[发明专利]一种钢铝复合列车车轮制造及装配方法

说明书

本发明公开了一种钢铝复合列车车轮制造及装配方法：(1)切割铝合金厚板得到圆柱形坯料；(2)将铝合金坯料放置在电阻炉中进行加热保温，保温完成后立即对铝合金坯料进行第一次预变形，得到粗坯；将粗坯水冷至室温；(3)对粗坯在室温下进行第二次预变形，第二次预变形为辊轧变形；(4)对粗坯进行二次加热得到液固混合坯料；(5)将液固混合坯料导入模锻成形模具的型腔，开模得到铝合金轮芯；(6)对铝合金轮芯进行T6热处理；(7)将铝合金轮芯进行机加工；(8)将铝合金轮芯与已制备好的钢制轮箍进行装配，得到钢铝复合列车车轮；(9)对钢铝复合列车车轮进行表面处理和无损检测。本发明降低了钢铝复合列车车轮的制造成本。

技术领域

本发明涉及车轮制造技术领域，特别是涉及一种钢铝复合列车车轮制造及装配方法。

背景技术

近年来我国轨道车辆的高速、重载化程度不断提高，人们对环保和安全性要求的日益苛刻，进一步提高轨道车辆能效显得尤其重要，尤其是车辆转向架系统的轻量化问题。但是，车辆转向架系统的轻量化研究受制于材料的发展和安全的考虑，还处于相对滞后的阶段，面对车体承载结构及内饰等的轻量化技术趋于饱和，转向架系统的轻量化成为了亟待攻克的新方向，尤其是占转向架系统整体重量30％～40％的车轮轮对的轻量化。轨道列车车轮是轨道运输工具中的重要组成部分，是轨道车辆至关重要的部件。

车轮支撑着整个车体的重量，因此，车轮不可能设计成带备用或保护的部件，需要具备绝对可靠性，尤其是车轮强度的设计至关重要。在强度作为基础保障的情况下，从性能优化的角度考虑，耐磨性、抗热裂能力以及抗噪/振动的能力也受到了人们的重点关注。另外，车轮是耗损件，因此其使用寿命和维护成本决定着生产成本的经济性。为了提高这些特性，目前国内外已经进行了相关研究和技术开发。目前，在高铁领域，大多数国家的列车车轮采用整体碾钢车轮，主要包括：锯切-钢坯加热-除磷-预成型-成型-辗轧-压弯冲孔-热处理-粗加工-精加工-检测探伤-注油孔加工-表面处理等工艺步骤，过程复杂。

随着列车的高速化，一方面要求提高机车的牵引功率，另一方面要求实现列车的轻量化。轻质结构材料的应用和零部件结构的优化设计是转向架系统轻量化最有效的途径，也是发展高速列车最重要的关键技术之一。列车车轮的轻量化应满足减重、降噪以及减振等复合功能的需求。车轮作为铁路车辆转向架系统的的主要部件，起到传递轮轨之间垂向力、横向力，为车辆运行提供粘着等作用，存在着超高周疲劳、极端冲击载荷、低噪声、高磨损及高热等特点，因此车轮对材料的要求较高。除了要有足够的强度、韧性、耐磨性外，还必须具有耐擦伤剥离和低运行噪音的特性。为能使车轮轻量化，虽然可以选择减少轮径来实现，但随着轮径的减少，会加大轮轨接触应力，增加轮轨磨耗，并在运行里程相同的条件下，还将会加速轮轴、轴承的疲劳损伤。

专利CN207683235U提出了一种分体式火车车轮，采用凸台斜面结构，包括钢制轮辋和铝合金轮箍，单个车轮减重13.2％。上述设计的技术缺陷是其螺栓连接方式中螺栓受到较大的剪切力。在服役过程中是疲劳失效发生的集中点。而且，如图1所示，现有车轮的制造工艺十分复杂，车轮生产成本过高，能耗和污染也过高，不适合当前绿色发展的理念。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢铝复合列车车轮制造及装配方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低车轮的生产成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种钢铝复合列车车轮制造及装配方法，所述钢铝复合列车车轮包括钢制轮箍和铝合金轮芯，所述铝合金轮芯的外壁与所述钢制轮箍之间形成有凹槽，所述凹槽中固设有卡环；所述制造及装配方法包括以下步骤：

(1)切割铝合金厚板得到圆柱形坯料，并去除所述圆柱形坯料表面的油污；

(2)将所述铝合金坯料放置在电阻炉中进行加热保温，保温的温度范围为430℃～470℃，保温完成后立即将所述铝合金坯料置于预锻模中进行第一次预变形，预变形量控制在30％～50％，得到粗坯；将所述粗坯水冷至室温；