用於軌道輪對的防護覆層和塗敷方法

2023-07-20 19:21:21 2

專利名稱：用於軌道輪對的防護覆層和塗敷方法
技術領域：
本發明總體上涉及軌道輪對，既涉及用於驅動的輪對，又涉及用於負重的輪對(wheel sets for freight),且具體涉及保護它們的金屬表面以防止腐蝕和外部物體的撞擊。
背景技術：
通常，術語「軌道輪對」是指由形成軌道機車車輛的一部分的兩個車輪、對應的軸或車軸、以及任何傳動和制動部件組成的組件。軌道輪對準確地說由於其功能而成為軌道車輛的與軌道直接接觸的部分。沿著軌道，通過的列車可能遭遇特別嚴峻的環境和機械條件，其會不利地影響它們的輪對的結構強度。例如，沿著軌道所遵循的路徑，空氣溼度和溫度可能大幅變化。此外，軌道輪對可能易於被通常沿著軌道存在的道渣擊中；事實上，由於通過的列車所產生的湍流，一部分道渣被吸入車輪之間並被推向輪對的金屬表面。在以超過250km/h的高速行駛的列車的情況下，道渣撞擊輪對表面的力不僅導致輪對上通常作為覆層存在的防護漆的局部去除、而且導致金屬的擦傷。這增加了表面腐蝕的發生並使在輪對金屬中形成疲勞裂縫的可能性最大化，所述裂縫由於通常作用在輪對上的長期的機械應力而擴展並可能引起不希望和嚴重的結構失效。為了減少此類危險狀況的發生，因此需要保護自由表面一也就是車軸和車輪的未鍵連接到其它構件(制動盤、套管、減速器)或與其接合且因此更多地暴露於外界的那些區域一以防止腐蝕和機械攻擊。為此`，已經建議能夠保護金屬表面以防止腐蝕和由於諸如道渣的外界物體而引起的撞擊的漆，漆被塗敷到車軸和車輪兩者的表面上。但是，這些漆並非始終有效，尤其是在典型地在現代高速列車的特定密度的撞擊的情況下，或在特別不利的大氣條件下。實際上，隨著高速軌道線路的發展，越來越需要提供一種能在所有時候以及在所有工況下都確保輪對的充分防護的覆層。在軌道領域以外的領域中已建議了一些解決辦法，但這些解決辦法如將介紹的那樣不適合於輪對的防護，尤其是當後者用於涉及高速列車的應用時。例如，專利申請GB-A-2225737記載了一種用於將防腐蝕覆層塗敷到諸如機動車輛的輪緣等由鋁或鋁合金製成的表面上的方法，其中首先用一層第一漆、即底漆覆蓋金屬表面，底漆具有促進覆層的其它層的粘附的功能；利用加熱來硬化底漆，且然後將一層噴漆塗敷到其上以提供對UV射線的抵抗。底漆本身是基於丙烯酸的噴漆。國際專利申請W02008/070077記載了一種用於塗敷到機動車輛的底部的防護覆層。該覆層包括以「溼壓溼(wet-on-wet) 」的方式、也就是在各層乾燥前塗敷到彼此之上的丙烯酸底漆和一個基於苄胺與1，6己二異氰酸酯的化合物的層。所有形成覆層的層被同時硬化。上述傳統覆層不適於有效地塗敷到軌道輪對上，這是因為後者的工況一般比機動車輛的工況嚴峻很多。例如，軌道輪對在如北歐國家中出現的-40° C與如地中海國家中出現的+35° C之間變化的工作溫度下操作。此外，在制動盤區域內，輪對的覆層暴露於在列車的制動期間可容易地超過100° C的溫度。因此，很明顯，軌道輪對必須被有效地保護以防止在極端溫度下的腐蝕以及冰和道渣的撞擊。在高速下，道渣和冰在輪對上的撞擊與鋼質子彈的撞擊相當。上述傳統覆層往往在高於70° C的溫度下軟化，且因此不具有諸如在輪對數十年的工作壽命期間可能遭遇的所有工況下都確保對輪對的充分保護的特性。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提出一種覆層，其在塗敷到軌道輪對的自由表面——也就是未鍵連接到其它部件、未與其它部件接合或接觸的表面——上時能夠確保在-40° C至+150° C的範圍內的溫度下有效地保護車輪和車軸以防止腐蝕及高速行進的外界物體——例如與具有400Vickers的表面硬度、32mm的直徑和等於105°的末端斜角(splayangle of the tip)的鋼質子彈相當的物體-的撞擊。此目標藉助一種根據權利要求1的用於防腐蝕和撞擊的覆層來實現，所述覆層被特別設計用於軌道輪對，由至少三個疊置的不同漆層組成，其中第二層和第三層的漆也包括增強纖維。

有利地，第二層的漆、即中間層的漆提供對第三層、S卩外層的漆的充分彈性支承，其進而非常耐道渣和冰的撞擊。當覆層完全發揮作用時，第三層的表面硬度最大；因此，該層確保充分抵抗通常由道渣撞擊軌道輪對的常規覆層所造成的破裂和剝落。第二層精確地說由於其處於底漆與第三層之間的中間位置而具有高彈性的特性；換言之，覆層的中間層充當彈性墊以吸收由於道渣或冰的撞擊而施加到第三層上的局部變形。本質上，根據本發明的覆層的特徵在於既具有對於耗散撞擊力特別有用的良好的彈性度，又具有最佳的韌性和抗剝落和破裂的性能；因此，覆層在不利的大氣條件和極猛烈的撞擊下也確保對軌道輪對的保護。實驗室試驗已確認的是，該覆層在-40° C至+150° C的溫度範圍內有效地保護軌道輪對的金屬表面。為此，根據標準EN13261進行撞擊試驗；此外，設置有根據本發明的覆層的軌道輪對成功地通過了耐久和疲勞試驗。該覆層在其溫度達到並超過70° C時不軟化。特別地，根據本發明的覆層包括與相關輪對的金屬表面直接接觸的至少一個第一層漆、由另一種漆組成的例如暴露於大氣的至少一個第三外層、以及位於第一層與第三層之間、由又一種漆組成的至少一個中間層。第一層包括促進其它覆蓋層粘附至金屬表面同時保護金屬以防止腐蝕的第一漆。優選地，第一漆是基於環氧樹脂的漆。例如，可以採用通常用於航空業中以覆蓋飛行器螺旋槳的任何底漆。例如，合適的底漆可以品名40-P1-2CF Metal Adhesion PrimerGreen購得。優選地，根據本發明的覆層的第一層的厚度介於5 y m到20 y m之間、且更優選地落在10-15 iim的範圍內。根據本發明的覆層的第二層包括第二漆，其不同於第一漆，由摻有增強纖維的環氧樹脂型、胺催化的漆組成。例如，適於該目的的漆可以品名15-F4-HTP Epoxy AerospaceHT Primer 購得。優選地，根據本發明的覆層的第二層的厚度介於1500 U m到4000 U m之間、且更優選地落在2500-3500 u m的範圍內。根據本發明的覆層的第三層包括第三漆，其也是摻有增強纖維的基於環氧樹脂、胺催化的漆。例如，適於該用途的漆可以品名25-F4-HTF Epoxy Aerospace HT Finish購得。優選地，根據本發明的覆層的第三層的厚度介於1500 ii m到4000 U m之間、且更優選地落在2500-3500 u m的範圍內。優選地，每一層漆都在液態下塗敷；更優選地，每一層漆都是自硬化的。優選地，增強纖維是合成的，例如為玻璃纖維。更優選地，玻璃纖維的長度落在0.5至2. Omm的範圍內。本發明的另一個目標是提供一種用於將防護覆層塗敷至軌道輪對的方法，所述防護覆層在所述輪對的所有使用條件下都有效。因此，根據本發明的第二方面，本發明涉及根據權利要求6的方法，其用於將防護覆層塗敷至軌道輪對的自由金屬表面，所述軌道輪對由鍵連接到同一個車軸上的兩個車輪組成。特別地，該方法包括以下述時間順序執行的步驟a)預處理待覆蓋的表面以便對其進行清潔； b )將至少一 個第一層塗敷到所述表面上以促進覆層的其它層的粘附，所述第一層由第一漆組成，接著進行第一層的衰退(fading)和乾燥；c)將至少一個第二層塗敷到第一層上，所述第二層由基於環氧樹脂的第二漆組成、添加有增強纖維，接著進行該第二層的衰退和乾燥；d)將至少一個第三層塗敷到第二層上，所述第三層由基於環氧樹脂的第三漆組成、添加有增強纖維，接著進行該第三層的衰退和乾燥。因此，第二層在第一層已硬化(完全衰退並乾燥)之後被塗敷到第一層上，並且第三層在第二層已完全硬化之後被塗敷到第二層上。漆不是溼壓溼地塗敷的，即它們並非塗敷到尚未完全乾燥的層上。


然而，本發明的更多細節將從下文參照附圖提供的描述變得明顯，在附圖中，唯一的圖顯示了設置有覆層的軌道輪對的示意圖。
具體實施例方式在所述圖中，示意性地示出了用於軌道車輛的輪對10和相關的防護覆層11。該輪對包括一對車輪12，其藉助車軸13彼此連接，制動系統的盤14和/或任何傳動系統可以被鍵連接到所述車軸13上。防護覆層11可被塗敷到車軸和各車輪的所有表面上，或僅被塗敷到車軸和車輪的自由表面上——即未鍵連接到其它部件上、未與其它部件接合或接觸的那些表面，即僅塗敷到實際暴露於環境條件和撞擊的表面上。根據本發明的防護覆層11包括第一層A、第二層B和第三C，其分別由以下產品組成層A :促進粘附的底漆，例如在航空業中用於塗覆飛行器螺旋槳的底漆。例如，合適的底漆以品名 40-P1-2CF Metal Adhesion Primer Green 銷售。層B :無毒、基於環氧樹脂、胺催化的漆，其由增強纖維增強。例如，合適的漆以品名15-F4-HTP Epoxy Aerospace HT Primer銷售；增強纖維在塗敷到層A上之前與液態的漆混合。層C :無毒、基於環氧樹脂、胺催化的漆，其由增強纖維增強。例如，合適的漆以品名25-F4-HTF Epoxy Aerospace HT Finish銷售；增強纖維在塗敷到層B上之前與液態的漆混合。此外，特別地，用於形成層B和C的產品結合了增強纖維，所述增強纖維優選但不僅僅是長度落在0. 5至2. Omm的範圍內的玻璃纖維——其形成能夠使覆層在寬的溫度範圍內更堅韌和更堅固的結構。用於層A、B和C的起始產品處於液態下並這樣塗敷到待保護的表面上。防護覆層11使用以下方法形成1.準備覆層被塗敷到其上的金屬表面，準備過程涉及a.第一次清洗表面(即，使用浸有硝基稀釋劑的清潔布)；b.用砂紙擦拭表面(即，使用具有80-100的粒度的砂紙)；c.第二次清洗表面(即，使用浸有硝基稀釋劑的清潔布);d.乾燥表面；

2.根據以下步驟製備並塗敷由40-P1-2CF Metal Adhesion Primer Green組成的層A:a.通過以適當的體積比(即，2 :1，然後3 :2)仔細地混合基本組分來製備該產品；b.塗敷期望厚度(即，10 Pm)的一層產品；c.使產品衰退(S卩，在+25° C的溫度下持續20分鐘)；d.乾燥產品(SP，在60° C的溫度下持續90分鐘)；3.根據以下步驟製備並塗敷由15-F4-HTP Epoxy Aerospace HT Primer組成的層B a.通過以適當的體積比(即，100 56)仔細地混合基本組分來製備該產品；b.塗敷期望厚度(SP，2800 u m)的一層產品；c.使產品衰退(S卩，在+25° C的溫度下持續20分鐘)；d.乾燥產品(S卩，在60° C的溫度下持續90分鐘)；4.根據以下步驟製備並塗敷由25-F4-HTF Epoxy Aerospace HT Finish組成的層C a.通過以適當的體積比(即，100 56)仔細地混合基本組分來製備該產品；b.塗敷期望厚度(S卩，2800 u m)的一層產品；c.使產品衰退(S卩，在+25° C的溫度下持續20分鐘)；d.乾燥產品(S卩，在60° C的溫度下持續90分鐘)。在得到的多層防護覆層中，層B的基本功能是為覆層提供彈性以便促進對由於異物撞擊軌道輪對而產生的能量的吸收和耗散。層C執行保護下方的層A和B以防剝落和開裂的功能。在最後一個塗敷步驟結束時，除了在-40° C到+150° C之間的溫度範圍內的穩定的機械特性外，所獲得的彈性度和表面抵抗力還為防護覆層提供了在上述溫度範圍內耐受具有高撞擊力(無疑地高達12J及更高，與具有400VickerS的表面硬度、32mm的直徑和105°的末端斜角的鋼質子 彈相當)的機械撞擊的能力。
權利要求
1.一種用於軌道輪對(10)的金屬表面的至少一部分的防護覆層，所述軌道輪對(10)包括通過車軸(13)剛性地連接的一對車輪(12)，所述覆層包括與待覆蓋的所述金屬表面直接接觸的至少一個第一層(A)，其由促進所述覆層的其它層的粘附的第一漆組成；至少一個第二中間層(B)，其由基於環氧樹脂的第二漆組成；以及至少一個第三外層(C)，其由基於環氧樹脂的第三漆組成，其中所述第二漆和第三漆摻有增強纖維。
2.根據權利要求1的防護覆層，其中，添加至所述第二層和第三層的漆的所述增強纖維是長度落在從0. 5至2. Omm的範圍內的玻璃纖維。
3.根據權利要求1或2的防護覆層，其中，覆蓋層(A、B和C)被塗敷到車軸和每個車輪的所有表面上。
4.根據權利要求1或2的防護覆層，其中，覆蓋層(A、B和C)僅被塗敷到車軸和車輪的自由表面上，所述自由表面基本上是暴露於腐蝕和外界物體的撞擊的表面。
5.根據前述權利要求中任一項的防護覆層，其中，形成各覆蓋層的漆最初處於液態。
6.一種用於特別是向軌道輪對的金屬表面塗敷防腐蝕和撞擊的防護覆層的方法，包括以下步驟 a)預處理待覆蓋的表面以便對其進行清潔； b)將至少一個第一層(A)塗敷到所述表面上以促進覆層的其它層的粘附，所述第一層由第一漆組成，接著進行第一層的衰退和乾燥； c)將至少一個第二層(B)塗敷到第一層(A)上，所述第二層由基於環氧樹脂的第二漆組成、添加有增強纖維，接著進行該第二層的衰退和乾燥； d)將至少一個第三層(C)塗敷到第二層上，所述第三層由基於環氧樹脂的第三漆組成、添加有增強纖維，接著進行該第三層的衰退和乾燥。
7.根據權利要求6的方法，其中，步驟a)還包括 -第一次清洗所述表面； -用砂紙擦拭所述表面；以及 -第二次清洗所述表面並然後進行乾燥。
8.根據權利要求6和7的方法，其中，第一覆蓋層(A)優選具有10y m的厚度並在約25。C的溫度下衰退20分鐘，接著在約60° C的溫度下乾燥約90分鐘；所述第二層(B)優選具有2800 iim的厚度並在約25° C的溫度下衰退20分鐘，接著在約60° C的溫度下乾燥約90分鐘；所述第三層(C)優選具有2800 u m的厚度並在約25。C的溫度下衰退20分鐘，接著在約60° C的溫度下乾燥約90分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種用於防腐蝕和撞擊的覆層，其被特別設計用於軌道輪對，包括至少三個疊置的、由不同漆組成的層。第二層和第三層的漆還包含增強纖維。有利地，第二層漆、即中間層提供用於第三層漆、即外層的充分彈性支承，其進而非常耐道渣和冰的撞擊。
文檔編號B05D7/00GK103068937SQ201180041467
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者S·切爾韋洛, D·薩拉 申請人:盧基尼Rs公司