CN102933329A - 用于制造轮轴、尤其是用于铁路车辆的轮轴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造轮轴、尤其是用于铁路车辆的轮轴的方法，所述轮轴带有中空的轴体（1），所述轴体（1）形成了相对于加厚的轴承座（2）缩窄的用于接收车轮的轴端部（3）且轴端部（3）的内径与轴承座（2）之间的加宽内径相比更小，其中轴体（1）的外部形状通过锻造形成。为避免车削加工，本发明建议使用带有用于轴体（1）的加宽内径的成型部分（15）的锻造芯（13）在轴向上逐步地锻造具有至少一个对应于轴体（1）的加宽内径的内径的中空的锻造坯（8），然后用于加宽内径的成型部分（15）从中空的锻造坯（8）的一端拉出，且借助于带有用于锻造坯（8）的较小内径的成型部分（14）的锻造芯（13）来锻造锻造坯（8）的具有较小内径的尚未锻造的部分。

Description

用于制造轮轴、尤其是用于铁路车辆的轮轴的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造轮轴、尤其是用于铁路车辆的轮轴的方法，所述轮轴带有中空的轴体，所述轴体形成了相对于加厚的轴承座缩窄的轴端部以用于接收车轮，且轴端部的内径与轴承座之间的加宽内径相比更小，其中轴体的外部形状通过锻造形成。

背景技术

为可借助于超声波检测铁路车辆的轮轴，其中可引入超声探头的中空轴体是必需的。为可承担轴载荷，轴体提供有加厚的轴承座，所述轴承座相对于用于接收车轮的轴端部缩窄。为降低重量，在轴承座之间要求中空轴体有加宽的内径，这导致对轴体的车削孔加工。这也适用于如下情况，即此轴体在打孔前通过锻造过程制造。但轮轴的车削加工是昂贵的，且可能出现如下风险，即由于取决于车削加工的表面结构的刻槽效应（Kerbwirkung）而使得轮轴存在耐久性方面的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种前述类型的、用于制造轮轴、尤其是用于铁路车辆的轮轴的方法，使得可实现有利的无车削的轴体加工。

此技术问题这样地解决，即，使用带有用于轴体的加宽内径的成型部分的锻造芯在轴向方向上逐步地锻造具有至少一个对应于轴体的加宽内径的内径的中空的锻造坯，然后把用于加宽内径的成型部分从中空的锻造坯的一端拉出，并借助于带有用于锻造坯的较小内径的成型部分的锻造芯来锻造锻造坯的具有较小内径的尚未锻造的部分。

从中空的锻造坯开始，得到了通过对内部形状和外部形状的锻造来制造中空的轴体的有利的前提条件。一方面对应于轴端部的内径且另一方面对应于两个轴承座之间的加宽内径的至少一个锻造芯的成型部分允许锻造带有相对于其直径缩窄的空腔的轴体，如果在锻造带有加宽内径的轴体部分之后，为此所使用的锻造芯的成型部分从锻造坯拉出直至使得用于加宽内径的此成型部分处于锻造坯外，使得在端部可借助锻造芯的与较小内径匹配的成型部分锻造至少轴端部，从所述轴端部此将用于较大内径的成型部分拉出。

如果首先仅锻造带有较大内径的轴体的部分，则必须然后在轴体的对置的端部锻造两个轴端部，这导致与较小的内径匹配的成型部分的特殊的芯。但有利的情况是，通过使用带有两个对应于轴体的不同内径的成型部分的锻造芯，从一端起向另一端逐步地锻造中空的锻造坯。此锻造芯因而实现了首先通过阶梯形锻造芯锻造带有连接在其上的加厚的轴承座的轴端部，也即通过锻造芯和锻造坯相对于锻造工具的相对进给运动实现。在两个轴承座之间带有加宽内径的轴体部分的随后锻造需要锻造坯和锻造芯之间的相对轴向运动，如果锻造芯的用于加宽内径的成型部分的轴向长度短于带有加宽内径的轴体部分的轴向长度。为最后锻造第二轴端部，将锻造芯从锻造坯拉出直至只有具有与轴端部的内径匹配的外径的成型部分在进一步的加工中接合锻造坯，使得为锻造此轴端部在阶梯形的锻造芯的缩窄的成型部分上形成了相应的支承。从加宽的内径向此最后锻造的轴端部的内径的过渡由于在内径区域内无支承而很大长度上作为自由材料流出现。但过渡区域的自由成型既不对于承载能力也不对于借助于超声波的轮轴检测起作用。

锻造坯可例如由实心材料通过以已知的方式打孔来制造，其中在打孔时锻造带有较大外径的加厚的轴承座，然后将以此方式制造的锻造坯以根据本发明的方法锻造出轴体。但也可使用压制的空心体或无缝管作为锻造坯。一般压制的空心体可容易地被提供以足以形成加厚的轴承座的壁厚，而对于无缝管较大的壁厚有困难。由此原因，可有利的是锻造坯在锻造前在加厚的轴承座的区域内被镦粗。这种在加厚的轴承座的区域内的镦粗的优点是在此轴承座外的区域内要求的锻造变形更低。

为锻造变形而被加热的锻造坯倾向于结垢。在锻造外表面时进行独立的除垢，而结垢可在随后的中空的轴体的内部区域内导致对于轮轴的空腔的表面质量的影响。为避免此缺点，中空的锻造坯的内表面可在锻造前除垢，例如借助于可引入到中空的锻造坯内的形成为刷或带有用于机械去除垢层的刮刀的芯来除垢。为支持除垢，也将高压水喷入中空的锻造坯内，且有利地通过除垢芯喷入。通过对中空的锻造芯的内表面的除垢，但仍未避免在锻造过程期间重新结垢的风险。由此原因，通过锻造芯将防止结垢的保护剂引入到锻造坯的空腔内。作为保护剂，可使用保护气体或保护液体。但也可将抑制进一步结垢的合金层或涂层施加在锻造坯的内表面上。

如果锻造坯的空腔在锻造过程中在端侧至少基本上被封闭，则能以简单的方式避免通过锻造芯引入的保护剂从锻造坯的空腔的逸出，以此在抑制结垢方面可实现有利的方法条件。

附图说明

下面结合附图详细描述根据本发明的方法。在附图中：

图1在简化的纵截面中示出了待制造的轮轴，

图2在部分剖开的示意性侧视图中示出了用于执行根据本发明的用于制造图1所示轮轴、尤其是用于铁路车辆的轮轴的方法的锻造设备，和

图3至图6在示意性纵截面中以截面示出了在锻造工具的两侧处的两个夹头之间的区域内的、处于不同的工作位置的这种锻造设备。

具体实施方式

如在图1中可见，待锻造的轮轴具有贯通的中空的轴体1，所述轴体1带有两个加厚的轴承座2和相对于此轴承座2缩窄的用于接收车轮的轴端部3。在两个轴承座2之间的具有相对于轴承座2减小的外径的轴体部分4形成了圆柱形空腔5，所述空腔5带有相对于轴端部3的圆柱形空腔6的内径加宽的内径。

图示的用于制造用于铁路车辆的带有图1所示轴体1的轮轴的设备包括根据图2以常规方式相互成对对置的锻造工具7，例如具有锻锤的形式，管形的锻造坯8在同时围绕它们的轴线旋转的情况下输送通过所述成对对置的锻造工具之间，以便加工它们。为此目的，在锻造工具7的两侧处提供了夹头9、10，所述夹头9、10各在一个壳体11内以可旋转的方式支承，且可借助于壳体11沿引导床12运行。用于夹头9、10的间歇旋转传动件为清楚起见并未示出。

在用于夹头9的壳体11内以可轴向调节的方式支承阶梯形的锻造芯13，所述锻造芯形成了具有与轴端部3的内径相对应的外径的端侧成型部分14和连接在其上的用于轴体部分4的加宽的圆柱形空腔5的成型部分15。对置的夹头10也与可轴向调节的芯16相关，所述芯16用于中空的锻造坯8的内表面的除垢且例如携带了刷头17，所述刷头17另外可装配有未示出的喷嘴，以向中空的锻造坯8的内表面施加以高压水以支持对于锻造坯8的内表面的除垢。

为锻造图1所示的轴体1，使用了中空的管形的锻造坯8，所述锻造坯8在所选择的实施例中具有与轴体1的轴承座2的尺寸匹配的外径，而带有相应的壁厚。此锻造坯8在相应地加热到预先给定的锻造温度之后被夹在夹头9内，且轴向地向对置的夹头10前移，以借助于刷头17对其内表面进行除垢，所述夹头17在芯16上被推入到中空的锻造坯8内，如在图2中通过箭头所示。在优选地通过喷入高压水支持的除垢过程之后，将刷头17从锻造坯8中拉出，且将阶梯形的锻造芯13引入到锻造坯8内以锻造与夹头9对置的轴端部3。在图3中，图示了用于锻造轴端部3的此锻造芯位置。通过锻造坯8的间歇性旋转和通过接收夹头9的壳体11沿引导床12的相应的锻造进给，因此与夹头9对置的轴端部3可在锻造芯13的成型部分14上被锻造，以在锻造芯13相对于锻造坯8的相对位置不改变的情况下锻造相连接的轴承座2。

连接在轴承座2上的带有加宽的圆柱形空腔5的轴体部分4的锻造要求降低锻造坯8的外径。锻造芯16的确定了加宽的空腔5的内径的成型部分15在此相对于锻造区域被固定，这在锻造坯8的通过夹头9的轴向锻造进给中导致了对应于锻造进给的锻造芯13的回抽，以使得锻造坯8在锻造过程期间可支承在锻造芯13的成型部分15上。根据图4，可在轴体部分4锻造之后在轴体1的两个轴承座2之间锻造更靠近夹头9的轴承座2，具体是通过锻造芯13的成型部分15进行，如从图5中可见。至少对此锻造过程夹头10必须负责对于锻造坯8的进给驱动，以使锻造工具7能够不受阻碍地通过夹头9插入。

但为最后锻造轴端部3，锻造芯13的成型部分15应完全地从锻造坯8拉出，因此使剩下的轴端部3可通过缩窄的锻造芯15的成型部分14锻造。在图6中图示了此变形步骤。与在与夹头9对置的侧上的轴端部3不同，从轴体部分4的加宽的空腔5到夹头9的侧上的轴端部3的空腔6的过渡通过基本上自由的材料流动形成。但这本身不导致对于轮轴的承载能力和超声检测的缺点。

为抑制在锻造过程期间重新结垢的风险，可通过锻造芯15将相应的保护剂引入到中空的锻造坯8内。通过锻造芯13的相应的保护剂管道18以虚线表示。可以使用保护气体作为保护剂，但也使用保护液体作为保护剂。但也可能的是通过抑制结垢的保护层覆盖锻造坯8的内表面。为使在中空的锻造坯8内引入的保护剂不可容易地从锻造坯8逸出，可将中空的锻造坯8在端侧封闭。根据图4至图6，为此目的使用了芯16的刷头14。在锻造坯的对置端侧上可提供在图3和图4中以虚线表示的被锻造芯13穿过的盖19。

本发明当然不限制于所图示的实施例。因此，可使用其外径等于轴承座2之间的轴体部分4的外径的管形锻造坯8。加厚的轴承座2必须在此情况中考虑为使得锻造坯8在其区域内相应地被镦粗。但中空的锻造坯8也可在锻造设备上制造，这通过首先以常规的方式借助于打孔芯将实心原料打孔来实现。

Claims (6)

1.一种用于制造轮轴、尤其是用于铁路车辆的轮轴的方法，所述轮轴带有中空的轴体（1），所述轴体（1）形成了相对于加厚的轴承座（2）缩窄的、用于接收车轮的轴端部（3）且具有与轴承座（2）之间的加宽内径相比更小的用于轴端部（3）的内径，其中，轴体（1）的外部形状通过锻造形成，其特征在于，通过使用带有用于轴体（1）的加宽内径的成型部分（15）的锻造芯（13）在轴向方向上逐步地锻造具有至少一个与轴体（1）的加宽内径相对应的内径的中空的锻造坯（8），然后用于加宽内径的成型部分（15）从中空的锻造坯（8）的一端拉出，并借助于带有用于锻造坯（8）的较小内径的成型部分（14）的锻造芯（13）来锻造锻造坯（8）的具有较小内径的尚未锻造的部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中空的锻造坯（8）从一端连续地直至另一端通过使用带有对应于轴体（1）的不同内径的成型部分（14、15）的锻造芯（13）逐步地被锻造。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，锻造坯（8）在锻造前在加厚的轴承座（2）的区域内被镦粗。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在锻造前对中空的锻造坯（8）的内表面进行除垢。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过锻造芯（13）将防结垢的保护剂引入到锻造坯（8）的空腔内。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，锻造坯（8）的空腔在锻造过程中被端侧封闭。

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