提高列车车轮辐板疲劳性能的高效表面处理方法和装置

摘要

本发明涉及提高列车车轮辐板疲劳性能的装置和方法，特别是利用表面处理工艺进行材料性能的改善，属金属材料加工及表面处理领域。其目的是利用一种高效的装置及工艺对车轮辐板进行表面处理，提高车轮辐板表面质量和抗疲劳性能，优化车轮生产工艺。其特点是利用超声冲击和滚压相结合对车轮辐板进行表面处理，车削刀头与超声冲击滚压装置安装在同一刀架上，超声冲击滚压处理与车轮辐板车削同时进行。超声冲击滚压处理后表面质量较好，粗糙度低，有利于表面损伤及裂纹的检查和探伤；同时由于滚压和超声冲击的共同作用，材料表面产生较均匀的残余应力。

主权项

一种提高高速重载列车车轮辐板疲劳性能的高效表面处理方法，其特征是利用超声冲击和滚压相结合对车轮辐板进行表面处理，即超声冲击滚压；采用的超声冲击滚压装置包括触头、超声冲击滚压杆、超声波换能器、载荷传感器和液压或气压装置；进行超声冲击滚压表面处理时，先使用液压或气压装置使触头以一定载荷压在车轮辐板上，然后开启超声换能器，使超声冲击滚压杆和触头产生一定频率和振幅的超声振动；车削时车轮作回转运动，刀架带动刀具和超声冲击滚压装置作线性运动，调整车削及超声滚压处理位置，超声冲击滚压处理与车轮辐板车削同时进行；球形触头直径依据材料硬度和加工表面粗糙度要求，范围在4‑10mm；载荷范围依据材料硬度和触头直径，选为1.0‑1.5kN；加工线速度为100‑300mm/s，加工线间距根据表面粗糙度和触头直径，为0.1‑0.3mm；车轮辐板表面处理所采用的超声冲击滚压装置包括触头(1)、超声冲击滚压杆(2)、超声波换能器(3)、载荷传感器(4)和液压或气压装置(5)；触头(1)为硬质钢球，镶嵌在超声冲击滚压杆(2)一端，超声冲击滚压杆(2)另一端与超声波换能器(3)一端相连，超声波换能器另一端通过载荷传感器(4)与液压或气压装置(5)相连，液压或气压装置安装在车床刀架上；超声冲击滚压装置与车削配合加工的组装结构是，进行车削及超声冲击滚压表面处理时，超声冲击滚压装置(6)与车削刀头(7)安装在同一车床刀架(8)上，但距车轮(9)的旋转中心距离有一定不同；进行超声冲击滚压表面处理前，要调整超声冲击滚压触头与车削刀头的相对位置，超声冲击滚压触头的位置位于车轮辐板已车削部位内部，以便对已车削部位进行超声冲击滚压处理。