CN104452486A - 一种59r2异型轨及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种59R2异型轨及其成型方法，59R2异型轨由原材段、压型过渡段、成型段构成，所述成型段与原材段的轨腰中心线具有20mm的偏移量，且成型段断面为非对称断面；所述59R2异型轨成型方法包括下述步骤：锻前感应式加热或天然气燃料加热——非对称预锻模模具预锻——非对称终锻模模具终锻——锻后正火热处理——锻后锻件空冷至室温——锻后加工，锻模模具采用非对称活块组合式模具结构，解决现有成型方法模具坯料金属不易流动、锻件质量不高、工艺精度差的问题，适用于与50kg/m-59R2型钢轨相匹配的59R2异型轨高精度高质量的高效生产。

Description

一种59R2异型轨及其成型方法
技术领域
本发明属铁路道岔制造技术领域，具体涉及一种适用于50kg/m-59R2型钢轨的59R2异型轨及其成型方法。
背景技术
异型轨作为轨道不同轨型之间的过渡件，较传统异形夹板具有安装可靠、列车运行平顺、养护成本低的优势，因此适合推广，如今采用59R2钢轨铺设的轨道线路正处于前期推广阶段，随着该线路铺设里程的增加，为适用于该轨型的异型轨需求提供了足够的市场空间。现有异型轨均是将一种对称断面钢轨经热模锻成型为另一种对称断面钢轨，不存在工作边与非工作边。本发明是将一种对称断面钢轨成型为一种非对称断面钢轨，且成型段存在工作边与非工作边之分，除此之外，59R2钢轨标准断面(图6)具有不易金属坯料流动的轮缘槽4部位，因此模锻时容易产生折迭和不易充满的锻件，影响锻件质量，同时也为后续机加工带来不利因素，因此在不影响使用性能的前提下，去除了难成型的轮缘槽部分，使之成为一种近似59R2钢轨的新型断面。而且，现有技术下异型轨的生产采用的是油压机上热模锻的工艺方法进行压型生产，热模锻的锻模工具为整体对称单槽模，这种锻模一般只有一个终锻模槽，锻模设计简单，模块尺寸小，制造周期短，成本低，操作简单，相应缺点是在大批量生产中受原材料利用率，生产效率低等综合因素的限制，适应性较差，加之，其型槽模膛为具有不易金属坯料流动的轮缘槽4部位，因此模锻时容易产生折迭和不易充满的锻件，难以充填型槽模膛现象普遍，大大影响锻件质量，降低了生产效率，同时也为后续机加工带来不利因素，增加了生产成本；同时，现有技术的模锻生产方法是采用加热挤压的热锻成型工艺将轨头、轨腰、轨底一次成型，存在不易于金属分配，锻件质量低、力学性能差的缺陷，因此提出以下新的技术方案。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种59R2异型轨，确保使用性能的前提下采用适当断面，一定程度上降低钢材消耗并提高锻件质量。采用非对称活块组合式模具结构成型非对称截面的59R2异型轨的方法，解决现有成型方法中模具坯料金属不易流动、锻件质量不高、工艺精度差的问题。
本发明采用的技术方案：一种59R2异型轨由原材段、压型过渡段、成型段构成，所述成型段与原材段的轨腰中心线具有偏移，偏移量为20mm且成型段断面为非对称断面。
所述59R2异型轨的成型段c的轨底宽度为150mm，成型段c的轨头Ⅰ与原材段a的轨头Ⅱ工作边16mm线相重合。
所述59R2异型轨成型段长度为450mm，压型过渡段长度为150mm
所述59R2异型轨的成型方法：1)锻前加热。锻前加热方式为感应式加热或天然气燃料加热，加热温度≤1150℃；2)预锻。预锻由非对称预锻模模具完成59R2异型轨成型锻件的轨腰与轨头Ⅰ的成型工作，预锻模模具包括非对称的工作边腰模Ⅰ和非工作边腰模Ⅱ；3)终锻。终锻由活块组合式终锻模模具完成59R2异型轨成型锻件的轨腰与轨底的成型工作，终锻模模具包括非对称的工作边腰模Ⅱ、非工作边腰模Ⅰ以及与其两者分体式设有的轨底模；4)锻后正火热处理。锻后将上述步骤生产出的锻件空冷至室温，采用电阻正火炉或感应加热炉对锻件进行正火热处理；5)锻后加工。锻后加工首先采用钢轨专用刨床对锻件跟端帽形进行刨切加工或采用数控铣床对锻件跟端帽形进行铣削加工，接着采用龙门铣床对锻件进行轨底铣削加工。
本发明与现有技术相比的优点：
1、模具结构为活块组合式模具结构，去除既有标准59R2钢轨轨头难成型的轮缘槽部位，解决了现有技术模锻时容易产生折迭和不易充满的锻件的问题，大大提高锻件质量，同时也为后续机加工提供便利条件，降低了生产成本；
2、现有技术轨头、轨腰、轨底一次成型，本发明采用预锻时先形成轨腰、轨头，终锻时再形成轨底，这种分体式锻模设计方案，确保金属在模膛内无缺陷地流动，金属充分地分配，削弱了终锻模膛易磨损的问题，大大提高锻件的质量以及锻件的力学性能；
3、锻前加热若采用天然气具有投资少，通用性好的优势，若采用感应加热具有加热升温快，炉温控制准确工件氧化少的优势，灵活选择，综合考量；
4、锻后热处理采用电阻正火炉或感应加热炉进行热处理能够改变金属应力，而且温度便于精确控制、具有升温快易于操控的优势；
5、采用钢轨刨床或龙门数控铣床进行后续机加工，具有提高钢轨平顺性增加钢轨动应力的优势。
附图说明
图1为本发明预锻模模具结构示意图；
图2为本发明终锻模模具结构示意图；
图3为本发明设计成型断面与59R2标准断面对比示意图；
图4为本发明59R2异型轨的结构主视图；
图5为本发明59R2异型轨的结构俯视图；
图6为本发明图5的A-A剖视图；
图7为本发明图5的B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合附图1-7描述本发明的一种实施例。
一种59R2异型轨由原材段a、压型过渡段b、成型段c构成，所述成型段c与原材段a的轨腰中心线具有偏移，偏移量为20mm；所述成型段c长度为450mm，压型过渡段b长度为150mm。所述成型段c的轨底1-3宽度为150mm，成型段c断面去除既有标准59R2钢轨轨头Ⅱ难成型的轮缘槽4部位，解决了现有技术模锻时容易产生折迭和不易充满的锻件的问题，使金属更好地流动和分配，大大提高锻件质量，同时也为后续机加工提供便利条件；成型段c断面为非对称断面存在工作边与非工作边，本发明尺寸较既有59R2异型轨依据金属最小阻力原理进行修订，在不影响使用性能的前提下，通过核算轨头Ⅰ1-2、轨腰1-1、轨底1-3可变形金属量，将成型段c轨底1-3宽度定为150mm，遵循成型段c与原材段a轨头Ⅱ工作边16mm线相重合的原则，确定成型段c的断面尺寸。本发明所述59R2异型轨的成型方法步骤如下：1)锻前加热；锻前加热方式可为投资少，通用性好的感应式加热或若采用加热升温快，炉温控制准确工件氧化少的天然气燃料加热，加热温度≤1150℃。2)预锻；预锻由非对称预锻模模具1完成异型轨成型锻件3的轨腰3-1与轨头Ⅰ3-2的成型工作，预锻模模具1包括非对称的工作边腰模Ⅰ1-1和非工作边腰模Ⅱ1-2。3)终锻；终锻由非对称活块组合式终锻模模具2完成异型轨成型锻件3的轨腰3-1与轨底3-3的成型工作，终锻模模具2包括非对称的工作边腰模Ⅱ2-1、非工作边腰模Ⅰ2-2以及轨底模2-3，这种非对称结构使得该异型轨成型锻件3具有工作边与非工作边，具有创造性，同时确保使用性能不发生改变。4)锻后正火热处理；锻后将锻件空冷至室温，采用电阻正火炉或感应加热炉对锻件进行正火热处理，锻后热处理采用电阻正火炉或者感应加热炉进行热处理，采用此种方式具有温度便于精确控制以及升温快、易于操控的优势，利于改变锻件金属内应力，保证锻件质量的同时，为后续机加工做好充分准备。5)锻后加工，锻后加工首先采用钢轨专用刨床对锻件跟端帽形进行刨切加工或采用数控铣床对锻件跟端帽形进行铣削加工，接着采用龙门铣床对锻件进行轨底铣削加工，无论采用钢轨专用刨床或龙门数控铣床进行后续机加工，均具有提高钢轨平顺性增加钢轨动应力的优势，能够大大提高59R2异型轨品质。成型锻件3去除既有标准59R2钢轨轨头Ⅱ难成型的轮缘槽4部位，解决了现有技术模锻时容易产生折迭和不易充满的锻件的问题，确保锻件质量，为后续机加工提供便利条件，本发明采用预锻时先形成轨腰3-1、轨头Ⅰ3-2，终锻时与预锻合模再形成轨底3-3，这种分体式、分两步锻模方法，确保金属在模膛内无缺陷地流动，金属充分地分配，同时削弱了终锻模膛易磨损的问题，大大提高锻件质量以及锻件力学性能，减少了不必要的损耗。
与本发明适用的钢轨铺设的轨道线路正处于前期推广阶段，随着该轨型线路铺设里程的增加，在于既有50kg/m钢轨线路进行连接时，就需要采用异型轨进行连接，因此本发明具有潜在的市场需求空间。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种59R2异型轨，其特征在于：59R2异型轨(5)由原材段a、压型过渡段b、成型段c构成，所述成型段c与原材段a的轨腰中心线具有偏移，偏移量为20mm且成型段c断面为非对称断面。
2.根据权利要求1所述的59R2异型轨，其特征在于：所述异型轨(5)的成型段c的轨底宽度为150mm，成型段c的轨头Ⅰ(1-2)与原材段a的轨头Ⅱ工作边16mm线相重合。
3.根据权利要求2所述的59R2异型轨，其特征在于：所述59R2异型轨(5)成型段c长度为450mm，压型过渡段b长度为150mm。
4.根据权利要求1所述59R2异型轨的成型方法，其特征在于包括下述步骤：
1)锻前加热
锻前加热方式为感应式加热或天然气燃料加热，加热温度≤1150℃；
2)预锻
预锻由非对称预锻模模具(1)完成59R2异型轨成型锻件(3)的轨腰(3-1)与轨头Ⅰ(3-2)的成型工作，预锻模模具(1)包括非对称的工作边腰模Ⅰ(1-1)和非工作边腰模Ⅱ(1-2)；
3)终锻
终锻由活块组合式终锻模模具(2)完成59R2异型轨成型锻件(3)的轨腰(3-1)与轨底(3-3)的成型工作，终锻模模具(2)包括非对称的工作边腰模Ⅱ(2-1)、非工作边腰模Ⅰ(2-2)以及与其两者分体式设有的轨底模(2-3)；
4)锻后正火热处理
锻后将上述步骤生产出的锻件空冷至室温，采用电阻正火炉或感应加热炉对锻件进行正火热处理；
5)锻后加工
锻后加工首先采用钢轨专用刨床对锻件跟端帽形进行刨切加工或采用数控铣床对锻件跟端帽形进行铣削加工，接着采用龙门铣床对锻件进行轨底铣削加工。
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