本發(fā)明涉及鐵路貨車芯盤設計制造技術領域，更具體地說，涉及一種耐磨鐵路貨車下芯盤及其制造方法。

背景技術：

貨物運輸是鐵路運輸?shù)闹匾M成部分，通常把鐵路上用于載運貨物的車輛統(tǒng)稱為鐵路貨車。鐵路貨車主要由車體和轉(zhuǎn)向架兩部分組成，作為連接兩者的重要部件，芯盤由上芯盤和下芯盤組成。其中，上芯盤連接于車體，下芯盤連接于轉(zhuǎn)向架，上、下芯盤由中心銷連接，配對使用。如圖1所示為轉(zhuǎn)向架的簡化結構圖，轉(zhuǎn)向架包括構架1、搖枕2、下芯盤3和車輪4，搖枕2橫跨設置于構架1上，下芯盤3則設置在搖枕2上。芯盤除了支承和傳遞車體垂直載荷外，當車輛曲線行駛時，上、下芯盤可發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，從而保證車輛的安全運行。

通常上芯盤具有中心凸臺，下芯盤具有中空凹槽，上芯盤的凸臺可裝配到下芯盤的凹槽內(nèi)，如圖2所示為具有中空凹槽的普通下芯盤結構圖。由于芯盤間作用力極大，且上、下芯盤間存在相對轉(zhuǎn)動，因此上、下芯盤接觸表面極易磨損；另外在車輛的運行、制造和檢修過程中，均不可避免沙塵、銹塊、雨水、除銹鋼砂等通過上、下芯盤之間的間隙或上芯盤中心孔進入下芯盤，從而進一步加劇了芯盤的磨損、腐蝕，降低了芯盤的使用壽命及車輛的運行品質(zhì)。針對這種問題，現(xiàn)有技術中主要通過在上、下芯盤之間設置可替換或可修復的耐磨襯墊或耐磨盤來減小上、下芯盤的磨損；然而由于這些耐磨材料的更換、修復比較頻繁，而且每次維修不僅需要耗費大量的人力，同時需要啟用大型的吊裝設備，從而增加了維修成本，也影響了車輛的正常使用，降低了經(jīng)濟效益和社會效益。

通過專利檢索，中國專利申請?zhí)枺篶n99229827.x，申請日：1999年11月1日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：鐵路貨車復合耐磨下心盤，該申請案公開了一種應用于鐵路貨車的新型復合下心盤，該下心盤由普通鑄鋼本體和一個安裝在下心盤的盆體內(nèi)的耐磨襯墊組成，耐磨襯墊的材質(zhì)是等溫淬火球墨鑄鐵，耐磨襯墊為薄壁圓柱盤形，其盤底與盆體底面密貼且中心具有孔，耐磨襯墊的立柱面與盆體的立柱面呈緊壓裝連。該申請案可改善上、下心盤的受力狀況，提高上、下心盤的耐磨性和使用壽命；但其不足之處在于，心盤與耐磨襯墊之間的摩擦仍然較大，而且落入耐磨襯墊內(nèi)部的灰塵不易排出，也容易造成上、下心盤及耐磨襯墊的磨損，進而帶來一系列的維修安裝問題。

另外，中國專利申請?zhí)枺?01120452833.3，申請日：2011年11月15日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：轉(zhuǎn)向架和貨車，該申請案的轉(zhuǎn)向架具有上心盤、下心盤以及設置在上心盤和下心盤之間的心盤磨耗盤，上心盤和心盤磨耗盤之間形成有第一縫隙，下心盤和心盤磨耗盤之間形成有第二縫隙，其中轉(zhuǎn)向架上還安裝有心盤防塵套，心盤防塵套具有防塵套本體，防塵套本體上開設有相互連通的第一敞口和第二敞口，第一敞口緊密套在上心盤上，第二敞口用于容置所述下心盤和心盤磨耗盤，使防塵套本體包覆在下心盤和心盤磨耗盤外側(cè)，以罩住第一縫隙和第二縫隙。該申請案通過將心盤防塵套包覆在上心盤和下心盤的外側(cè)，可以阻擋部分粉塵和顆粒物進入到縫隙中，從而減小上、下心盤以及心盤磨耗盤的磨耗；但其不足之處在于，上、下心盤與心盤磨耗盤之間不易添加和儲存潤滑劑，接觸面間的摩擦系數(shù)較大，磨損情況較嚴重。

技術實現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術問題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中鐵路貨車的上、下芯盤等容易磨損，使用壽命不長的不足，提供了一種耐磨鐵路貨車下芯盤及其制造方法，本發(fā)明制造的下芯盤中不僅可以儲存潤滑劑，減小接觸面間的摩擦系數(shù)，而且可有助于粉塵顆粒的排出，降低對上、下芯盤的磨損；采用耐磨性高且硬度較低的特殊鎳基合金作為芯盤磨耗材料，不僅可以延長使用周期，而且可同時提高上、下芯盤的使用壽命。

2.技術方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為：

本發(fā)明的一種耐磨鐵路貨車下芯盤，包括底盤、中空凸臺和中心軸孔，所述的中空凸臺設置于底盤的一側(cè)，該中空凸臺的內(nèi)表面與上芯盤相配合，中心軸孔設置于中空凸臺的中心位置，所述中空凸臺內(nèi)表面的底部設置有耐磨凸起，相鄰兩耐磨凸起之間形成溝槽，溝槽內(nèi)儲存潤滑劑。

作為本發(fā)明更進一步的改進，所述耐磨凸起的截面形狀為弓形、半圓形或規(guī)則多邊形，且耐磨凸起的高度小于中空凸臺的高度。

作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的耐磨凸起以中心軸孔為中心，呈螺旋狀或發(fā)散狀分布。

作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的耐磨凸起以中心軸孔為中心，呈圓形螺旋狀、方形螺旋狀或菱形螺旋狀分布。

作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的耐磨凸起以中心軸孔為中心，呈螺旋發(fā)散狀分布。

作為本發(fā)明更進一步的改進，所述的耐磨凸起材質(zhì)為鎳基合金，該鎳基合金按重量百分比計，各成分組成為：c0.1～0.17％，si0.5～0.9％，b0.4～1.2％，fe0.3～0.6％，cr12～18％，mo13～17％，co1.2～2.4％，w2.1～3.4％，余量為ni。

本發(fā)明的一種耐磨鐵路貨車下芯盤的制造方法，包括以下步驟：

步驟一、鑄造得到普通下芯盤結構；

步驟二、對鑄造下芯盤進行精加工處理，然后對中空凸臺內(nèi)表面的底部進行超聲波和著色探傷，確保無裂紋；

步驟三、對中空凸臺內(nèi)表面的底部進行預熱處理；

步驟四、采用二氧化碳橫激光束對中空凸臺內(nèi)表面的底部進行熔覆，對熔池進行惰性氣體保護，采用鎳基合金粉末熔覆送粉，激光功率選擇3.6～4.3kw，掃描速度360～450mm/min，光斑直徑為3～5mm，掃描方式為搭接掃描，搭接率為35％～55％，經(jīng)多次熔覆，使熔覆層總厚度為2～3mm；

步驟五、熔覆完成后空冷至室溫。

作為本發(fā)明更進一步的改進，步驟三中的中空凸臺內(nèi)表面底部的預熱溫度為150～300℃。

作為本發(fā)明更進一步的改進，步驟四中的鎳基合金粉末按重量百分比計，各成分組成為：c0.1～0.17％，si0.5～0.9％，b0.4～1.2％，fe0.3～0.6％，cr12～18％，mo13～17％，co1.2～2.4％，w2.1～3.4％，余量為ni。

作為本發(fā)明更進一步的改進，步驟四中鎳基合金粉末的粒度為150～300目。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的一種耐磨鐵路貨車下芯盤，其中空凸臺內(nèi)表面的底部設置有耐磨凸起，相鄰兩耐磨凸起之間形成溝槽，溝槽內(nèi)儲存潤滑劑，由此不僅可以減小接觸面間的摩擦系數(shù)，當上、下芯盤發(fā)生相互轉(zhuǎn)動時，還可以促使溝槽內(nèi)的潤滑劑沿槽向流動，有助于粉塵顆粒的排出，降低對上、下芯盤的磨損；

(2)本發(fā)明的一種耐磨鐵路貨車下芯盤，其耐磨凸起以中心軸孔為中心，呈螺旋狀或發(fā)散狀分布，當上、下芯盤發(fā)生相互轉(zhuǎn)動時，上述耐磨凸起的結構分布方式不僅有助于潤滑劑在溝槽內(nèi)流動，促進芯盤內(nèi)粉塵顆粒的排出，而且使得上芯盤與耐磨凸起的接觸表面磨損均勻，避免出現(xiàn)過度磨損區(qū)域，提高了上芯盤的使用壽命；

(3)本發(fā)明的一種耐磨鐵路貨車下芯盤的制造方法，采用耐磨性高且硬度較低的特殊鎳基合金作為耐磨凸起的材質(zhì)，并采用激光熔覆方法將其與下芯盤中空凸臺內(nèi)表面的底部相結合，不僅可以延長耐磨凸起的使用周期，而且可同時提高上、下芯盤的使用壽命；

(4)本發(fā)明的一種耐磨鐵路貨車下芯盤的制造方法，經(jīng)多次熔覆，熔覆層的總厚度為2～3mm，與普通芯盤磨耗材料相比，磨耗材料的厚度小，不僅可以增加上芯盤與下芯盤接觸配合的安全性和穩(wěn)定性，而且也能夠節(jié)省大量的芯盤磨耗材料；

(5)本發(fā)明的一種耐磨鐵路貨車下芯盤的制造方法，中空凸臺內(nèi)表面底部的預熱溫度為150～300℃，在該預熱溫度區(qū)間內(nèi)，可保證熔覆層與中心凸臺間具有較高的結合強度，進而保證耐磨鐵路貨車下芯盤具有較長的使用壽命；

(6)本發(fā)明的一種耐磨鐵路貨車下芯盤及其制造方法，可降低芯盤磨耗材料成本及芯盤的維修成本，提高鐵路貨車的運行效率，增加經(jīng)濟效益和社會效益。

附圖說明

圖1為鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的簡化結構圖；

圖2為普通下芯盤結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種耐磨鐵路貨車下芯盤結構示意圖；

圖4為耐磨凸起呈方形螺旋狀分布的耐磨鐵路貨車下芯盤結構示意圖；

圖5為耐磨凸起呈螺旋發(fā)散狀分布的耐磨鐵路貨車下芯盤結構示意圖。

示意圖中的標號說明：

1、構架；2、搖枕；3、下芯盤；4、車輪；5、底盤；6、中空凸臺；7、中心軸孔；8、鉚接孔；9、耐磨凸起。

具體實施方式

為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。

實施例1

結合圖3，本實施例的一種耐磨鐵路貨車下芯盤，包括底盤5、中空凸臺6、中心軸孔7和鉚接孔8，所述的中空凸臺6設置于底盤5的一側(cè)，該中空凸臺6的內(nèi)表面與上芯盤相配合，中心軸孔7設置于中空凸臺6的中心位置，所述中空凸臺6內(nèi)表面的底部設置有耐磨凸起9，相鄰兩耐磨凸起9之間形成溝槽，溝槽內(nèi)儲存潤滑劑；該結構設計不僅可以減小上芯盤與耐磨凸起9接觸面間的摩擦系數(shù)，當上、下芯盤發(fā)生相互轉(zhuǎn)動時，還可以促使溝槽內(nèi)的潤滑劑沿槽向流動，有助于粉塵顆粒的排出，降低對上、下芯盤的磨損。

本實施例中，耐磨凸起9的截面形狀為弓形，該弓形的高度為2mm，小于中空凸臺6的高度；該耐磨凸起9與普通芯盤磨耗材料相比，厚度較小，因此可增加上芯盤與下芯盤的配合高度，增強芯盤結構的安全性和穩(wěn)定性，而且也能夠節(jié)省大量的芯盤磨耗材料。耐磨凸起9的平面結構分布為，以中心軸孔7為中心，呈圓形螺旋狀分布，如圖3所示；當上、下芯盤發(fā)生相互轉(zhuǎn)動時，將帶動溝槽內(nèi)的潤滑劑沿槽向流動，促進芯盤內(nèi)粉塵顆粒的排出，而且該結構設計能夠使得上芯盤與耐磨凸起9相接觸的表面磨損較為均勻，可避免出現(xiàn)過度磨損區(qū)，提高了上芯盤的使用壽命。本實施例中，耐磨凸起9的材質(zhì)為鎳基合金，該鎳基合金按重量百分比計，各成分組成為：c0.1％，si0.7％，b0.8％，fe0.5％，cr15.0％，mo15.0％，co1.9％，w2.8％，余量為ni；該種鎳基合金具有耐磨性高且硬度較低的特點，不僅可以延長耐磨凸起9的使用周期，而且可以減小耐磨凸起9對上芯盤表面的磨損，因此可同時提高上、下芯盤的使用壽命。

實施例2

本實施例的一種耐磨鐵路貨車下芯盤，基本同實施例1，其不同之處在于：耐磨凸起9的截面形狀為梯形，該梯形的高度為2.5mm；耐磨凸起9以中心軸孔7為中心，呈方形螺旋狀分布，如圖4所示；耐磨凸起9的成分組成為：c0.12％，si0.5％，b0.4％，fe0.3％，cr12％，mo13％，co1.2％，w2.1％，余量為ni。

實施例3

本實施例的一種耐磨鐵路貨車下芯盤，基本同實施例1，其不同之處在于：耐磨凸起9的截面形狀為長方形，該長方形的高度為3mm；耐磨凸起9以中心軸孔7為中心，呈螺旋發(fā)散狀分布，如圖5所示；耐磨凸起9的成分組成為：c0.17％，si0.9％，b1.2％，fe0.6％，cr18％，mo17％，co2.4％，w3.4％，余量為ni。

實施例4

本實施例的一種耐磨鐵路貨車下芯盤，基本同實施例1，其不同之處在于：耐磨凸起9的截面形狀為等腰梯形，該等腰梯形的高度為3mm；耐磨凸起9以中心軸孔7為中心，呈菱形螺旋狀分布，圖中未示出；耐磨凸起9的成分組成為：c0.13％，si0.7％，b1.0％，fe0.4％，cr16％，mo15％，co2.2％，w3.1％，余量為ni。

實施例5

本實施例的一種耐磨鐵路貨車下芯盤的制造方法，采用鑄造與激光熔覆相結合的工藝技術，制造如實施例1所述的貨車下芯盤結構，具體步驟如下：

步驟一、鑄造得到普通下芯盤結構；

步驟二、對鑄造下芯盤進行精加工處理，然后對中空凸臺6內(nèi)表面的底部進行超聲波和著色探傷，確保無裂紋；

步驟三、對中空凸臺6內(nèi)表面的底部進行預熱處理，預熱溫度為150℃，該預熱溫度可以保證熔覆層與中心凸臺間具有較高的結合強度，進而保證耐磨鐵路貨車下芯盤具有較長的使用壽命；

步驟四、采用二氧化碳橫激光束對中空凸臺6內(nèi)表面的底部進行熔覆，對熔池進行惰性氣體保護，采用實施例1所述鎳基合金粉末熔覆送粉，鎳基合金粉末的粒度為150目，激光功率選擇4.0kw，掃描速度400mm/min，光斑直徑為4mm，掃描方式為搭接掃描，搭接率為45％，熔覆層厚度為0.5mm，經(jīng)多次熔覆，熔覆層總厚度為2mm；

步驟五、熔覆完成后空冷至室溫。

采用激光熔覆技術使鎳基合金材料與下芯盤中空凸臺6內(nèi)表面的底部相結合，兩者的結合性好，有助于延長下芯盤的使用壽命，減少芯盤維修的頻率和成本，提高鐵路貨車的運行效率，增加經(jīng)濟效益和社會效益。

實施例6

本實施例的一種耐磨鐵路貨車下芯盤的制造方法，基本同實施例4，其不同之處在于：本實施例制造如實施例2所述的貨車下芯盤結構，中空凸臺6內(nèi)表面底部的預熱溫度為250℃；采用實施例2所述鎳基合金粉末熔覆送粉，鎳基合金粉末的粒度為180目，激光功率選擇3.6kw，掃描速度360mm/min，光斑直徑為3mm，掃描方式為搭接掃描，搭接率為35％，熔覆層厚度為0.4mm，經(jīng)多次熔覆，熔覆層總厚度為2.5mm。

實施例7

本實施例的一種耐磨鐵路貨車下芯盤的制造方法，基本同實施例4，其不同之處在于：本實施例制造如實施例3所述的貨車下芯盤結構，中空凸臺6內(nèi)表面底部的預熱溫度為300℃；采用實施例3所述鎳基合金粉末熔覆送粉，鎳基合金粉末的粒度為300目，激光功率選擇4.3kw，掃描速度450mm/min，光斑直徑為5mm，掃描方式為搭接掃描，搭接率為55％，熔覆層厚度為0.6mm，經(jīng)多次熔覆，熔覆層總厚度為3mm。

以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。