CN104959503B - 现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺 - Google Patents
现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺 Download PDFInfo
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Abstract
一种现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺，以34CrNiMo6为原料，采用电弧炉熔炼和真空冶炼获得钢锭，再经过电渣重溶方式获得坯料；用自由锻锤将坯料两端部拔成预锻坯料后，由电热远红外加热炉预热，再放入天然气炉加热保温；将经加热预锻坯料分别锻造轴头和轴肩，去除余料边，回炉加热，再用自由锻锤将腰部拔长，回炉加热，放入轴桥锻件成型模具中，整体锻打成型，得到产品。优点是：严格控制原料组成，以满足产品的机械性能指标；锻造工艺采用局部预锻后整体锻造成型，确保锻造质量，可减少废品的产生，提高成品率，产品性能符合国家标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺。
背景技术
轴桥是低地板动车转向架上的重要零部件。目前，低地板轴桥主要采用铸造的方式生产，铸造轴桥在生产过程中产生的缺陷种类繁多，产生缺陷的原因也十分复杂，它不仅与铸型工艺有关，而且还与铸造合金的性制、合金的熔炼、造型材料的性能等因素有关，很难保证工艺的稳定性，易出现缩松、气孔等质量问题。随着城市轨道列车的发展，不断追求安全、稳定、高速，具有优异的机械性能的低地板轴桥是今后轴桥发展的必然趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺，其工艺稳定，加工质量好。
本发明的技术解决方案是：
一种现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺，其步骤如下：
1、原料制备
以低合金高强钢34CrNiMo6为原料，采用电弧炉熔炼和真空冶炼获得钢锭，再经过电渣重溶方式获得规格为(Ф365mm～Ф400mm)×(1400mm～1100mm)的低合金高强钢34CrNiMo6坯料；
2、坯料预锻
用自由锻锤将坯料拔成具有轴头、轴肩和轴腰三部分的预锻坯料，其中，轴头的规格为(Ф180mm～Ф200mm)×(180mm～200mm)，轴肩的规格为(Ф350mm～Ф380mm)×(140mm～160mm)，腰部拔成(Ф160mm～Ф180mm)×(500mm～650mm)；
3、加热
将预锻坯料由电热远红外加热炉预热至500℃～800℃，再放入天然气炉加热至1150℃～1250℃，保温1h～2h；
4、端部预锻
将经加热预锻坯料一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具的中心处，调节坯料中心及水平度，锻造坯料一侧端部的轴头和轴肩，按照步骤3将预锻坯料回炉加热，将另一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具中心处，调节坯料中心及水平度，锻造坯料另一侧端部的轴头和轴肩，去除余料边，回天然气炉加热至600℃～800℃；
5、拔长整形
将轴桥端头夹持固定，用自由锻锤将腰部拔长，回天然气炉加热至1150℃～1250℃；
6、整体成型
将成型坯料放入轴桥锻件成型模具中，整体锻打成型，再将经整体锻打成型坯料放入500℃中频电炉中，使轴桥锻件与中频电炉共同自然降温，轴桥锻件温度降低至≤300℃时，出炉割掉余料边。
所述低合金高强钢34CrNiMo6坯料中的P元素的质量分数≤0.025％，S元素的质量分数≤0.015％，以满足产品的机械性能。
所述低合金高强钢34CrNiMo6坯料中的C元素的质量分数≤0.30％～0.38％，Si的质量分数≤0.40％，Mn的质量分数为0.50％～0.80％，Cr的质量分数为1.30％～1.70％，Mo的质量分数为0.15％～0.30％，Ni的质量分数为1.30％～1.70％。
步骤4端部预锻时，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×180㎜×170㎜、轴肩宽×高的规格为320mm×618mm。
步骤5拔长整形时，轴腰长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×160mm。
步骤6整体成型时，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×170mm×170mm、轴肩宽×高的规格为311.5mm×618.7mm、轴腰长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×96.2mm。
本发明的有益效果是：
(1)、由传统的铸造加工改为锻造加工，提升机械性能，此方式为国内同行业首创；
(2)使用低合金高强钢34CrNiMo6为原料,材料属国内最新使用，严格控制原料组成，以满足产品的机械性能指标；
(3)锻造工艺采用局部预锻后整体锻造成型，由于端部变形量较大，采用局部预锻成型，确保锻造质量，可减少废品的产生，提高成品率；
(4)、根据铸造轴桥的机械性能分析，在抗拉强度、屈服强度以及冲击功机械性能指标上都优于锻造轴桥，产品指标如表1所示，产品性能符合国家标准。
表1
附图说明
图1是本发明的预锻坯料本体的示意图；
图中：1-轴头，2-轴肩，3-轴腰。
具体实施方式
实施例1
1、原料制备
以低合金高强钢34CrNiMo6为原料，采用电弧炉熔炼和真空冶炼获得钢锭，再经过电渣重溶方式获得规格为Ф365mm×1100mm的低合金高强钢34CrNiMo6坯料；其中，低合金高强钢34CrNiMo6坯料的组成为：低合金高强钢34CrNiMo6坯料中的C元素的质量分数为0.30％，Si的质量分数为0.40％，Mn的质量分数为0.80％，Cr的质量分数为1.30％，Mo的质量分数为0.30％，Ni的质量分数为1.30％；所述低合金高强钢34CrNiMo6坯料中的P元素的质量分数为0.025％，S元素的质量分数为0.013％；
2、坯料预锻
用三吨自由锻锤将坯料拔成具有轴头1、轴肩2和轴腰3三部分的预锻坯料(如图1所示)，其中，轴头的规格为Ф180mm×180mm，轴肩的规格为Ф350mm×160mm，腰部拔成Ф160mm×500mm；
3、加热
将预锻坯料由电热远红外加热炉预热至500℃，再放入天然气炉加热至1150℃，保温2h；
4、端部预锻
将经加热预锻坯料一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具的中心处，通过可调节高度的锻造轴桥用减震支撑架(公开(公告)号204122679U)调节坯料中心及水平度，锻造坯料一侧端部的轴头和轴肩，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×180㎜×170㎜、轴肩宽×高的规格为320mm×618mm；按照步骤3将预锻坯料回炉加热，将另一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具中心处，通过可调节高度的锻造轴桥用减震支撑架(公开(公告)号204122679U)调节坯料中心及水平度，锻造坯料另一侧端部的轴头和轴肩，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×180㎜×170㎜、轴肩宽×高的规格为320mm×618mm；去除余料边，回天然气炉加热至600℃；
5、拔长整形
采用操作机装夹轴桥异型夹爪夹持轴桥端头(公开(公告)号204122679U)，用三吨自由锻锤将腰部拔长，使轴腰长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×160mm；回天然气炉加热至1150℃；
6、整体成型
将成型坯料放入轴桥锻件成型模具中，整体锻打成型，使轴头1长×宽×高的规格为192.2mm×170mm×170mm、轴肩2宽×高的规格为311.5mm×618.7mm、轴腰3长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×96.2mm；
再将经整体锻打成型坯料放入500℃中频电炉中，使轴桥锻件与中频电炉共同自然降温，轴桥锻件温度降低至≤300℃时，出炉割掉余料边。
实施例2
1、原料制备
以低合金高强钢34CrNiMo6为原料，采用电弧炉熔炼和真空冶炼获得钢锭，再经过电渣重溶方式获得规格为Ф400mm)×1400mm的低合金高强钢34CrNiMo6坯料，其中，低合金高强钢34CrNiMo6坯料的组成为：低合金高强钢34CrNiMo6坯料中的C元素的质量分数为0.38％，Si的质量分数为0.38％，Mn的质量分数为0.50％，Cr的质量分数为1.70％，Mo的质量分数为0.15％，Ni的质量分数为1.70％；所述低合金高强钢34CrNiMo6坯料中的P元素的质量分数为0.022％，S元素的质量分数为0.015％；
2、坯料预锻
用三吨自由锻锤将坯料拔成具有轴头、轴肩和轴腰三部分的预锻坯料(如图1所示)，其中，轴头的规格为Ф200mm×200mm，轴肩的规格为Ф380mm×140mm，腰部拔成Ф180mm×650mm；
3、加热
将预锻坯料由电热远红外加热炉预热至800℃，再放入天然气炉加热至1250℃，保温1h；
4、端部预锻
将经加热预锻坯料一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具的中心处，通过可调节高度的锻造轴桥用减震支撑架(公开(公告)号204122679U)调节坯料中心及水平度，锻造坯料一侧端部的轴头和轴肩，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×180㎜×170㎜、轴肩宽×高的规格为320mm×618mm；按照步骤3将预锻坯料回炉加热，将另一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具中心处，通过可调节高度的锻造轴桥用减震支撑架(公开(公告)号204122679U)调节坯料中心及水平度，锻造坯料另一侧端部的轴头和轴肩，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×180㎜×170㎜、轴肩宽×高的规格为320mm×618mm；去除余料边，回天然气炉加热至800℃；
5、拔长整形
采用操作机装夹轴桥异型夹爪夹持轴桥端头(公开(公告)号204122679U)，用三吨自由锻锤将腰部拔长，使轴腰长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×160mm；回天然气炉加热至1250℃；
6、整体成型
将成型坯料放入轴桥锻件成型模具中，整体锻打成型，使轴头1长×宽×高的规格为192.2mm×170mm×170mm、轴肩2宽×高的规格为311.5mm×618.7mm、轴腰3长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×96.2mm；
再将经整体锻打成型坯料放入500℃中频电炉中，使轴桥锻件与中频电炉共同自然降温，轴桥锻件温度降低至≤300℃时，出炉割掉余料边。
实施例3
1、原料制备
以低合金高强钢34CrNiMo6为原料，采用电弧炉熔炼和真空冶炼获得钢锭，再经过电渣重溶方式，获得规格为Ф380mm×1200mm的低合金高强钢34CrNiMo6坯料，其中，低合金高强钢34CrNiMo6坯料的组成为：C元素的质量分数为0.33％，Si的质量分数为0.35％，Mn的质量分数为0.60％，Cr的质量分数为1.40％，Mo的质量分数为0.20％，Ni的质量分数为1.50％；所述低合金高强钢34CrNiMo6坯料中的P元素的质量分数为0.023％，S元素的质量分数为0.014％；
2、坯料预锻
用三吨自由锻锤将坯料拔成具有轴头、轴肩和轴腰三部分的预锻坯料(如图1所示)，其中，轴头的规格为Ф190mm×190mm，轴肩的规格为Ф360mm×150mm，腰部拔成Ф170mm×600mm；
3、加热
将预锻坯料由电热远红外加热炉预热至600℃，再放入天然气炉加热至1200℃，保温1.5h；
4、端部预锻
将经加热预锻坯料一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具的中心处，通过可调节高度的锻造轴桥用减震支撑架(公开(公告)号204122679U)调节坯料中心及水平度，锻造坯料一侧端部的轴头和轴肩，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×180㎜×170㎜、轴肩宽×高的规格为320mm×618mm；按照步骤3将预锻坯料回炉加热，将另一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具中心处，通过可调节高度的锻造轴桥用减震支撑架(公开(公告)号204122679U)调节坯料中心及水平度，锻造坯料另一侧端部的轴头和轴肩，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×180㎜×170㎜、轴肩宽×高的规格为320mm×618mm；去除余料边，回天然气炉加热至700℃；
5、拔长整形
采用操作机装夹轴桥异型夹爪夹持轴桥端头(公开(公告)号204122679U)，用三吨自由锻锤将腰部拔长，使轴腰长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×160mm；回天然气炉加热至1200℃；
6、整体成型
将成型坯料放入轴桥锻件成型模具中，整体锻打成型，使轴头1长×宽×高的规格为192.2mm×170mm×170mm、轴肩2宽×高的规格为311.5mm×618.7mm、轴腰3长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×96.2mm，再将经整体锻打成型坯料放入500℃中频电炉中，使轴桥锻件与中频电炉共同自然降温，轴桥锻件温度降低至≤300℃时，出炉割掉余料边。
表2铸造轴桥与本发明实施例1～实施例3锻造轴桥机械性能对照表
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺，其特征是：
具体步骤如下：
1、原料制备
以低合金高强钢34CrNiMo6为原料，采用电弧炉熔炼和真空冶炼获得钢锭，再经过电渣重溶方式获得规格为(Ф365mm～Ф400mm)×(1400mm～1100mm)的低合金高强钢34CrNiMo6坯料；
2、坯料预锻
用自由锻锤将坯料拔成具有轴头、轴肩和轴腰三部分的预锻坯料，其中，轴头的规格为(Ф180mm～Ф200mm)×(180mm～200mm)，轴肩的规格为(Ф350mm～Ф380mm)×(140mm～160mm)，腰部拔成(Ф160mm～Ф180mm)×(500mm～650mm)；
3、加热
将预锻坯料由电热远红外加热炉预热至500℃～800℃，再放入天然气炉加热至1150℃～1250℃，保温1h～2h；
4、端部预锻
将经加热预锻坯料一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具的中心处，调节坯料中心及水平度，锻造坯料一侧端部的轴头和轴肩，按照步骤3将预锻坯料回炉加热，将另一侧端部沿水平方向摆放在端部锻造模具中心处，调节坯料中心及水平度，锻造坯料另一侧端部的轴头和轴肩，去除余料边，回天然气炉加热至600℃～800℃；
5、拔长整形
将轴桥端头夹持固定，用自由锻锤将腰部拔长，回天然气炉加热至1150℃～1250℃；
6、整体成型
将成型坯料放入轴桥锻件成型模具中，整体锻打成型，再将经整体锻打成型坯料放入500℃中频电炉中，使轴桥锻件与中频电炉共同自然降温，轴桥锻件温度降低至≤300℃时，出炉割掉余料边。
2.根据权利要求1所述的现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺，其特征是：所述低合金高强钢34CrNiMo6坯料中的P元素的质量分数≤0.025％，S元素的质量分数≤0.015％。
3.根据权利要求2所述的现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺，其特征是：所述低合金高强钢34CrNiMo6坯料中的C元素的质量分数≤0.30％～0.38％，Si的质量分数≤0.40％，Mn的质量分数为0.50％～0.80％，Cr的质量分数为1.30％～1.70％，Mo的质量分数为0.15％～0.30％，Ni的质量分数为1.30％～1.70％。
4.根据权利要求1所述的现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺，其特征是：步骤4端部预锻时，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×180㎜×170㎜、轴肩宽×高的规格为320mm×618mm。
5.根据权利要求1所述的现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺，其特征是：步骤5拔长整形时，轴腰长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×160mm。
6.根据权利要求1所述的现代轨道低地板动车大型整体锻造轴桥的制备工艺，其特征是：步骤6整体成型时，轴头长×宽×高的规格为192.2mm×170mm×170mm、轴肩宽×高的规格为311.5mm×618.7mm、轴腰长×宽×高的规格为946.2mm×140mm×96.2mm。
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