CN108097859A - 一种高速列车锻钢制动盘摆辗锻造模具 - Google Patents

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寇淑清
葛尧
陈庆敏
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    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K7/00—Making railway appurtenances; Making vehicle parts
    • B21K7/12—Making railway appurtenances; Making vehicle parts parts for locomotives or vehicles, e.g. frames, underframes
    • B21K7/14—Making railway appurtenances; Making vehicle parts parts for locomotives or vehicles, e.g. frames, underframes brake rigging or brake parts

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Abstract

本发明公开了一种高速列车锻钢制动盘摆辗锻造模具，所述模具由摆头(3)和下模具(5)组成，所述下模具(5)型腔与制动盘的散热筋相对应；摆头(3)由摆头主体和垫环组成，摆头(3)的运动区域与下模具(5)构成封闭式的型腔。本发明通过垫环对坯料的挤压，将坯料分为内外变形区，能够很好的避免因为摆辗成形造成的内周部散热筋因为中心拉裂造成的充填不完全；降低了生产成本，并提高了生产效率。

Description

一种高速列车锻钢制动盘摆辗锻造模具
技术领域
本发明属于制动盘锻造加工技术，属于制动盘成形技术领域。
背景技术
列车运行的速度越快，那么在机械制动的过程中产生的热量也会越高，制动系统也越容 易因为磨损和热蠕变的原因造成失效，并引发事故。因此制动系统的设计就选的十分重要。
传统的铸铁铸钢制动盘能够满足低速下的制动需求，但是在列车速度达到250km/h的时 候，在制动过程中，铸铁制动盘的表面很快出现热裂纹，为列车制动带来安全隐患。而铸钢 制动盘相比于铸铁制动盘拥有更高的强度和抗热裂纹性能，但是却具有导热性差、热容量小 和膨胀系数大等缺点。因此我国需要开发一种新的锻钢制动盘来代替铸铁铸钢制动盘，提高 制动盘的耐磨、耐高温、耐热疲劳性能来满足列车制定的可靠性和安全性的要求。
现以一种外直径640mm，内直径350mm，总厚度48.5mm制动盘为例，该制动盘盘体上78个散热筋呈六分之一对称分布。盘体最大散热筋投影为2800mm2，最小散热筋面积为145mm2， 盘体厚度20mm，散热筋分为两层，厚度分别为11mm和17.5mm，因此使用常规的模锻压力机 难以充填完全，一般常使用摆辗成形加工的方式进行局部连续塑性加工成形，但是由于摆辗 回转塑性加工的中心拉裂特征，常常会因为摆角过大而导致内周部的散热筋充填不完全。该 制动盘的高径比为0.076，属于薄盘件，摆角的存在也会导致加工后制动盘发生翘曲变形或 厚薄不均匀的现象产生，严重影响了摆辗加工制动盘的成品率。因此需要在不改变摆辗成形 优势的情况下，设计锻造方法，消除摆辗成形产生的缺陷。
发明内容
针对上述摆辗加工成形薄盘件制动盘可能会产生的缺陷，本发明提供了一种高速列车锻 钢制动盘摆辗锻造模具，用较小吨位的摆辗机，加工得到了成形良好的制动盘，生产成本低， 生产效率较高。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：
一种高速列车锻钢制动盘摆辗锻造模具，由摆头3和下模具5组成，所述下模具5型腔 与制动盘的散热筋相对应；摆头3由摆头主体和垫环组成，摆头3的运动区域与下模具5构 成封闭式的型腔。
所述摆头3为圆台形，摆头3上设置可拆卸式的锥环形垫环9，垫环9上设置有圆环状 的凸环10，通过垫环9对坯料的挤压，将坯料分为内外变形区。
所述垫环9一侧有圆弧状的凸起，垫环9与摆头3之间通过螺栓8固定。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：在不改变可以使用较小吨位的摆辗 机加工出正常模锻难以加工的锻钢制动盘的外圈散热筋的优势下，同时也能够正常的使内圈 散热筋稳定有效的充填完全，并且后续处理有效的修正了摆辗薄盘件产生翘曲和厚薄差的缺 陷。
附图说明
图1为制动盘盘体示意图。
图2为使用摆辗加工制动盘的示意图
图3为在摆头上安装垫环后加工制动盘的示意图。
图4为垫环安装在摆头下端时的仰视图。
图中：1.散热筋，2.制动盘，3.摆头，4.摆头轴线，5.下模具，6工件，7.未填区域，8.螺栓，9.垫环，10.凸环
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。本实施案例在以本发明 技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明的创造性， 但本发明的保护范围不限于以下的实施例。
本发明所述的高速列车制动盘为圆环盘状，其基盘一侧有大小形状分布不同的散热筋。 为了解决锻造加工时细小散热筋顶端难以充满的难题，采用摆辗加工方式以及专用的锻造模 具，该锻造模具包括摆头和下模，所述摆头的运动区域与下模构成封闭型腔，该型腔与制动 盘结构相对应；所述摆头上部设有垫环，该垫环与摆头间用螺栓固定。
本发明为解决现有摆辗设备制造制动盘产生的内周部散热筋成形不完全和翘曲厚薄不 均的问题采用如下加工方法：
1.采用直径280mm的28CrMoV圆钢，使用锯床进行切割；
2.使用感应加热炉将棒料加工至1000℃并进行镦粗冲孔；
3.使用扩孔机对坯料进行扩孔至内圆半径稍大于制动盘半径。
4.使用摆辗机对坯料进行局部连续塑性加工。
摆辗塑性加工方法因为采用多次变形代替一次变形，变形力是正常模锻方式的1/5～1/20， 加工精度较高。并且摆头在坯料上部进行滚动，因此在加工过程中产生的噪音较少。摆辗加 工因为采用回转局部塑性加工，所以更适宜加工盘类件。因此使用摆辗塑性加工代替模锻加 工方式。
摆辗塑性加工虽然相比模锻加工有如上优点，但是也有相应的缺点存在：摆辗塑性加工 多采用圆周轨迹进行塑性加工，因此会有中心拉裂的特性，内周部的材料会有轴向流动，造 成内周部的散热筋充填不完全，；采用局部塑性加工导致工件在加工过程中会产生翘曲和厚 薄不均匀的缺陷。
为解决摆辗塑性加工的内周部充填不完全的缺陷，在塑性加工时在摆头上安装用螺栓固 定的垫环，垫环的上设置一定高度的凸起环，凸起环的位置处于内周部特征的稍外侧，在加 工过程中，凸起环首先与坯料相接触，形成一个障壁，将工件整体分为内外两个变形区，可 以有效的防止坯料的轴向流动，使其更容易充填锻件的内周部。
采用摆辗加工的制动盘常常会有翘曲和厚薄不均的缺陷，而在冷却过程中，这些缺陷往 往会加剧从而导致工件的报废，因此需要将制动盘件放入下模型腔与散热筋形状一致，上模 为与基盘大小相同的圆环的压力机中来消除翘曲和厚薄不均的缺陷。
冷却完毕后，对制动盘进行机加工处理，去除基盘背部的毛刺以及垫环造成的不平。

Claims (3)

1.一种高速列车锻钢制动盘摆辗锻造模具，其特征在于：由摆头(3)和下模具(5)组成，所述下模具(5)型腔与制动盘的散热筋相对应；摆头(3)由摆头主体和垫环组成，摆头(3)的运动区域与下模具(5)构成封闭式的型腔。
2.根据权利要求1所述的一种高速列车锻钢制动盘摆辗锻造模具，其特征在于：所述摆头(3)为圆台形，摆头(3)上设置可拆卸式的锥环形垫环(9)，垫环(9)上设置有圆环状的凸环(10)，通过垫环(9)对坯料的挤压，将坯料分为内外变形区。
3.根据权利要求1或2所述的一种高速列车锻钢制动盘摆辗锻造模具，其特征在于：所述垫环(9)一侧有圆弧状的凸起，垫环(9)与摆头(3)之间通过螺栓(8)固定。
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