26、軸承座27、升降機構29和回轉機構組成，頂緊 架22裝在頂緊機構21上，頂緊機構21裝在翻轉架23上，翻轉架23和翻轉電 機26裝在軸承座27上，傳動機構I的被動輪25裝在翻轉架23上，傳動機構I 的主動輪24與翻轉電機26相連，軸承座27裝在升降機構29上，回轉機構由 傳動機構n和回轉電機31組成，傳動機構n的被動輪28轉在軸承座27上，傳 動機構II的主動輪30與回轉電機31相連；頂緊機構21是液壓缸，頂緊架22 與液壓缸21的活塞相連，升降機構29是液壓缸，傳動機構I和傳動機構II是 齒輪機構。
工作時，先將車輪輪對置于裝夾臺32上，調節升降機構29液壓缸將頂緊 機構21下入車輪輪對中，啟動頂緊機構液壓缸21使頂緊架22頂緊在車輪輪對 內側上，啟動回轉電機31將車輪輪對送入加工位置，加工完一個車輪后，啟動 翻轉電機26使翻轉架23旋轉180。，加工另一車輪。啟動回轉電機31將車輪 輪對送回裝夾臺32上，啟動頂緊機構液壓缸21使頂緊架22松開車輪輪對，調 節升降機構29液壓缸使頂緊機構21離開車輪輪對。
④ 恢復坡口部位的尺寸； (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度的鎳基合金；
⑦ 孔周邊打磨，倒圓角R2。
權利要求
1、一種修復加強型車輪，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件(2)。
2、 按照權利要求1所述的修復加強型車輪，其特征在于所述加強件(2) 是楔形或環形的。
3、 一種權利要求1所述修復加強型車輪的修復工藝，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裂紋清理后出現的坡口；④ 恢復輻板孔部位的尺寸-,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、 按照權利要求3所述修復加強型車輪的修復工藝，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、 按照權利要求3所述修復加強型車輪的修復工藝，其特征在于所述 激光熔覆的工藝參數是光斑直徑為2 5mm、熔覆厚度為0.5 1.5mm，激光掃 描速度為5 40mm/s。
6、 按照權利要求3所述修復加強型車輪的修復工藝，其特征在于所述 激光熔覆采用的填充材料是鎳基合金。
7、 按照權利要求3所述修復加強型車輪的修復工藝，其特征在于所述開坡口在車輪修復用坡口加工機上進行，車輪修復用坡口加工機由床身(io)、床頭箱(11)、卡盤(12)、刀臺(14)和絲杠(16)構成，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II (15)帶動。
8、 按照權利要求3所述修復加強型車輪的修復工藝，其特征在于所述 激光熔覆包括激光熔覆車輪輪對的一側車輪，用專用翻轉工裝翻轉車輪輪對， 激光熔覆車輪輪對的另一側車輪；專用翻轉工裝由頂緊機構(21)、頂緊架(22)、 翻轉架(23)、傳動機構I、翻轉電機(26)、軸承座(27)、升降機構(29)和 回轉機構組成，頂緊架(22)裝在頂緊機構(21)上，頂緊機構(21)裝在翻 轉架(23)上，翻轉架(23)和翻轉電機(26)裝在軸承座(27)上，傳動機 構I的被動輪(25)裝在翻轉架(23)上，傳動機構I的主動輪(24)與翻轉電 機(26)相連，軸承座(27)裝在升降機構(29)上，回轉機構由傳動機構II 和回轉電機(31)組成，傳動機構II的被動輪(28)轉在軸承座(27)上，傳 動機構II的主動輪(30)與回轉電機(31)相連。
9、 按照權利要求3所述修復加強型車輪的修復工藝，其特征在于所述 孔周邊倒圓角為R2。
10、 按照權利要求3所述修復加強型車輪的修復工藝，其特征在于所述 孔周邊倒圓角后進行無損探傷。
全文摘要
本發明提供一種修復加強型車輪，是鐵路車輪，其特征在于在鐵路車輪的輻板孔處鑲有加強件。修復加強型車輪的修復工藝，其特征在于包括裂紋檢測；裂紋清理；激光熔覆；恢復坡口部位的尺寸；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度的鎳基合金；孔周邊打磨，倒圓角R2。修復加強型車輪的優點在于修復后的鐵路車輪的強度和壽命均與高于原設計值，因此修復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行激光熔覆，消除了因分解輪對可能產生的對車輪內孔、車輪軸和軸承的損壞；同其它設備組合后可成為自動生產線。
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 優先權日2006年11月14日
發明者豫 劉, 靜 董, 江 陳 申請人:沈陽大陸激光技術有限公司