CN103161817A - 一种高速机车空心车轴及制作方法 - Google Patents

一种高速机车空心车轴及制作方法 Download PDF

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姚振江
李力
毛普防
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Abstract

一种高速机车空心车轴及制作方法，属于机车车轴技术领域，用于减轻簧下重量对机车车辆和线路的有害影响，并提高车轴专用材料的有效利用率。其技术方案是：它的车轴体为空心圆柱体，车轴体的两端有密封端盖，密封端盖由紧定螺栓固定在车轴体的两端面上；它采用热锻压、粗车、热处理调质、精车、磨削、除锈、防腐处理等加工工序制作。本发明的有益效果是：车轴体采用合金钢材的空心轴料或圆管制作，内腔直径随结构变化为等径或不等径，车轴体两端加装端盖密封。与现有技术相比，既能满足高速机车对车轴的使用要求，又可以减轻簧下重量对机车车辆和线路的有害影响，提高了车轴专用材料的有效利用率，降低了成本，节约了资源，减少了环境污染。

Description

一种高速机车空心车轴及制作方法
技术领域
     本发明涉及一种高速机车使用的空心车轴及制作方法，属于机车车轴技术领域。
背景技术
    为了满足当前国民经济建设的高速发展，高速机车运行速度也越来越快，相应的高速机车结构也需要不断优化。当前高速机车用车轴普遍采用实心轴结构，虽然这种结构制作加工非常方便，但车轴应力在截面上的分布是不均匀的,越接近表面就越大,而在中心的应力很小。在当前制造水平及工艺措施下,对所有零部件的细小结构都应减小质量。为了减轻簧下重量对机车车辆和线路的有害影响，车轴结构也急需改进。同时，随着我国对能源消耗和环境影响的要求不断提高，钢材的生产成本逐渐增加，而车轴专用材料的有效利用率，同样急需提高。
发明内容
    本发明所要解决的技术问题是提供一种高速机车用空心车轴及制作工艺，这种空心车轴不仅减轻簧下重量对机车车辆和线路的有害影响，同时可以提高车轴专用材料的有效利用率，可节省材料10%-15%左右。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种高速机车空心车轴，它的车轴体为空心圆柱体，车轴体的两端有密封端盖，密封端盖由紧定螺栓固定在车轴体的两端面上。
上述高速机车用空心车轴，所述车轴体的空心圆柱体的内腔直径为等径。
上述高速机车用空心车轴，所述车轴体的空心圆柱体的内腔直径为不等径，空心圆柱体内腔的两端部分的直径小于中间部分的直径。
一种高速机车空心车轴的制作方法，空心车轴材质为40Cr、或35CrMo、或42CrMo、或27SiMn、或35SiMn、或35CrMnSi合金钢，采用以下步骤：
1．工件端部或整体用加热线圈加热到锻造温度，40Cr、27SiMn和35SiMn材质加热为1050-1150℃，35CrMo、42CrMo和35CrMnSi材质加热为1000-1100℃；
2.再利用锻压机，将毛坯料用模具挤压镦粗成型，将工件端部的内径缩小，外径增大；
3.挤压镦粗成型后，留有适当的加工余量；
4.采用车加工机床对毛坯粗车；
5.通过专用设备热处理，对工件进行调质处理；
6. 完成热处理后，采用精车加工机床对半成品精车，经过磨床磨削加工后，使工件达到使用要求；
7.对空心车轴内外表面，采用专用设备进行除锈处理，内外表面经过防腐处理；
8.在车轴两端加装密封盖。
上述高速机车空心车轴的制作方法，空心车轴的热处理参数如下：
淬火温度为820-870度；
保温时间为1.5-3.5小时；
淬火介质为5%--15%的NaCl溶液或清水（使用温度在20-60℃）；
回火温度为450-670度；
保温时间为1.5-4小时。
本发明的有益之处是：
本发明采用合金钢材的空心轴料或圆管制作，内腔直径随结构变化为等径或不等径，车轴体两端加装端盖密封，车轴体经过热处理工艺，提高了整体力学性能。与现有技术相比，本发明既能满足高速机车对车轴的使用要求，又可以减轻簧下重量对机车车辆和线路的有害影响，提高了车轴专用材料的有效利用率，降低了成本，节约了资源，减少了环境污染。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是发明本的等径结构示意图；
图3是发明本的不等径结构示意图；
图4是本发明的侧视图；
图5是本发明的热处理工艺图。
图中标记如下：车轴体1、密封端盖2、紧定螺栓3。
具体实施方式
本发明采用合金钢材质，车轴体1为空心圆柱体，车轴体1的两端有密封端盖2，密封端盖2由紧定螺栓3固定在车轴体1的两端面上。
图中显示，本发明的一种结构是采用空心轴料或圆管加工，端部采用模具挤压成型，空心圆柱体内腔直径不随结构变化。
图中显示，本发明的另一种结构是采用空心轴料或圆管，端部采用模具挤压、收口等成型，空心圆柱体内腔直径随结构变化，空心圆柱体内腔的两端部分的直径小于中间部分的直径。
本发明的空心车轴的制作方法如下：
空心车轴材质为40Cr、或35CrMo、或42CrMo、或27SiMn、或35SiMn、或35CrMnSi合金钢，其成分按照GB/T3077-1999规范。
制作空心车轴采用以下步骤：
1．工件端部或整体用加热线圈加热到锻造温度，40Cr、27SiMn和35SiMn材质加热为1050-1150℃，35CrMo、42CrMo和35CrMnSi材质加热为1000-1100℃；
2.再利用锻压机，将毛坯料用模具挤压镦粗成型，将工件端部的内径缩小，外径增大；
3.挤压镦粗成型后，留有适当的加工余量；
4.采用车加工机床对毛坯粗车；
5.通过专用设备热处理，对工件进行调质处理；
6. 完成热处理后，采用精车加工机床对半成品精车，经过磨床磨削加工后，使工件达到使用要求；
7. 采用专用设备对空心车轴内外表面进行除锈处理，达到GB/T8923的规定，除锈等级不低于                                                
Figure 345226DEST_PATH_IMAGE001
级，内外表面经过防腐处理；
8.在车轴两端加装密封盖。
本发明的空心车轴的热处理参数如下：
淬火温度为820-870度；
保温时间为1.5-3.5小时；
淬火介质为5%--15%的NaCl溶液或清水（使用温度在20-60℃）；
回火温度为450-670度；
保温时间为1.5-4小时。
本发明的几个实施例如下：
实施例1：材质为40Cr的合金钢，淬火温度为860℃；保温时间为2-2.5小时；淬火介质为机油；回火温度为580℃；保温时间为2.5-3小时。
实施例2：材质为35CrMo合金钢，淬火温度为860度；保温时间为1.5-2小时；淬火介质为5%--15%的NaCl溶液或清水；回火温度为650度；保温时间为2-2.5小时。
实施例3：材质为42CrMo的合金钢，淬火温度为850度；保温时间为1.5-2小时；淬火介质为5%--15%的NaCl溶液或清水；回火温度为630度；保温时间为2-2.5小时。
实施例4：材质为27SiMn的合金钢，淬火温度为870度；保温时间为2-2.5小时；淬火介质为5%--15%的NaCl溶液或清水；回火温度为480度；保温时间为2.5-3小时。
实施例5：材质为35SiMn的合金钢，淬火温度为860度；保温时间为2-2.5小时；淬火介质为5%--15%的NaCl溶液或清水；回火温度为550度；保温时间为2-2.5小时。
实施例6：
材质为35CrMnSi的合金钢，淬火温度为830度；保温时间为2-2.5小时；淬火介质为5%--15%的NaCl溶液或清水；回火温度为500度；保温时间为2.5-3小时。
上述6个实施例的热处理力学性能参数如下表：
热处理力学性能参数表
Figure 2013101173056100002DEST_PATH_IMAGE002

Claims (5)

1.一种高速机车用空心车轴，其特征在于：它的车轴体（1）为空心圆柱体，车轴体（1）的两端有密封端盖（2），密封端盖（2）由紧定螺栓（3）固定在车轴体（1）的两端面上。
2.根据权利要求1所述的高速机车用空心车轴，其特征在于：所述车轴体（1）的空心圆柱体的内腔直径为等径。
3.根据权利要求1所述的高速机车用空心车轴，其特征在于：所述车轴体（1）的空心圆柱体的内腔直径为不等径，空心圆柱体内腔的两端部分的直径小于中间部分的直径。
4.一种高速机车空心车轴的制作方法，空心车轴材质为40Cr、或35CrMo、或42CrMo、或27SiMn、或35SiMn、或35CrMnSi合金钢，其特征在于：采用以下步骤：
a.工件端部或整体用加热线圈加热到锻造温度，40Cr、27SiMn和35SiMn材质加热为1050-1150℃，35CrMo、42CrMo和35CrMnSi材质加热为1000-1100℃；
b.再利用锻压机，将毛坯料用模具挤压镦粗成型，将工件端部的内径缩小，外径增大；
c.挤压镦粗成型后，留有适当的加工余量；
d.采用车加工机床对毛坯粗车；
e.通过专用设备热处理，对工件进行调质处理；
f.完成热处理后，采用精车加工机床对半成品精车，经过磨床磨削加工后，使工件达到使用要求；
g.对空心车轴内外表面采用专用设备进行除锈处理，内外表面经过防腐处理；
h．在车轴两端加装密封盖。
5.根据权利要求4所述的高速机车空心车轴的制作方法，其特征在于：空心车轴的热处理参数如下：
淬火温度为820-870度；
保温时间为1.5-3.5小时；
淬火介质为5%--15%的NaCl溶液或清水（使用温度在20-60℃）；
回火温度为450-670度；
保温时间为1.5-4小时。
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