[发明专利]火车车轮摆辗成形方法

说明书

本发明属于轮形件热锻成形领域，具体涉及火车车轮摆辗成形方法。包括以下步骤：a、连铸钢坯切割得到Ф380×432mm的坯料，并加热至1200℃；b、压力机预制坯：坯料在50MN压力机上镦粗、冲孔得到预制坯,此工序要控制预制坯孔径及外径接近摆辗终成形的型腔尺寸；c、摆辗预成形：预制坯在第一台摆辗机上得到预成形坯料，预成形坯料要合理分配辐板、轮毂、轮辋处的金属，以便于在摆辗终成形时，金属能够完全充填模具型腔；d、摆辗终成形：预成形坯料在第二台摆辗机上成形得到火车轮摆辗件。本发明很好的解决了现有火车轮成形方法存在的问题及不足，能提高火车轮尺寸精度，改善同心度，减少切削量，同时不需要大功率的成形设备，改善了工人的劳动环境。

技术领域

本发明属于轮形件热锻成形领域，具体涉及火车车轮摆辗成形方法。

背景技术

火车车轮是铁路车辆重要的行走部件，它在铁路运输中担负着：承担车体重量；传递驱动力、制动力；吸收摩擦热等作用，对铁路车辆的安全运输极为重要。而铁路运输向高速化、重载化方向的发展趋势，对火车车轮的机械性能，形状尺寸精度提出了更高的要求。因此研究新的火车车轮的成形方法，提高火车轮机械性能和质量，对于我国铁路运输事业有重要的意义。

现有火车车轮主要分为铸钢车轮和辗钢车轮。铸钢车轮生产工艺为熔炼-石墨铸型-热处理-机加工，该工艺简单，材料利用率高，但生产的车轮塑性、韧性差，不能满足铁路运输的需求。辗钢车轮的制造方法主要有全模锻法和模锻轧制法。全模锻法是坯料镦粗制坯后，在锻模内将整个车轮直接模锻成形。全模锻车轮机械性能好，车轮形状尺寸精确，且材料利用率高，但是需要大功率的锻压设备，生产率低，没有得到广泛应用。模锻轧制法在世界范围内得到了广泛应用。目前我国马鞍山钢铁公司火车车轮模锻轧制的制造工艺流程为：热钢坯→90MN液压机镦粗、成形→立式轧机轧制→50MN液压机辐板压弯、冲孔。90MN液压机用于镦粗、预成形，车轮轧机用于车轮扩径、辐板延展、轮辋和踏面的形成，50MN液压机用于冲孔、辐板压弯、车轮偏心矫正。此工艺存在以下问题：1.在热钢坯镦粗、预成形过程中需要大功率的压力机；2.轧机轧制过程易产生偏心；3.冲孔压弯水压机下工作台为移动式结构，定位不准确，冲孔时易将轮毂撕裂；4.压弯方式不合理，易造成辐板形状不准确。

上世纪90年代，日本住友金属制钢所在传统的模锻轧制工艺上引进了摆辗机即模锻-轧制-摆辗法，其工艺流程为：热钢坯→90MN液压机镦粗、预成形→立式轧机轧制→摆辗机整形、冲孔。与目前我国的模锻轧制工艺相比，采用摆辗机替代最后工序中50MN辐板压弯、冲孔的液压机，解决了模锻轧制车轮易产生偏心，车轮形状尺寸精度低的问题。但热钢坯在液压机上镦粗、预成形两个工步后，在轧机上主变形，最后摆辗整形、冲孔。由于大变形在摆辗以前就已经完成，进入摆辗机的轮坯形状已经很接近最终形状，摆辗的加工余量很小，未能充分发挥摆辗机效能。2000年马钢公司设计研究院发表论文《摆辗技术在火车轮制造中的应用》，提出一种模锻-摆辗火车轮成形方法，工艺流程为：热钢坯→30MN液压机镦粗、压痕→80MN液压机预成形→摆辗机成形。其工艺特点为不用车轮轧机和最后工序的冲孔、压弯液压机，摆辗机承担车轮扩径、辐板减薄及压弯、冲孔等绝大部分的变形量。以上两种火车轮成形方法预成形工序都需要大吨位的压力机，机器噪声和振动大，工人工作环境差。

2012年中华人民共和国知识产权局公开了名为《采用摆轧成形技术的火车轮坯制造工艺》专利，提出了一种火车轮摆辗成形工艺：热钢锭→压力机镦粗、冲孔→摆轧成形。其工艺特点是热钢坯通过压力机镦粗、冲孔获得带孔的圆板坯料后，未进行预成形，直接一次摆辗成形火车轮。由于车轮摆辗过程金属变形量大，易出现轮毂、轮辋角隅以及轮缘填充不满的情况，形成废品。

发明内容

针对现有火车轮成形方法存在的问题及不足，本发明提供了一种火车轮摆辗成形方法。该成形方法能提高火车轮尺寸精度，改善同心度，减少切削量，同时不需要大功率的成形设备，改善工人的劳动环境。

为达到上述目的本发明提供的技术方案为：火车轮摆辗成形方法，其步骤如下：