铁路货车车轴成型辊锻工艺制造技术

本发明专利技术公开一种用于铁路货车车轴成型辊锻工艺，其只采用辊锻成型而不需要模锻的工艺，本发明专利技术只适用在D1600mm辊锻机及大于D1600mm辊锻机上使用，辊锻的实际咬入角的最大变形处在坯料的二分之一处，即从坯料中间中间分开。先把一端进行四道次辊锻后，再掉过头对另一端的进行四道次辊锻，掉头前的四道次辊锻和掉头后四道次辊锻用的是同一副辊锻模具的辊锻工艺；本工艺解决了方形坯料边长为300mm的尺寸大，重量重的货车车轴由于D1500mm辊锻机的装模宽度不够无法在D1500mm辊锻机上完成的辊锻工艺；避免了现有工艺产生的弯、偏轴现象，这不仅提高货车车轴的生产效率，还大大改变了辊锻件金属特性，提高了承载能力。

Forging process of forming roll for axle of railway freight car

The invention discloses a method for railway truck axle roll forging process, the use of roll forging molding without forging, the invention is only suitable for use in the D1600mm roll forging machine and roll forging machine is more than D1600mm, the maximum deformation of the actual bite angle of roll forging in 1/2 blank, namely from the blank the middle part in the middle. The end of four roll forging, and then turned to the other end of the four roll forging, turning the four roll forging and turn after the four roll forging is used in roll forging process with a pair of roll forging die; this technique solves the square blank side is 300mm the size of a large, heavy heavy truck axle roll forging die for D1500mm roll forging machine width is not complete in D1500mm roll forging machine; avoids the process of bending and axial deviation phenomenon, which not only improve the axle production efficiency, but also greatly changed the roll forging metal characteristics, improve the bearing capacity.

【技术实现步骤摘要】
铁路货车车轴成型辊锻工艺
一种用于铁路货车车轴成型辊锻工艺，尤其是在整个锻造过程中，不需要模锻且只采用四道次辊锻，在辊锻过程中通过在中间选取咬入口位置和掉头达到同一副模具两次运用的辊锻成型的锻造工艺。
技术介绍
铁路货运行业近年来积极推进重载提速，以缓解铁路运载能力的不足。而铁路货车车轴是铁路货车车辆行走部分最重要的部件，承受着车辆的自重和载荷，在列车运行和停车时还承受冲击力和制动力，在高速和重载的状态下受力情况就更为复杂，同时出于安全上的考虑，对货车车轴有着更为严格的技术要求。因此除了在原材料和锻后热处理上充分注意保证满足其技术要求外，在成型工艺上铁路货车车轴必须经过轧制和锻造两次塑性变形过程，以达到成型至所需形状和提高其力学性能的双重目的。目前现有的铁路货车车轴的锻造工艺主要有两种：第一种是自由锻工艺，设备通常用水压机，如业内原来的车轴锻造工艺，或下拉式快锻液压机，早期的自由锻锤锻造工艺已经很少被采用，此工艺生产效率极低，劳动强度极大，几乎被淘汰；第二种工艺是径向锻造(或称精锻)工艺，设备通常选用大型数控的径向锻造机，代表性的是径向锻造机精锻工艺。目前现有的这两种工艺存在的缺陷：1)铁路货车车轴在锻造过程中，要求操作机钳口应始终保持与锻轴同心和随动，保证锻造的车轴不产生弯曲。原使用的操作机在锻造过程中无上下动作，因此生产中产生的弯、偏轴数量较多。2)该压力机为老式三梁四柱结构，四柱受力很难均衡。由于“水击”现象导致机体的高压管道经常扯断，同时还造成管道泄漏，需要大量补充乳化液，为了维持连续生产，有时应急用未经过乳化的自来水补充，导致液压管道严重腐蚀，并引起泄漏和补充自来水的恶性循环。3)由于原水压机对活动横梁压下量无控制手段，供应上为了保证锻轴径向尺寸不得不靠上下模具的闭合来保证锻轴径向尺寸，锻轴过程中上下模具频繁的闭合来保证锻轴径向尺寸，锻轴过程中上下模具频繁的闭合而引发的致命的问题：当模具闭合的瞬间水压机所承受的载荷为极限载荷，致使主机地脚松动，机体产生严重的晃动，这些问题已严重影响车轴的正常生产。在专利ZL201110124547.9中曾经采用四道次掉头辊锻，但是存在缺点，(1)在掉头辊锻处由于实际咬入口最大变形处的位置没固定，易在不同道次之间错位，辊锻件在掉头处出现折叠现象，降低车轴的承载能力；(2)辊锻过程中采用圆坯料，由于火车车轴属于超长辊锻件，采用圆(料)-椭圆-圆的辊锻模式，实际变形是在第一道次和第二道次，第三道次和第四道次属于整形过程，在辊锻过程中易发生扭转出现不稳定现象，致使整个辊锻过程结束后货车车轴出现弯曲现象；(3)此专利技术的下料尺寸为φ250mm，而车轴锻件的承载部位也是φ250mm，由此可见承载部位在整个辊锻变形中没有发生变形，承载部位强度没有提高。(4)且只适用D1500mm的辊锻机完成，对于坯料大于φ250mm的坯料且变形较大的辊锻件，四道次辊锻模具的总宽度超出D1500mm的装模宽度。为解决以上问题，①本专利技术采用方形坯料辊锻，L为方形坯料的边长，方形坯料不但在辊锻中变形量大，使辊锻件的结构组织性能进一步的提高，而且有利于确保最大变形处4的位置始终在坯料长度的中间处(坯料长度二分之一)，而刚开始咬入部位4′在不同道次是出于不同位置，这由L1′，L2′，L3′，L4′的长度决定，以实际咬入口最大变形处4为基准；在第一道辊锻过程中实际咬入口最大变形处4的位置，且使L1＝590.5mm+L1′，在第二道辊锻过程中实际咬入口最大变形处4的位置，且使L2＝590.5mm+L2′，在第三道辊锻过程中实际咬入口最大变形处4的位置，且使L3＝590.5mm+L3′，在第四道辊锻过程中实际咬入口最大变形处4的位置，且使L4＝590.5mm+L4′，这保证了辊锻过程中实际咬入口最大变形在每道次中都是从坯料中间开始，从避免因不同道次错位而在掉头处出现折叠现象。②采用方(料)-椭圆-方-椭圆-圆的辊锻模式，椭圆进入方形型槽由于接触面大在辊锻过程中比较稳定，不易出现扭转现象，避免了货车车轴出现弯曲现象。③本专利技术为提高承载部位的强度，在承载部位经过两道次辊锻变形。④本专利技术采用方形坯料且边长(L)为300mm，由于变形量较大，需要辊锻模具宽度加大，四道次辊锻模具宽度尺寸之和超出D1500mm的装模宽度，而目前国内最大规格辊锻机只有D1600mm，本专利技术的辊锻模具只能安装在D1600mm辊锻机上。⑤本专利技术车轴中间段(图中标号x)采用四道次辊锻变形，第一道车轴中间段的延伸系数为λz1，第二道车轴中间段的延伸系数为λz2，第三道车轴中间段的延伸系数为λz3，第四道车轴中间段的延伸系数为λz4，且λz1＝λz2＝λz3＝λz4＝1.2，为保证辊锻过程中不发生扭转现象，在车轴中间段第二道次辊锻中辊成方形截面边长为Lz，且Lz＝261.9mm；货车车轴悬臂端(图中标号11)采用四道次辊锻变形，第一道车轴悬臂端的延伸系数为λd1，第二道车轴悬臂端的延伸系数为λd2，第三道车轴悬臂端的延伸系数为λd3，第四道车轴悬臂端的延伸系数为λd4，且λd1＝λd2＝λd3＝λd4＝1.3，为提高悬臂端的强度和辊锻过程的稳定性在第二道次辊锻中辊成方形截面且Ld＝236.8mm；货车车轴承载部位(如图中标号1)采用两道次变形，且两道次延伸系数不等，车轴承载部位第一道的延伸系数为λc1，车轴承载部位第二道的延伸系数为λc2，且λc1＝1.33，λc2＝1.25，目的是提高承载部位的承载能力。总之对于在后半段辊锻(图中标号6)之后，再掉过头来辊锻前半段(图中标号5)，并且前半段与后半段是用同一副辊锻模具，这种辊锻工艺不仅能解决咬入口处的折叠问题，这比在一般辊锻工艺中不仅减少模具成本，而且起到简化辊锻工艺的作用，由于四道次都均等的参与变形，使承载部位的承载能力得到提高；本专利技术采用方料辊锻，改变承载部位的结构和组织性能，使承载能力增强；不仅克服了上述传统工艺的缺陷，还减少劳动人员，容易实现机械化生产，不仅提高劳动效率，还节约劳动成本。由于铁路货车车轴本身的重量很重而且长度又特别长、承载部位要求承载能力强等特点，对于铁路货车车轴的锻造工艺坯料采用方形截面(L≥300mm)且实际咬入口最大变形是从中间开始，且掉头辊锻后用同一副辊锻模具成型的辊锻工艺目前还未见文件资料记载。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于铁路货车车轴成型的工艺，其只采用辊锻工艺，即在整个锻造过程中只采用辊锻成型且采用四道辊锻模具而不需要模锻成形的工艺，货车车轴采用方型坯料，在辊锻过程中实际咬入口的最大变形处在坯料中间位置，且车轴的中间段四道次辊锻均参与变形，并且在第二道次辊成方形截面，四道次延伸系数相等；悬臂端四道次辊锻均参与变形，并且在第二道次辊成方形截面，四道次延伸系数相等；承载部位两道次变形，且两道次延伸系数不等；先把后半段经过四道次辊锻之后，再掉过头辊锻的前半锻，前半段和后半段用的是同一副辊锻模具，且前半段和后半段在各道次辊锻中对应的长度相等，是采用掉头辊锻且用同一副辊锻模具的工艺。整个锻造过程中只采用四道辊锻模具辊锻成型而不需要模锻；货车车轴采用方型坯料(L≥300mm)，车轴中间段四道次辊锻均参与变形，且λz1＝λz2＝λz3＝λz4＝1.2，在第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铁路货车车轴成型的工艺，其只采用辊锻工艺，即在整个锻造过程中只采用辊锻成型且采用四道辊锻模具而不需要模锻成形的工艺，货车车轴采用方型坯料，在辊锻过程中实际咬入口的最大变形处在坯料中间位置，且车轴的中间段四道次辊锻均参与变形，并且在第二道次辊成方形截面，四道次延伸系数相等；悬臂端四道次辊锻均参与变形，并且在第二道次辊成方形截面，四道次延伸系数相等；承载部位两道次变形，且两道次延伸系数不等；先把后半段经过四道次辊锻之后，再掉过头辊锻的前半锻，前半段和后半段用的是同一副辊锻模具，且前半段和后半段在各道次辊锻中对应的长度相等，是采用掉头辊锻且用同一副辊锻模具的工艺。

【技术特征摘要】
1.一种用于铁路货车车轴成型的工艺，其只采用辊锻工艺，即在整个锻造过程中只采用辊锻成型且采用四道辊锻模具而不需要模锻成形的工艺，货车车轴采用方型坯料，在辊锻过程中实际咬入口的最大变形处在坯料中间位置，且车轴的中间段四道次辊锻均参与变形，并且在第二道次辊成方形截面，四道次延伸系数相等；悬臂端四道次辊锻均参与变形，并且在第二道次辊成方形截面，四道次延伸系数相等；承载部位两道次变形，且两道次延伸系数不等；先把后半段经过四道次辊锻之后，再掉过头辊锻的前半锻，前半段和后半段用的是同一副辊锻模具，且前半段和后半段在各道次辊锻中对应的长度相等，是采用掉头辊锻且用同一副辊锻模具的工艺。2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，整个锻造过程中只采用四道辊锻模具辊锻成型而不需要模锻。3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，货车车轴采用方型坯料(L≥300mm)，车轴中间段四道次辊锻均参与变形，且λz1＝λz2＝λz3＝λz4＝1.2，在第二道次辊锻中辊成方形截面且Lz＝261.9mm。4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，货车车轴悬臂端四道次辊锻均参与变形，且λd1＝λd2＝λd3＝λd4＝1.3，在第二道次辊...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡福荣，张浩，杨勇，卜文学，唐林，王凯，
申请(专利权)人：北京机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11