CN107164625B - 制动梁制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制动梁制备方法。该方法包括以下步骤：S1制作形成制动梁型钢；S2对制动梁型钢加热至第一预设温度、并在第一预设温度保持第一预设时间，其中第一预设温度小于或等于制动梁型钢材质的相变温度；S3进一步将制动梁型钢加热至第二预设温度、并在第二预设温度保持第二预设时间，其中第二预设温度为小于或等于制动梁型钢材质的魏氏体组织出现温度；S4对制动梁型钢进行锻造加工形成制动梁；S5将制动梁放入冷却箱中以小于或等于0.25℃/s的速度冷却到280℃‑320℃后移出，在室温下冷却至常温。本发明制成的制动梁满足制动梁性能指标要求，又保证了制动梁的尺寸合格率。本发明还提供一种冷却箱，用于上述制动梁的冷却。

Description

制动梁制备方法

技术领域

本发明涉及铁路车辆制造技术，尤其涉及一种制动梁制备方法。

背景技术

制动梁是铁路车辆装备基础制动系统的关键部件之一，其良好地性能是保证车辆制动稳定性的必要条件。制动梁的强度是保证制动力稳定施加的重要指标，其韧、塑性是保证制动梁不发生脆性瞬断的关键性能。

在现有技术汇总，制动梁的生产工艺采用Q460E型钢，轧制成异型钢，然后经燃气式加热炉加热、切分、拉伸、整形后回火，以保证其性能指标符合要求。其中，热处理工艺采用锻造余热，进行正火，在整形后将制动梁架放在架子上利用风机进行强制风冷，之后进行回火处理，使制动梁的性能满足表2制动梁性能指标要求。

表1 Q460E化学成分(质量分数，％)

C

Si

Mn

P

S

Nb

V

≤0.20

≤0.50

≤1.70

≤0.025

≤0.02

≤0.07

≤0.200

Ti

Ni

Cr

Al<sub>t</sub>

Cu

Mo

Fe

≤0.20

≤0.80

≤0.30

≤0.015

≤0.55

≤0.20

余量

表2制动梁性能指标要求

项目	屈服强度Mpa	抗拉强度Mpa	断后伸长率％	冲击功(-40℃,Akv)J
					指标	420	550	17	27

但是，制动梁外形尺寸复杂，现有的风冷和回火工序经常导致制动梁的外形尺寸发生较大、随机变化，使制动梁的尺寸合格率大幅下降；若为提高尺寸合格率，取消风冷和回火工序，又会导致制动梁的力学性能严重下降，尤其是强度和冲击功无法满足制动梁性能指标要求。

发明内容

本发明提供一种制动梁制备方法，以解决现有技术中风冷和回火工序导致制动梁尺寸合格率下降；若为提高尺寸合格率，取消风冷和回火工序，又会导致制动梁的力学性能严重下降，无法满足指标要求的技术问题。

本发明提供一种制动梁制备方法，包括下列步骤：

S1，制作形成制动梁型钢；

S2，对制动梁型钢加热至第一预设温度、并在第一预设温度保持第一预设时间，其中第一预设温度小于或等于制动梁型钢材质的相变温度；

S3，进一步将制动梁型钢加热至第二预设温度、并在第二预设温度保持第二预设时间，其中第二预设温度小于或等于制动梁型钢材质的魏氏体组织出现温度；

S4，对制动梁型钢进行锻造加工形成制动梁；

S5，将制动梁放入冷却箱中以小于或等于0.25℃/s的速度冷却到280℃-320℃后移出，在室温下冷却至常温。

如上所述的制动梁制备方法，步骤S2具体为：利用中频感应加热设备对制动梁型钢以第一频率进行加热，使制动梁型钢表面和心部均达到第一预设温度。

如上所述的制动梁制备方法，步骤S3具体为：利用中频感应加热设备对制动梁型钢以第二频率进行加热，使制动梁型钢达到第二预设温度；

如上所述的制动梁制备方法，第一频率为1KHz-4KHz，第一预设时间为100s-120s，使制动梁型钢表面和心部的温度达到第一预设温度730℃-770℃。

如上所述的制动梁制备方法，第二频率为10KHz-20KHz，第二预设时间为20s-40s，使制动梁型钢的温度达到第二预设温度960℃-1000℃。

如上所述的制动梁制备方法，步骤S5具体为：在制动梁温度大于或等于600℃时，将制动梁放入冷却箱中冷却。

本发明还提供一种用于如上所述的制动梁制备方法的冷却箱，包括箱体和导轨，箱体包括顶壁和与顶壁连接的多个侧壁，顶壁和多个侧壁共同围成半封闭容纳空间，其中两个相对的侧壁底部设置有凹槽，凹槽用于与导轨配合，以使得冷却箱沿导轨移动，以将制动梁冷却架包覆于半封闭容纳空间内。

如上所述的冷却箱，顶壁和多个侧壁的内侧均设置有保温层。

本发明提供的制动梁制备方法，通过中频感应加热设备对制动梁进行第一频率加热和第二频率加热，锻造形成制动梁后先在冷却箱中进行冷却再移到室温下冷却至常温，实现了在无风冷和回火工序的情况下既可以满足制动梁性能指标要求，又保证了制动梁的尺寸合格率，回火工序的取消和加热时间的缩短有效控制制动梁的制备时间，提高了制动梁的制备效率。本发明还提供一种冷却箱，用于制动梁的冷却，与原来的风冷相比降低了冷却速度，保证制动梁的冲击性能。

附图说明

图1为本发明制动梁制备方法一实施例的制动梁制备流程图；

图2为本发明冷却箱结构示意图。

附图标记说明：

1：箱体； 2：制动梁冷却架；

3：导轨； 4：地面：

11：顶壁； 12：第一侧壁；

13：第二侧壁 14：第三侧壁；

15：凹槽； 21：空格。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明不局限于下述的具体实施方式。

图1为本发明制动梁制备方法一实施例的制动梁制备流程图，如图1所示，本发明制动梁的制备方法可以包括：

S1，制作形成制动梁型钢；

S2，对制动梁型钢加热至第一预设温度、并在第一预设温度保持第一预设时间，其中第一预设温度小于或等于制动梁型钢材质的相变温度；

S3，进一步将制动梁型钢加热至第二预设温度、并在第二预设温度保持第二预设时间，其中第二预设温度小于或等于制动梁型钢材质的魏氏体组织出现温度；

S4，对制动梁型钢进行锻造加工形成制动梁；

S5，将制动梁放入冷却箱中以小于或等于0.25℃/s的速度冷却到280℃-320℃后移出，在室温下冷却至常温。

具体地，步骤S1制作形成制动梁型钢的方法可以采用压延加工法，也可以机加工，本发明对此不作具体限制。制动梁所用的钢材可以采用低合金高强度钢Q460E。

在对制动梁型钢进行加热至第一预设温度并在第一预设温度保持第一预设时间的过程中使制动梁型钢的表面和心部均达到第一预设温度。其中第一预设温度在制动梁型钢所用材料的相变温度以下。且优选地，步骤S2可以具体为：利用中频感应加热设备对制动梁型钢进行第一频率加热，使制动梁型钢表面和心部达到一小于或等于制动梁型钢材质相变温度850℃的第一预设温度。第一频率为1KHz-4KHz，功率输出85％，使制动梁型钢整体的温度(表面和心部)达到第一预设温度730℃-770℃，即第一次加热采用的是慢速长时间加热方式。

完成步骤S2后，制动梁型钢的整体已经处于第一预设温度以上，此时可以进一步实施步骤S3，即对制动梁型钢继续进行加热至第二预设温度并在第二预设温度保持第二预设时间，其中第二预设温度小于或等于制动梁型钢材质的魏氏体组织出现的温度，避免产生粗大晶粒的魏氏体组织，以提高制动梁的机械性能，特别是提高制动梁的冲击性能。

其中，步骤S3优选采用快速加热，具体可以为：利用所述中频感应加热设备对制动梁型钢进行第二频率加热，使制动梁型钢达到一小于或等于第二预设温度。中频感应加热设备的频率，例如可以是1KHz-20KHz，中频感应加热设备的总功率，例如可以是450KW。第二预设温度可以为960℃-1000℃，并可以根据第二预设温度值选择适当的第二预设时间以避免产生魏氏体，从而避免制动梁的冲击性能受到影响。

经步骤S3的第二次加热后，可再对制动梁型钢进行锻造加工形成制动梁。具体地，对加热后的制动梁型钢进行切分、拉伸、压弯和整形制成预设尺寸的制动梁。在进行切分、拉伸、压弯和整形的过程中，加热的制动梁在空气中自然冷却即在锻造工位上进行正火，去除材料的部分内应力，增加材料的硬度，使晶粒细化。

当经机械加工形成制动梁后，便可将制动梁放入冷却箱中以小于或等于0.25℃/s的速度冷却到280℃-320℃后移出，在室温下冷却至常温。在冷却箱中冷却，去除锻造过程中的残余应力，保证制动梁的外形尺寸，保证制动梁的力学性能指标，特别是保证制动梁的冲击功。在冷却箱中冷却至280℃-320℃后，制动梁的尺寸、组织性能已成型，移出冷却箱在室温下继续冷却至常温，提高了冷却箱的利用效率，加快了生产速度。

本实施例制动梁的制备方法，对制动梁型钢进行两段式加热处理，第一段利用中频感应加热设备以1KHz-4KHz的频率加热100s-120s使制动梁型钢表面和心部均达到730℃-770℃；第二段利用中频感应加热设备以10KHz-20KHz的频率加热20s-40s使制动梁型钢的温度达到第二预设温度960℃-1000℃，避免产生不利的金相组织，且后续进行锻造形成制动梁并利用锻造余热正火，再将制动梁放在冷却箱中冷却，冷却到280℃-320℃移出，在室温下冷却至常温，使制动梁不进行无风冷和回火处理又进一步避免晶粒粗大组织的出现，保证制动梁的冲击性能；最终实现了对制动梁尺寸的控制，使得加工出的制动梁既可以满足制动梁性能指标要求，又保证了制动梁的尺寸合格率，此外还提高了制动梁的制备效率。

进一步地，上述步骤S5具体可以为：在制动梁温度大于或等于600℃时，将制动梁放入冷却箱中冷却，有效保证制动梁的冲击性能。

前述实施例中，第一频率加热和第二频率加热为单根节拍式生产，保证每根制动梁具有一致的加热和冷却条件，避免炉式加热先出炉和后出炉的制动梁型钢加热保温时间不一致的问题，有效保证制动梁产品的一致性。

本发明另一实施例还提供一种用于如上任一实施例所述的制动梁制备方法的冷却箱。图2为本发明冷却箱结构示意图。如图2所示，冷却箱包括箱体1和导轨3，箱体1包括顶壁11和与顶壁11连接的第一侧壁12、第二侧壁13以及第三侧壁14，顶壁11和第一侧壁12、第二侧壁13以及第三侧壁14共同围成半封闭容纳空间，其中两个相对的第一侧壁12和第二侧壁13的底部设置有凹槽15，凹槽15用于与导轨3配合，以使得冷却箱1沿导轨3移动，以将制动梁冷却架2包覆于半封闭容纳空间内。锻造后的制动梁放置在制动梁冷却架2的空格21内，移动冷却箱1，使装有制动梁的制动梁冷却架容纳于冷却箱1半封闭容纳空间内，顶壁11、第一侧壁12、第二侧壁13以及第三侧壁14均设置有保温层，使制动梁以低于风冷冷速的冷却速度缓慢冷却，保证制动梁的冲击性能。具体地，冷却箱顶壁及侧壁是金属板，可以是钢，还可以是铁，本发明对此不作具体限制。保温层可以是耐高温的硅酸钙管壳，还可以是耐高温的陶瓷纤维，以起到良好的保温作用，同时还能耐高温，不会在高温环境下发生明显质变。

经过发明人实验发现，按照GB/T 1591-2008低合金高强度钢的元素含量标准选定元素含量不同的钢材，采用本发明制动梁的制备方法进行制动梁的加工制造，能够满足制动梁的性能指标要求。采用现有技术中对制动梁进行风冷和回火工序，制动梁外形尺寸发生较大变化，尺寸合格率只有70％，而采用本发明制动梁的制备方法形成的制动梁尺寸合格率至少能够达到96％。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种制动梁制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1，制作形成制动梁型钢；

S2，利用中频感应加热设备对所述制动梁型钢以第一频率进行加热至所述制动梁型钢的表面和心部均达到第一预设温度、并在所述第一预设温度保持第一预设时间，所述第一频率为1KHz-4KHz，所述第一预设时间为100s-120s，所述第一预设温度为730℃-770℃，其中所述第一预设温度小于或等于所述制动梁型钢材质的相变温度；

S3，进一步利用所述中频感应加热设备对所述制动梁型钢以第二频率进行加热至所述制动梁型钢达到第二预设温度、并在所述第二预设温度保持第二预设时间，所述第二频率为10KHz-20KHz，所述第二预设时间为20s-40s，所述第二预设温度为1000℃，其中所述第二预设温度小于或等于所述制动梁型钢材质的魏氏体组织出现温度；

S4，对所述制动梁型钢进行锻造加工形成制动梁；

S5，在所述制动梁温度大于或等于600℃时，将所述制动梁放入冷却箱中以小于或等于0.25℃/s的速度冷却到280℃-320℃后移出，在室温下冷却至常温。