CN103456441B - 电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，首先完成Φ90mm×116mm的坯料切割，坯料上包覆陶瓷纤维毯减缓热量散失，坯料加热后镦粗，镦粗后用钢丝刷将中间坯外圆面上的氧化皮去除掉以提高锻件质量，接着模锻，首先将大筒部锻成圆锥筒状，然后再锻成等径的圆筒状，锻造质量好，锻造效率高，终锻件急冷然后用研磨刷将终锻件表面氧化皮去掉，接着铣两个卡口、钻销钉孔、加工排水孔和大筒部内壁，再表面处理，然后进行镀锌，完成上钢帽的加工。

Description

电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺

技术领域    

本发明涉及电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺。

背景技术   

电气化铁路接触网瓷绝缘子钢帽包括上钢帽和下钢帽，图1和图2示出了上钢帽的结构，上钢帽包括小筒部2、大筒部1以及介于小筒部和大筒部之间的连接底板。小筒部上具有两个卡口3、一个销钉孔8和位于小筒部根部的排水孔9，大筒部具有波纹状内壁4。现有铸造的钢帽，因其内部难免有缺陷，造成有些钢帽的实际有效尺寸小于设计值，达不到强度等要求。

发明内容   

本发明要解决的技术问题是提供一种电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，顺序按以下步骤加工：

1）将Q235B棒料放置在纵向延伸的无动力水平输送滚筒线上，滚筒线前方设有供棒料穿过的后夹持机构和前夹持机构，后夹持机构和前夹持机构均能在夹紧棒料和松开棒料两种作用状态下切换，前夹持机构前方设有直动式行程开关，电圆锯的锯片位于前夹持机构和直动式行程开关之间，锯片和直动式行程开关的纵向距离为下料长度，前夹持机构靠近锯片；后夹持机构夹紧棒料并前行至当棒料前端碰触直动式行程开关时，前夹持机构夹紧棒料，后夹持机构松开棒料并后退复位，锯片旋转切割棒料，完成一次切割工序，接着，后夹持机构夹紧棒料，前夹持机构松开棒料，后夹持机构带动棒料前行至当棒料前端碰触直动式行程开关时，前夹持机构夹紧棒料，后夹持机构松开棒料并后退复位，锯片旋转切割棒料，完成下一次切割工序，如此循环往复，完成坯料下料作业；坯料尺寸Φ90mm×116mm；

2）在每件坯料外圆面上包覆陶瓷纤维毯，坯料中部包覆的陶瓷纤维毯总厚度为10mm，坯料两端部包覆的陶瓷纤维毯总厚度为5mm，坯料中部的高度为坯料整体高度的2/5；

3）将多件包覆陶瓷纤维毯的坯料堆放在加热炉中加热，加热炉升温速度为5℃/min，当炉温升至800℃时保温10min，然后升温速度调整为8℃/min继续升温，当炉温升至1180℃时保温30min；用加热炉对始锻模加热至900℃；用加热炉对终锻模加热至600℃；

4）将加热的包覆陶瓷纤维毯的坯料进行镦粗形成中间坯，去除中间坯上的陶瓷纤维毯；

5）沿中间坯高度方向延伸的钢丝刷绕中间坯回转以将中间坯外圆面上的氧化皮去除掉，该工序在保温箱中完成，从保温箱中取出的中间坯温度至少为1150℃；

6）中间坯经过始锻后形成始锻件，始锻温度为1120℃，始锻模包括始锻下模和圆锥形冲头，始锻下模上的大筒部对应部分具有圆锥形模腔，圆锥形冲头和圆锥形模腔共同锻造出外端大、根部小的圆锥筒状的大筒部；始锻件经过终锻后形成终锻件，终锻温度为700℃，终锻模包括终锻下模和圆柱形冲头，终锻下模具有内径与圆锥筒状的大筒部根部外径相同的中心圆孔，将始锻件放置在终锻下模的中心圆孔内，圆柱形冲头下行使得圆锥筒状的大筒部从中心圆孔内穿过以锻造成等径的圆筒状的大筒部；

7）将终锻件立即投入流水槽中，当终锻件温度降到100℃时出水冷却干燥，然后用研磨刷将终锻件表面氧化皮去掉；

8）工作台一侧固定的定夹板上具有成一列排布的多个能够正好接纳小筒部外端的凹坑，将多个呈平躺状态的终锻件并成一列放在工作台上，每个终锻件的小筒部外端位于对应的定夹板上的凹坑内以实现终锻件的周向定位，工作台另一侧的动夹板向定夹板靠近将该列终锻件夹持固定以实现终锻件轴向定位，工作台带动该列终锻件列向移动经过并列设置在同一主轴上的两个旋转铣刀将每个终锻件上均铣出两个卡口；

9）将呈平躺状态的终锻件放在工作台上，工作台的左侧设置定夹板，右侧设置动夹板，工作台的前侧设置可前后移动的定位头，定位头朝向终锻件移动使得定位头的两个触头分别接触同一卡口的两端以实现终锻件的周向定位，然后动夹板向定夹板靠近将终锻件夹持固定以实现终锻件轴向定位；然后钻头下行钻销钉孔；

10）加工排水孔和大筒部内壁；

11）将机械加工后的锻件进行喷砂处理，然后热水洗和热风干燥，接着置于助镀剂中40s，将捞出的锻件放入温度维持在130℃的烘干坑中烘干，每隔30s检查干燥程度，直至充分干燥为止；将干燥的锻件浸入热镀槽锌液中镀锌，锌液温度维持在450℃，浸锌时间为50-55s，在整个镀锌过程中锻件的运动方式为：锻件的轴线始终和竖直方向一致，锻件下行浸入锌液中，在锌液中锻件绕其轴线回转4-5圈，接着在回转的同时升出锌液，再将锻件上下颠倒，接着下行浸入锌液中，在锌液中锻件绕其轴线回转4-5圈，接着在回转的同时升出锌液，镀锌完毕；镀锌完毕的锻件用35℃洁净压缩空气吹扫冷却。

上述电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，在步骤11）中，助镀剂温度维持在70℃，每升助镀剂中包含的组分为：丙二醇5g/L、七水合硫酸锌12g/L、氯化锌50g/L、甘油5g/L、六水合硫酸镍3g/L、氯化钾50g/L、硝酸钠2g/L、硼酸10g/L、五水合硫代硫酸钠30g/L、乙醇6g/L、氯化铵40g/L、二甲基亚砜4g/L、磺酸盐5g/L、其余为水。

上述电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，在步骤11）中的助镀工艺中，需向助镀剂中加入过氧化氢和碳酸铵以将助镀剂中的亚铁盐转变成铁盐沉淀。

上述电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，在步骤11）中，锌液中各组分的重量百分比分别为：铝0.13 %、铅0.25% 、镍0.25% 、铜0.9% 、镁0.07 %、锑0.25% 、铋0.25% 、锡0.19 %、镉0.003 %、余量为锌。

上述电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，在步骤11）的镀锌工艺中，锌液中铁的重量百分比应控制在0.04%以下。

首先完成Φ90mm×116mm的坯料切割，坯料上包覆陶瓷纤维毯减缓热量散失，坯料加热后镦粗，镦粗后用钢丝刷将中间坯外圆面上的氧化皮去除掉以提高锻件质量，接着模锻，首先将大筒部锻成圆锥筒状，然后再锻成等径的圆筒状，锻造质量好，锻造效率高，终锻件急冷然后用研磨刷将终锻件表面氧化皮去掉，接着铣两个卡口、钻销钉孔、加工排水孔和大筒部内壁，再表面处理，然后进行镀锌，完成上钢帽的加工。

附图说明   

图1为上钢帽的结构示意图。

图2为图1中A-A剖视图。

图中：1大筒部,2小筒部3卡口,4波纹状内壁, 8销钉孔，9排水孔。

具体实施方式

一种电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，顺序按以下步骤加工：

1）将材质为Q235B棒料切割成尺寸为Φ90mm×116mm的坯料。

优选的切割方法为：将Q235B棒料放置在纵向延伸的无动力水平输送滚筒线上，滚筒线前方设有供棒料穿过的后夹持机构和前夹持机构，后夹持机构和前夹持机构均能在夹紧棒料和松开棒料两种作用状态下切换，前夹持机构前方设有直动式行程开关。电圆锯的锯片位于前夹持机构和直动式行程开关之间，锯片和直动式行程开关的纵向距离为下料长度，纵向方向即前后方向也即棒料的长度方向，前夹持机构靠近锯片，保证下料时棒料的稳定。下料工艺过程为：后夹持机构夹紧棒料并前行至当棒料前端碰触直动式行程开关时，前夹持机构夹紧棒料，后夹持机构松开棒料并后退复位，锯片旋转切割棒料，完成一次切割工序。接着，后夹持机构夹紧棒料，前夹持机构松开棒料，后夹持机构带动棒料前行至当棒料前端碰触直动式行程开关时，前夹持机构夹紧棒料，后夹持机构松开棒料并后退复位，锯片旋转切割棒料，完成下一次切割工序，如此循环往复，完成坯料下料作业。坯料尺寸Φ90mm×116mm。

2）在每件坯料外圆面上包覆陶瓷纤维毯，坯料中部包覆的陶瓷纤维毯总厚度为10mm，坯料两端部包覆的陶瓷纤维毯总厚度为5mm，坯料中部的高度为坯料整体高度的2/5。

在每件坯料外圆面上包覆陶瓷纤维毯能够减缓坯料热量的散失，起到保温作用。另外，坯料中部包覆的陶瓷纤维毯较两端包覆的厚，使得坯料中部的温度高于两端的温度，镦粗工序能够容易获得中部为均匀鼓形的中间坯，且减缓了中间坯表面开裂，提高了锻件的合格率和质量。对于坯料的加热和镦粗见步骤3）和步骤4）。

3）将多件包覆陶瓷纤维毯的坯料堆放在加热炉中加热，加热炉升温速度为5℃/min，当炉温升至800℃时保温10min，然后升温速度调整为8℃/min继续升温，当炉温升至1180℃时保温30min。这种分阶段的加热方式减少或避免了坯料表面裂纹的出现，同时也提高了加热速度。用加热炉对始锻模加热至900℃。用加热炉对终锻模加热至600℃。对始锻模和终锻模加热，当锻造时，避免了坯料和锻模接触部分的急冷，提高锻造质量。

4）将加热的包覆陶瓷纤维毯的坯料进行镦粗形成中间坯，去除中间坯上的陶瓷纤维毯。

5）沿中间坯高度方向延伸的钢丝刷绕中间坯回转以将中间坯外圆面上的氧化皮去除掉，该工序在保温箱中完成，从保温箱中取出的中间坯温度至少为1150℃。去除氧化皮，获得更好的锻件质量。

6）中间坯经过始锻后形成始锻件，始锻温度为1120℃，始锻模包括始锻下模和圆锥形冲头，始锻下模上的大筒部对应部分具有圆锥形模腔，圆锥形冲头和圆锥形模腔共同锻造出外端大、根部小的圆锥筒状的大筒部。始锻件经过终锻后形成终锻件，终锻温度为700℃，终锻模包括终锻下模和圆柱形冲头，终锻下模具有内径与圆锥筒状的大筒部根部外径相同的中心圆孔，将始锻件放置在终锻下模的中心圆孔内，即圆锥筒状的大筒部根部放置在终锻下模的中心圆孔内，大筒部的外端位于终锻下模上方，圆柱形冲头下行使得圆锥筒状的大筒部从中心圆孔内穿过以锻造成等径的圆筒状的大筒部。始锻件和终锻件的区别在于大筒部的形状，始锻件的大筒部呈圆锥筒状，始锻件经过终锻后将大筒部模锻成等径的圆筒状。这种分阶段锻造降低了锻造难度，提高了锻造的效率和锻件质量。

7）将终锻件立即投入流水槽中，对锻件进行急冷，破坏了氧化皮和终锻件结合，当终锻件温度降到100℃时出水冷却干燥，然后用研磨刷将终锻件表面氧化皮去掉。

8）铣出两个卡口，优选的工艺为：工作台一侧固定的定夹板上具有成一列排布的多个能够正好接纳小筒部外端的凹坑，将多个呈平躺状态的终锻件并成一列放在工作台上，每个终锻件的小筒部外端位于对应的定夹板上的凹坑内以实现终锻件的周向定位。定夹板和工作台垂直，定夹板的内侧面上具有凹坑，每一个凹坑对应一个上钢帽。由于小筒部截面的外轮廓不是正圆形，故接纳小筒部外端的凹坑的轮廓也不是正圆形，当小筒部外端嵌入凹坑内时，也就实现了上钢帽的周向定位。工作台另一侧的动夹板向定夹板靠近将该列终锻件夹持固定以实现终锻件轴向定位，该轴向为上钢帽的轴向。工作台带动该列终锻件列向移动经过并列设置在同一主轴上的两个旋转铣刀将每个终锻件上均铣出两个卡口，也就是说经过一次铣削工艺就能实现多个上钢帽卡口的加工。

9）钻销钉孔，优选的工艺为：将呈平躺状态的终锻件放在工作台上，工作台的左侧设置定夹板，右侧设置动夹板，工作台的前侧设置可前后移动的定位头，定位头具有两个触头，定位头朝向终锻件移动使得定位头的两个触头分别接触同一卡口的两端以实现终锻件的周向定位，具体地说，卡口整体呈狭长型，其长度大于宽度，这里所说的卡口的两端为卡口长度方向的两端，定位头的两个触头分别接触同一卡口的两端也就实现了终锻件的周向定位。然后动夹板向定夹板靠近将终锻件夹持固定以实现终锻件轴向定位；然后钻头下行钻销钉孔。

10）加工排水孔和大筒部内壁。

11）将机械加工后的锻件进行喷砂处理，清洁表面，然后热水洗和热风干燥。接着置于助镀剂中40s，将捞出的锻件放入温度维持在130℃的烘干坑中烘干，每隔30s检查干燥程度，直至充分干燥为止。将干燥的锻件浸入热镀槽锌液中镀锌，锌液温度维持在450℃，浸锌时间为50-55s。在整个镀锌过程中，镀锌锻件是一直运动的，以取得均匀且结合性好的镀锌层。具体的运动方式为：锻件的轴线始终和竖直方向一致，锻件下行浸入锌液中，在锌液中锻件绕其轴线回转4-5圈，接着在回转的同时升出锌液，再将锻件上下颠倒，接着下行浸入锌液中，在锌液中锻件绕其轴线回转4-5圈，接着在回转的同时升出锌液，镀锌完毕。镀锌完毕的锻件用35℃洁净压缩空气吹扫冷却。锻件的回转使得锻件表面和锌液能够充分接触，并对锌液产生轻微的搅动作用。锻件的螺旋升出能够使得锻件的镀锌层厚度均匀且表面光滑。

镀锌工艺前需要进行助镀工艺，以利于镀锌，下面介绍一种助镀剂。在步骤11）中，助镀剂温度维持在70℃，每升助镀剂中包含的组分为：丙二醇5g/L、七水合硫酸锌12g/L、氯化锌50g/L、甘油5g/L、六水合硫酸镍3g/L、氯化钾50g/L、硝酸钠2g/L、硼酸10g/L、五水合硫代硫酸钠30g/L、乙醇6g/L、氯化铵40g/L、二甲基亚砜4g/L、磺酸盐5g/L、其余为水。该种助镀剂具有极强的活化作用，对锻件表面洁净效果好，能够避免锻件表面再次氧化，助镀效果好，提高了锻件表面和锌液之间的浸润性和粘附性。

随着助镀工艺的进行，助镀剂的亚铁盐逐渐增加，当亚铁盐含量较大时，将影响助镀效果，在步骤11）中的助镀工艺中，需向助镀剂中加入过氧化氢和碳酸铵以将助镀剂中的亚铁盐转变成铁盐沉淀，降低助镀剂中亚铁盐的含量。

下面介绍一种锌液，在步骤11）中，锌液中各组分的重量百分比分别为：铝0.13 %、铅0.25% 、镍0.25% 、铜0.9% 、镁0.07 %、锑0.25% 、铋0.25% 、锡0.19 %、镉0.003 %、余量为锌。特定含量的铝能够提高锌液的黏稠度，增加锻件表面镀锌层的厚度，也能提高锌液的纯度和粘附性。特定含量的铅使得镀锌层表面美观。特定含量的镍能够提高镀锌层的粘附性。特定含量的铜和镁能够提高镀锌层的耐腐蚀性。特定含量的锑、铋和锡能够提高镀锌层的密度和硬度。特定含量的镉使得镀锌层具有优良的韧性。

在步骤11）的镀锌工艺中，锌液中铁的重量百分比应控制在0.04%以下，铁能够降低锌液中铝的含量，锌液的黏稠度也就降低，粘附性的降低导致镀锌质量的降低和镀锌时间的延长。

Claims (3)

1.一种电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，其特征在于：顺序按以下步骤加工：

1）将Q235B棒料放置在纵向延伸的无动力水平输送滚筒线上，滚筒线前方设有供棒料穿过的后夹持机构和前夹持机构，后夹持机构和前夹持机构均能在夹紧棒料和松开棒料两种作用状态下切换，前夹持机构前方设有直动式行程开关，电圆锯的锯片位于前夹持机构和直动式行程开关之间，锯片和直动式行程开关的纵向距离为下料长度，前夹持机构靠近锯片；后夹持机构夹紧棒料并前行至当棒料前端碰触直动式行程开关时，前夹持机构夹紧棒料，后夹持机构松开棒料并后退复位，锯片旋转切割棒料，完成一次切割工序，接着，后夹持机构夹紧棒料，前夹持机构松开棒料，后夹持机构带动棒料前行至当棒料前端碰触直动式行程开关时，前夹持机构夹紧棒料，后夹持机构松开棒料并后退复位，锯片旋转切割棒料，完成下一次切割工序，如此循环往复，完成坯料下料作业；坯料尺寸Φ90mm×116mm；

2）在每件坯料外圆面上包覆陶瓷纤维毯，坯料中部包覆的陶瓷纤维毯总厚度为10mm，坯料两端部包覆的陶瓷纤维毯总厚度为5mm，坯料中部的高度为坯料整体高度的2/5；

3）将多件包覆陶瓷纤维毯的坯料堆放在加热炉中加热，加热炉升温速度为5℃/min，当炉温升至800℃时保温10min，然后升温速度调整为8℃/min继续升温，当炉温升至1180℃时保温30min；用加热炉对始锻模加热至900℃；用加热炉对终锻模加热至600℃；

4）将加热的包覆陶瓷纤维毯的坯料进行镦粗形成中间坯，去除中间坯上的陶瓷纤维毯；

5）沿中间坯高度方向延伸的钢丝刷绕中间坯回转以将中间坯外圆面上的氧化皮去除掉，该工序在保温箱中完成，从保温箱中取出的中间坯温度至少为1150℃；

6）中间坯经过始锻后形成始锻件，始锻温度为1120℃，始锻模包括始锻下模和圆锥形冲头，始锻下模上的大筒部对应部分具有圆锥形模腔，圆锥形冲头和圆锥形模腔共同锻造出外端大、根部小的圆锥筒状的大筒部；始锻件经过终锻后形成终锻件，终锻温度为700℃，终锻模包括终锻下模和圆柱形冲头，终锻下模具有内径与圆锥筒状的大筒部根部外径相同的中心圆孔，将始锻件放置在终锻下模的中心圆孔内，圆柱形冲头下行使得圆锥筒状的大筒部从中心圆孔内穿过以锻造成等径的圆筒状的大筒部；

7）将终锻件立即投入流水槽中，当终锻件温度降到100℃时出水冷却干燥，然后用研磨刷将终锻件表面氧化皮去掉；

8）工作台一侧固定的定夹板上具有成一列排布的多个能够正好接纳小筒部外端的凹坑，将多个呈平躺状态的终锻件并成一列放在工作台上，每个终锻件的小筒部外端位于对应的定夹板上的凹坑内以实现终锻件的周向定位，工作台另一侧的动夹板向定夹板靠近将该列终锻件夹持固定以实现终锻件轴向定位，工作台带动该列终锻件列向移动经过并列设置在同一主轴上的两个旋转铣刀将每个终锻件上均铣出两个卡口；

9）将呈平躺状态的终锻件放在工作台上，工作台的左侧设置定夹板，右侧设置动夹板，工作台的前侧设置可前后移动的定位头，定位头朝向终锻件移动使得定位头的两个触头分别接触同一卡口的两端以实现终锻件的周向定位，然后动夹板向定夹板靠近将终锻件夹持固定以实现终锻件轴向定位；然后钻头下行钻销钉孔；

10）加工排水孔和大筒部内壁；

11）将机械加工后的锻件进行喷砂处理，然后热水洗和热风干燥，接着置于助镀剂中40s，将捞出的锻件放入温度维持在130℃的烘干坑中烘干，每隔30s检查干燥程度，直至充分干燥为止；将干燥的锻件浸入热镀槽锌液中镀锌，锌液温度维持在450℃，浸锌时间为50-55s，在整个镀锌过程中锻件的运动方式为：锻件的轴线始终和竖直方向一致，锻件下行浸入锌液中，在锌液中锻件绕其轴线回转4-5圈，接着在回转的同时升出锌液，再将锻件上下颠倒，接着下行浸入锌液中，在锌液中锻件绕其轴线回转4-5圈，接着在回转的同时升出锌液，镀锌完毕；镀锌完毕的锻件用35℃洁净压缩空气吹扫冷却。

2.根据权利要求1所述的电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，其特征在于：在步骤11）中，助镀剂温度维持在70℃，每升助镀剂中包含的组分为：丙二醇5g/L、七水合硫酸锌12g/L、氯化锌50g/L、甘油5g/L、六水合硫酸镍3g/L、氯化钾50g/L、硝酸钠2g/L、硼酸10g/L、五水合硫代硫酸钠30g/L、乙醇6g/L、氯化铵40g/L、二甲基亚砜4g/L、磺酸盐5g/L、其余为水。

3.根据权利要求1所述的电气化铁路接触网金属模锻瓷绝缘子上钢帽的加工工艺，其特征在于：在步骤11）中，锌液中各组分的重量百分比分别为：铝0.13 %、铅0.25% 、镍0.25% 、铜0.9% 、镁0.07 %、锑0.25% 、铋0.25% 、锡0.19 %、镉0.003 %、余量为锌。