CN108097855A - 一种辙叉整体锻造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辙叉整体锻造方法，该方法包括：对轧制棒材进行自由锻开坯，将坯料在轴向进行预分配；对开坯后的坯料进行预锻获得预制坯，预锻采用模锻；对预制坯进行终锻获得锻件，终锻采用模锻。本发明提供的一种辙叉整体锻造方法，通过将整个锻造过程分为三个阶段，先采用自由锻开坯，使坯料质量在轴向方向上进行合理分配，然后模锻预锻初步成形，最后模锻终锻获得各部分充形饱满、符合要求的锻件，可顺利完成辙叉等长轴类变截面锻件的整体锻造，同时分步骤进行，每步均可减少设备吨位要求，每个步骤均比较容易实现，可减少整体锻造的难度，且锻造的三个阶段循序渐进，可使最终获得的锻件充形饱满，精度更高，满足高标准的要求。

Description

一种辙叉整体锻造方法

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，更具体地，涉及一种辙叉整体锻造方法。

背景技术

对于铁路上使用的辙叉部件来说，其长度可达6米，同时延轴线方向截面形状变化复杂，目前一般是采用铸造工艺大批量生产。但随着对重载铁路线路质量要求的不断提高，铸造辙叉的性能已不能完全满足要求，需要采用锻造工艺提升性能。对于部分锻造方法如锻造叉心栓接或焊接，实现难度较低，但容易在连接处引入病害。从提升辙叉寿命及整体线路质量出发，整体锻造工艺更为合适。

而此类锻件作为典型的超长变截面长轴类锻件，锻造工艺的实现过程难度很大：由于锻件本身的几何形状，分模面选取受限，投影面积大，带来最终的成形吨位很高；由于锻件沿轴向截面形式多，质量分布差别很大，端部和中部的成形方式完全不同；锻件中还存在小翼、筋等薄壁难成形特征。

如果采用自由锻及机加工工艺线路，如果型砧长度不足600毫米，则至少需要十组以上下砧，大大延长的加工时间的同时也增加了加热次数，同时由于无法实现精确成形，需要增加敷料和额外的加工余量，材料利用率将低于50％，下料至少在3吨。对于心轨(叉心)位置附近的大量敷料最终都需后续机加工去除，而后续机加工会切断自由锻形成的金属流线因而降低了锻件的整体性能，而此部分承受车轮的剧烈冲击，对性能要求很高，机加工切削量过大很可能使最终辙叉锻件不符合要求。另外辙叉对于轴向精度较为敏感，在自由锻工艺中轴向的拔长量很难控制，工艺稳定性不高，最终会导致较高的废品率。

如采用模锻成形该型号辙叉则会引入如下问题：终成形吨位极大，合模力在10万吨左右，同时由于其本身外形特征，分模面选取受限，导致单一模膛内充形高度很大，在翼轨叉跟端根部(即锻件两端)、翼轨外缘小翼、耳板肋板等位置充形困难。

现有辙叉等变截面长轴类锻件整体锻造时，存在锻造困难、成形吨位较大以及局部充形困难的问题。

发明内容

本发明提供一种克服现有辙叉等变截面长轴类锻件整体锻造时，存在锻造困难、成形吨位较大以及局部充形困难的问题或者至少部分地解决上述问题的一种辙叉整体锻造方法。

根据本发明，提供一种辙叉整体锻造方法，该方法包括：对轧制棒材进行自由锻开坯，将坯料在轴向进行预分配；对开坯后的坯料进行预锻获得预制坯，所述预锻采用模锻；对所述预制坯进行终锻获得锻件，所述终锻采用模锻。

在上述方案的基础上，所述对轧制棒材进行自由锻开坯时，预先压出压肩用于标记所需的不同截面的位置。

在上述方案的基础上，所述预先压出压肩将所述轧制棒材沿轴向分为了位于两端的端部和位于中间的中段。

在上述方案的基础上，所述对轧制棒材进行自由锻开坯时，下砧采用异形型砧，所述异形型砧用于在所述轧制棒材上形成定位用预压槽。

在上述方案的基础上，在所述轧制棒材两个端部的预压槽位于所述轧制棒材的下表面，在所述轧制棒材中段的预压槽位于所述轧制棒材的上表面，所述预压槽位于所述轧制棒材的截面的中心部位，所述预压槽为V型凹槽。

在上述方案的基础上，在所述预锻的模膛内表面设置与所述轧制棒材上的预压槽相配合的斜面，所述预锻过程中通过斜面与所述预压槽的配合对开坯后的坯料进行定位。

在上述方案的基础上，所述预锻采用闭式模锻，所述预锻的上模的中段留有开放位置，所述预制坯在所述开放位置处以反挤压的形式成形。

在上述方案的基础上，所述终锻采用开式模锻，在所述终锻的上模的中心部位设置有泄压槽。

在上述方案的基础上，所述终锻的模膛上设置有上仓式飞边槽。

在上述方案的基础上，一种辙叉整体锻造方法还包括：所述对轧制棒材进行自由锻开坯之后，对开坯后的坯料进行矫直以及长度的修正；所述终锻结束之后，对所述锻件进行飞边切除以及机加工。

本发明提供的一种辙叉整体锻造方法，通过将整个锻造过程分为三个阶段，先采用自由锻开坯，使坯料质量在轴向方向上进行合理分配，然后模锻预锻初步成形，最后模锻终锻获得各部分充形饱满、符合要求的锻件，可顺利完成辙叉等长轴类变截面锻件的整体锻造，同时分步骤进行，每步均可减少设备吨位要求，每个步骤均比较容易实现，可减少整体锻造的难度，且锻造的三个阶段循序渐进，可使最终获得的锻件充形饱满，精度更高，满足高标准的要求。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法所适用的辙叉的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法所适用的辙叉的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法所适用的辙叉截面的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法所适用的辙叉截面的结构示意图；

图5为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法中开坯后的坯料的结构示意图；

图6为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法中预制坯的结构示意图；

图7为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法中自由锻所用型砧的结构示意图；

图8为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法中预锻所用模膛的结构示意图；

图9为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法中坯料自定位特征的示意图；

图10为根据本发明实施例的一种辙叉整体锻造方法中终锻所用模膛的结构示意图。

附图标记说明：

1—翼轨； 2—叉心； 3—叉跟轨；

4—耳板； 5—筋板； 6—上砧；

7—坯料； 8—下砧； 9—预锻上模；

10—预锻下模。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例根据本发明提供一种辙叉整体锻造方法，该方法包括：对轧制棒材进行自由锻开坯，将坯料在轴向进行预分配；对开坯后的坯料进行预锻获得预制坯，所述预锻采用模锻；对所述预制坯进行终锻获得锻件，所述终锻采用模锻。

本实施例提供的一种辙叉整体锻造方法，可用于辙叉等长轴变截面类的锻件的整体锻造。参考图1，一种型号的辙叉热锻件由两侧的翼轨1，中心位置的叉心2及由叉心2延伸出的叉跟轨3构成。辙叉整体由最外侧的耳板4连接固定。图2中所示辙叉是由图1中所示辙叉翻转后的示意图，参考图2，辙叉中部的中空区域设置两个筋板5。筋板 5用于增加整个结构的刚性，使辙叉整体更加牢固，耐冲击。

车轮经过辙叉的过程为：车轮首先沿翼轨1内侧进入，越过翼轨1 和叉心2之间的有害空间后冲击叉心2，之后从叉跟轨3外侧离开。辙叉除火车车轮的压力外，主要承受越过有害空间的冲击载荷，要求主要形面及连接部分充形饱满。该型号辙叉(不包含飞边)全长约6米，最大宽度约450毫米，最大高度约180毫米，锻件全重在1.5吨左右。

该辙叉使用锻造工艺成形可采用自由锻或模锻。如为减小设备吨位要求，可使用纯自由锻形式，但考虑到复杂的截面形式，自由锻需要大量的型砧才能够实现终成形，同时敷料多、耗时长，在轴向精度上也很难把控。

参考图3和图4，辙叉截面特征以“U”及“П”形的包围型截面为主，充形高度高并且质量沿截面方向主要分布于两侧。如果纯采用模锻，会使得坯料宽度大大小于模膛宽度，加上本身6米的长度，使得坯料在模膛中的定位出现很大的困难，坯料中段在模锻过程中大部分行程下都处于半悬空的状态，失稳倾向较大，一旦发生错移，坯料宽度方向上分布会收到影响，严重时巨大的锻压吨位产生的侧推力甚至会折断模具。

采用模锻整体成形需要极大的成形吨位完成充形，为降低最终吨位需要额外的预锻或是其他成形辅助手段将材料预先分配，同时在预锻和开坯过程中也需要满足相应的坯料投影面积、充形高度、坯料定位及吨位的限制。

对于该型号的辙叉以及其他类似的长轴变截面类锻件，在进行整体锻造的时候难度较大，本实施例提出可将整体锻造分为三个阶段进行。三个阶段分别是：先采用自由锻的方式对轧制棒材进行开坯，然后进行模锻预锻，再进行模锻终锻。

轧制棒材是指经轧制后的棒材，以轧制后的棒材作为锻造的原材料。在本实施例中，保证辙叉性能必要的锻比主要由轧制提供。

因为辙叉沿轴向方向质量分布不均匀，先对轧制棒材进行自由锻开坯主要目的是将坯料在轴向方向上进行预分配，具体方法就是把原大截面的棒材，即坯料，在一定的压下量的作用下，在相应位置拔长，并将相应位置的截面积变小。

采用自由锻开坯，可使轧制棒材成形为所需要的形状，以为下一步的预锻做好准备，且自由锻可减小设备吨位要求。

参考图5，轧制棒材经过自由锻开坯使原本等截面的棒状坯料沿轴向方向进行质量的再分配，整体沿轴向方向的质量分布大致合理，接近辙叉所需的质量分布。之后，对开坯后的坯料进行预锻，预锻采用模锻。通过预锻对坯料进一步的进行材料再分配，特别是实现坯料在截面方向的分配，使材料在各部位的分布更加合理，从而控制终锻过程中的材料流动形式。

预锻采用模锻，参考图6，虽然预锻无法实现辙叉各个具体特征的完全充形，但可使各部位大致成形，初步具有辙叉的形貌。预锻获得的预制坯已经获得类似于图3及图4的两类截面形式，并已初步具有两端翼轨1和叉跟轨3的端部特征。

在预锻之后对预制坯进行终锻，终锻同样采用模锻。终锻使预制坯各部分饱满地成形为最终所需的形状和尺寸。

通过将整个锻造过程分为三个阶段，先采用自由锻开坯，使坯料质量在轴向方向上进行合理分配，然后模锻预锻初步成形，最后模锻终锻获得各部分充形饱满、符合要求的锻件，可顺利完成辙叉等长轴类变截面锻件的整体锻造，同时分步骤进行，均可减少设备吨位要求，每个步骤均比较容易实现，可减少整体锻造的难度，且锻造的三个阶段循序渐进，可使最终获得的锻件充形饱满，精度更高，满足高标准的要求。

本实施例提出一种辙叉整体锻造方法，可生产以辙叉为代表的不局限于辙叉的，长径比相差悬殊的变截面长轴类锻件，相较于自由锻方法，终锻件轴向尺寸精度更高；相对于直接模锻成形，可减少设备吨位要求，使充形饱满。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5，所述对轧制棒材进行自由锻开坯时，预先压出压肩用于标记所需的不同截面的位置。

本实施例基于上述实施例，对自由锻开坯的过程进行了说明。自由锻开坯主要目的是进行材料在轴向上的预分配，坯料质量在轴向上的分配不同主要体现在沿轴向的截面积不同。

辙叉的截面在轴向方向上是不同的，沿轴向方向辙叉的截面积差异较大，可预先在原始的轧制棒材上压出压肩用于对所需不同截面的位置进行标记。压肩即根据所需的不同截面的位置，即截面大小沿轴向的变化，将坯料分成若干段，每段的形状加以区分，可清楚的对每段所需截面大小进行区分。然后根据每段所需的截面大小再进行下一步的操作，比如相应的进行拔长等操作。

通过预先压出压肩对所需不同截面的位置进行标记，是对坯料整体的一个划分，可根据坯料的不同位置针对性的对坯料进行沿轴向的再分配，也便于之后对不同位置进行不同的操作。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5，所述预先压出压肩将所述轧制棒材沿轴向分为了位于两端的端部和位于中间的中段。

本实施例基于上述实施例，对自由锻开坯的过程进行了进一步的说明。以锻造辙叉为例，在进行自由锻开坯时，可预先压出压肩将原材料即轧制棒材分为三段。

因为辙叉两端的翼轨1和叉跟轨3结构相似，都与中间的叉心2 位置附近的辙叉中段结构相差较大。因此，压出压肩将截取定长的轧制棒材分为了位于两端的两个端部和位于中间的中段三个部分。便于之后对三个部分进行区分和有针对性的进行锻造。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图7，所述对轧制棒材进行自由锻开坯时，除实现压下拔长的功能外，下砧8采用异形型砧，所述异形型砧用于在所述轧制棒材上形成定位用预压槽。

本实施例基于上述实施例，对自由锻开坯过程进行了进一步的说明。在对轧制棒材即坯料7进行自由锻开坯时，在坯料7上需要形成预压槽，坯料7上的预压槽用于之后进行预锻的时候进行坯料7的自定位。

为了在坯料7上形成预压槽，下砧8需要采用异形型砧。下砧8 在坯料拔长过程中在坯料上留下导向定位用预压槽。下砧8的形状和预压槽的相配合，可贴合在一起。上砧6可采用平砧。

进一步地，预压槽的形状不限，以之后能进行定位为目的。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5，在所述轧制棒材两个端部的预压槽位于所述轧制棒材的下表面，在所述轧制棒材中段的预压槽位于所述轧制棒材的上表面，所述预压槽位于所述轧制棒材的截面的中心部位，所述预压槽为V型凹槽。

本实施例基于上述实施例，对预压槽的设置进行了进一步的说明。根据上述实施例，压出压肩将辙叉的坯料分为了三段：两个端部和中段。在两个端部和中段均设置预压槽。预压槽沿坯料的轴向设置，主要用于坯料在预锻中的自定位和导向。

根据预锻过程中模具与坯料的接触方式，自由锻工步完成后的坯料置于预锻下模内，接触位置为端部下方，上模下压后，与预锻模具上模首先接触的是坯料中段上方。同时根据辙叉的形状，两个端部在截面中心的凹陷以及中段的中空凹槽是分别位于坯料的上方和下方，此种形式与这次本身截面特征相接近。因此，两个端部的预压槽和中段的预压槽设置在坯料的不同方向。

为便于之后坯料的成形，将两个端部的预压槽设置在坯料的下表面，而将中段的预压槽设置在坯料的上表面。也可将两个端部的预压槽设置在坯料的上表面，将中段的预压槽设置在坯料的下表面。在进行预锻和终锻的时候，可将坯料进行翻转使适应模膛的形状，对此不作限定。

使用自由锻过程中，由于上砧6采用平砧，下砧8采用型砧，预压槽的成形位置只能在自由锻机方位的下方，这时就需要采用双操作机对坯料中段成形过程中进行翻转，从而完成中段坯料上方预压槽特征的成形。

预压槽设置在坯料截面的中心部位，进一步地，预压槽设置在坯料的表面且位于截面的中心。预压槽设置在坯料截面的中心部位，因为辙叉沿中心轴线方向对称，这也符合坯料在预锻过程中的定位，防止由坯料两侧分布不均造成的过大的侧推力。

预压槽可为设置在坯料表面的V型凹槽。预压槽也可称为凹挡。预压槽关于坯料的中心轴线对称。预压槽为V型凹槽时，在坯料表面的深度较浅，能进行定位即可。在本实施例中V型凹槽的两边与水平方向夹角可设为10-14°。预压槽在坯料表面的深度较浅同时也容易加工，降低成形难度。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图8，在所述预锻的模膛内表面设置与所述轧制棒材上的预压槽相配合的斜面，参考图9，所述预锻过程中通过斜面与所述预压槽的配合对开坯后的坯料进行定位。

本实施例基于上述实施例，对坯料的自定位方式进行了说明。坯料的两个端部的预压槽主要用于自定位和导向。在预锻下模10的两端与坯料的两个端部的预压槽相对应的位置处分别设置斜面结构。斜面结构具体是在预锻下模10的两端的内表面分别设置两个相交的斜面，两个相交的斜面与坯料两个端部的V型凹槽状预压槽形状和大小相配合，可贴合接触。

在预锻上模9的中间与坯料中段的预压槽相对应的位置处设置斜面结构，该处斜面与坯料中段的预压槽可贴合接触。

在预锻过程中，将开坯后的坯料放置在预锻下模10内，使两端的预压槽朝下，然后将预锻下模10两端的斜面与坯料两个端部的预压槽贴合接触使坯料和预锻下模10卡合，将预锻上模9中间的斜面与坯料中段的预压槽贴合接触卡合起来，从而对坯料进行固定，实现坯料的自定位。

在预锻过程中，坯料端部通过预锻下模10的斜面与坯料两端的凹挡配合自定位，坯料轴向上通过预锻上模9的斜面与坯料中段的凹挡配合自定位，坯料在模膛内可通过凹挡和斜面特征自动找正，可防止在行程中坯料失稳跑偏，提高锻造成功率及锻造效果，降低对操作机等坯料放置设备的要求。

在模锻工艺中，现有技术中目前没有针对此类锻件坯料的定位方式，而采用双动压机分段定位等方式在大吨位模锻下很难实现，同时在预锻中加入此功能也很不经济。

进一步地，经预锻后坯料已初步成形，初步具有辙叉所需的截面特征，终锻模膛上有拔模用的斜度，虽然没有专门用来自定位的斜面特征，但预制坯和终锻模膛可通过模膛斜度自动找正，预制坯可通过本身的“U”及“П”形结构自动定位。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图8，所述预锻采用闭式模锻，所述预锻的上模的中段留有开放位置，所述预制坯在所述开放位置处以反挤压的形式成形。

本实施例基于上述实施例，对预锻过程进行了说明。具体来说，预锻模具形式接近闭式模锻，在预锻上模9的中间部位留有开放位置，即开口。在预锻过程中，对预锻上模9和坯料施加向下的压力，坯料在该开放位置处会被挤压反而向上成形。

预锻上模9中段即中间部位留有较大开放位置，预制坯在开放位置所对应的位置是以类似反挤压的形式成形的。在具有反挤压特征的成形过程中，模具增加额外开放位置即自由表面开口可降低预锻吨位，降低工艺难度。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图10，所述终锻采用开式模锻，在所述终锻的上模的中心部位设置有泄压槽。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述终锻的模膛上设置有上仓式飞边槽。

本实施例基于上述实施例，对终锻进行了说明。为了使锻件更好的成形，终锻采用开式模锻。在终锻过程中，允许坯料有一定余量。在终锻过程中，通过在上模的中心部位开设泄压槽，可容纳中部多余的坯料，延后该部分成形，从而使各部分成形时间趋近，降低吨位，同时能够将质量分布曲线简化，便于开坯后坯料及预制坯设计。

终锻采用开式模锻，通过泄压槽等额外附加结构使锻件延轴向及延截面方向充形时间一致。终锻为开式模锻，由于模膛主要位于下模内，为防止压溃，飞边槽形式采用上仓式。上仓式飞边槽可用于容纳坯料周边多余的材料。

设置泄压槽和飞边槽均可降低吨位要求。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种辙叉整体锻造方法还包括：所述对轧制棒材进行自由锻开坯之后，对开坯后的坯料进行矫直以及长度的修正；所述终锻结束之后，对所述锻件进行切边以及机加工。

本实施例基于上述实施例，对辙叉整体锻造方法进行了进一步的说明。由于自由锻开坯过程中上砧6使用平砧，分模面未经过模具截面的几何中心，开坯工步中的坯料会不可避免的发生翘曲，即轴向竖直方向弯曲，故在开坯后继续使用自由锻机对坯料矫直。必要时在开坯工步中，便需对坯料矫直。

另外，因为自由锻轴向精度相对较低，因此除留出一定余量外，自由锻开坯之后还需要对坯料进行长度的修正，以便于之后的工艺。可使用定尺机及热锯修正矫直后的坯料端部长度。

因为终锻模膛设置了泄压槽和飞边槽，因此终锻得到的锻件会具有飞边等不需要的结构。需要对终锻得到的锻件切除飞边及进行辙叉锻件机加工，以获得最终的成品辙叉，而泄压槽位于辙叉底部内凹面内，可不加工。

进一步地，在上述实施例的基础上，一种辙叉整体锻造方法，采用轧制棒材自由锻开坯，模锻预锻及终锻；自由锻开坯使用特殊型砧，并在预锻过程中实现对坯料自动定位；预锻采用闭式模锻，终锻采用开式模锻。

该辙叉整体锻造方法具体包括如下步骤：

将轧制方坯加热至始锻温度，在双操作机自由锻机下开坯，开坯时根据各不同截面位置预先压出压肩；

使用各截面特殊型砧完成坯料拔长的同时，型砧能够在坯料截面中心位置打出凹裆即预压槽；

自由锻开坯后对坯料矫直；

使用定尺机及热锯修正开坯后坯料长度；

使用感应加热将开坯后的坯料加热至始锻温度，并通过机械手移入预锻下模10内，两端通过坯料凹裆及模膛的斜面自定位；

预锻压机上模下压完成预锻，上模与坯料也通过中段的凹裆及斜面自定位，防止在行程中坯料失稳跑偏；

预制坯顶出，再次通过感应加热加热至始锻温度，并通过机械手移入终锻下模内，此时预制坯和模膛可通过模膛斜度自动找正；

终锻结束后终锻压机上模在动梁带动下向上移开，利用压机工作平台顶出杆将锻件顶出；

切除飞边及进行辙叉锻件机加工。

采用本实施例所述的辙叉整体锻造方法生产某型号辙叉热锻件，辙叉锻件(含飞边)具体形状见图1和图2，该辙叉用于重载铁路线路交汇及换向位置。在不考虑飞边的情况下，该型号辙叉热锻件由两侧的翼轨1，中心位置的叉心2及由叉心2延伸出的叉跟轨3构成，整体由最外侧的耳板4连接固定，辙叉中部的中空区域布置有两个筋板5 特征。

辙叉全长约6米，最大宽度约450毫米，最大高度约180毫米，全重在1.5吨左右。除长径比相差悬殊外，此锻件另一特点是轴线方向材料分布不均匀，前后两端与铁轨相连接位置截面积约40000平方毫米，而中部截面积最小位置约为其2/3，不同的截面积分布除限制了坯料的尺寸形状关系外还在一定程度上会增加合模吨位。

为实现坯料厚度大于最大充形高度，采用边长为205毫米的方截面轧制棒材，保证材料性能需要的锻比也主要由轧制提供。

开坯后坯料外形如图5所示，在增加一定敷料，改进最终热锻件截面分布后，可将坯料简化为“两类-三部分”的形式，即两端大截面，中段小截面的形式。此种情况下，开坯过程主要以原方截面轧制棒材延轴向的材料再分配为主，另外是形成方便之后预锻自定位的相关特征即预压槽。

预锻后预制坯外形如图6所示，主要功能是使坯料材料在截面方向及轴向方向小尺寸的进一步分配，并保证叉心2、筋板5位置的充形高度，由于坯料宽度小于下模膛宽度，坯料进入模膛时处于中部悬空，两端失稳倾向很大的状态，上模与坯料中段接触时失稳倾向也很大，故模具上也引入与坯料自定位相配合的斜角即斜面特征。

本实施例提供的一种辙叉整体锻造方法中，自由锻的过程具体为：将轧制方坯加热至开坯始锻温度，使用双操作机自由锻机开坯。对于该型号辙叉，对辙叉截面优化后可以将开坯目标坯料形状的特征截面简化为两种，其中中段型砧及坯料截面形式见图7。开坯时根据不同截面位置预先压出2个压肩，在后续步骤中起定位标记作用。

以图7中使用的特殊型砧为例，在完成拔长的同时，下砧8可在在坯料7截面中心位置打出凹裆，此特征主要用于预锻工步中坯料的自定位。

在预锻的过程中，使用感应加热将开坯后的坯料加热至预锻始锻温度，并通过机械手移入预锻下模内。预锻压机上模下压完成预锻。

预锻完成后，在预锻压机上顶出预制坯，再次以感应加热的方式加热至始锻温度，并通过机械手移入终锻下模内，开始进行终锻。

终锻结束后终锻压机上模在动梁带动下向上移开，利用压机工作平台顶出杆将锻件顶出，获得辙叉锻件。

采用本实施例所述的辙叉整体锻造方法生产某型号辙叉热锻件时，原料采用轧制方截面棒料，以自由锻开坯、模锻预锻及终锻的方式成形。

在自由锻开坯和模锻预锻后，坯料的质量分布形式逐渐由原方坯的等截面形式逐渐成形为接近终锻件的轴向两端多中间少，截面方向两侧多中间少的形式。同时这也使之后终锻中的材料流动方式得到了很大改善，降低了最终的终锻成形吨位。

在预锻过程中采用闭式模锻避免了飞边的产生，能够减少在终锻过程中对模锻吨位的浪费。另外在上模增加额外开放位置，一定程度上降低了预锻吨位，使得预锻过程能够在3万吨以下完成。

终锻过程还增加了泄压槽，平衡各个部分的成形时间，使得各部分飞边同时产生，最终吨位可以控制在5万吨左右。耳板小翼等难成形位置均能成形。

由于锻件本身长径比大，截面变化复杂，导致使用的坯料和预制坯也具有很大的长径比，这带来了非常严重的坯料定位问题。在此基础上，本实施例从自由锻开坯步骤开始进行对坯料设计形状及模具特征进行改进。

通过坯料凹裆及模具斜角即斜面间的自定位的方式，降低了预锻过程中坯料失稳滑移的倾向，对此过程机械手的操作精度要求降低，保证了操作过程较少的操作时间和坯料温降，同时也改善了模具的工作环境，避免了因坯料分布不均产生的侧推力造成不利影响。

另外，不采用自由锻及机加工的工艺路线能够提升最终成形的轴向精度和材料利用率，也增加了整个工艺的稳定性。

本实施例提供的一种辙叉整体锻造方法，采用轧制棒材自由锻开坯，模锻预锻及终锻；自由锻开坯与模锻预锻具有自定位特征；模锻预锻采用闭式模锻，终锻采用开式模锻，均有降低吨位特征。该方法成形的辙叉寿命长，线路质量高，能够在合适的吨位下成形复杂的辙叉外形，并通过坯料自定位的方式降低了锻造过程中长坯料的失稳倾向。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。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 (10)

1.一种辙叉整体锻造方法，其特征在于，包括：

对轧制棒材进行自由锻开坯，将坯料在轴向进行预分配；

对开坯后的坯料进行预锻获得预制坯，所述预锻采用模锻；

对所述预制坯进行终锻获得锻件，所述终锻采用模锻。

2.根据权利要求1所述的辙叉整体锻造方法，其特征在于，所述对轧制棒材进行自由锻开坯时，预先压出压肩用于标记所需的不同截面的位置。

3.根据权利要求2所述的辙叉整体锻造方法，其特征在于，所述预先压出压肩将所述轧制棒材沿轴向分为了位于两端的端部和位于中间的中段。

4.根据权利要求3所述的辙叉整体锻造方法，其特征在于，所述对轧制棒材进行自由锻开坯时，下砧采用异形型砧，所述异形型砧用于在所述轧制棒材上形成定位用预压槽。

5.根据权利要求4所述的辙叉整体锻造方法，其特征在于，在所述轧制棒材两个端部的预压槽位于所述轧制棒材的下表面，在所述轧制棒材中段的预压槽位于所述轧制棒材的上表面，所述预压槽位于所述轧制棒材的截面的中心部位，所述预压槽为V型凹槽。

6.根据权利要求5所述的辙叉整体锻造方法，其特征在于，在所述预锻的模膛内表面设置与所述轧制棒材上的预压槽相配合的斜面，所述预锻过程中通过斜面与所述预压槽的配合对开坯后的坯料进行定位。

7.根据权利要求1或6所述的辙叉整体锻造方法，其特征在于，所述预锻采用闭式模锻，所述预锻的上模的中段留有开放位置，所述预制坯在所述开放位置处以反挤压的形式成形。

8.根据权利要求1或6所述的辙叉整体锻造方法，其特征在于，所述终锻采用开式模锻，在所述终锻的上模的中心部位设置有泄压槽。

9.根据权利要求8所述的辙叉整体锻造方法，其特征在于，所述终锻的模膛上设置有上仓式飞边槽。

10.根据权利要求9所述的辙叉整体锻造方法，其特征在于，还包括：

所述对轧制棒材进行自由锻开坯之后，对开坯后的坯料进行矫直以及长度的修正；

所述终锻结束之后，对所述锻件进行飞边切除以及机加工。