CN1477007A - 一种火车车轴毛坯楔横轧精密成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种火车车轴毛坯楔横轧精密成形方法,其特征在于:在大型楔横轧专用轧机上安装具有3~5对楔的多楔模具轧制火车车轴毛坯。将圆棒料毛坯加热到1000~1200℃,通过轴向进料装置送入两个同向旋转具有3~5对楔的多楔模具间进行轧制,轧制过程中A-A位置的轧件形状为图2。模具参数成形角取α=18~34°、展宽角取β=4~12°,如式I,i为楔序号,θk为第k楔展宽段端面移动量曲线与轧辊中心连线的夹角。这样火车车轴被轧长度由3~5对楔同时轧制。本发明的优点在于:可以显著节省模具辊面和减小模具直径,生产火车车轴可以将模具直径降为φ1500~1600mm。
Description
技术领域
本发明属于轴类零件塑性成形技术领域,特别是提供了一种火车车轴毛坯楔横轧多楔精密成形方法,适用于直径Φ180mm以上、长度超过2米的超大型轴类零件轧制成形。
背景技术
火车车轴是铁路建设的三大关键零件(重轨、车轴和车轮)之一,属于超大型轴类零件。目前,国内外生产火车车轴毛坯主要方法有三种:1)自由锻造成形,它的生产效率为每分钟0.2~0.3根,材料利用率为58~65%;2)精锻成形,它的生产效率为每分钟0.3~0.5根,材料利用率为65~73%;3)三辊仿形轧制成形,它的生产效率为每分钟0.3~0.6根,材料利用率为62~70%。
火车车轴属于超大型轴类零件,其最大直径为φ222mm,最大长度为2356mm。目前,国内外用楔横轧生产的轴类零件,其最大直径在φ150mm以下,最大长度在1200mm以内,模具最大直径为φ1400mm。若用现在的楔横轧方法生产火车车轴,其模具直径要达φ3000mm左右,楔横轧机的高度将超过9000mm,这样大的机器与模具,必然投资大、制作难、生产操作不便,故无法实施。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种火车车轴毛坯楔横轧多楔精密成形方法,解决了机器设备庞大,模具难以制造等问题,实现了用楔横轧生产火车车轴毛坯。
本发明采用多楔精密轧制成形工艺,在大型楔横轧专用轧机上安装具有3~5对楔的多楔模具轧制火车车轴毛坯。将圆棒料加热到1000~1200℃,通过轴向进料装置送入两个同向旋转具有3~5对楔的多楔模具(图1)间进行轧制,轧制过程中A-A位置轧件形状为图2,轧制成品的火车车轴毛坯为图3。模具参数成形角取α=18~34°、展宽角取β=4~12°,
i为楔序号,θk为第k楔展宽段端面移动量曲线与轧辊中心连线的夹角。这样火车车轴被轧长度由3~5对楔同时轧制。显然与单楔轧制比较,可以显著节省模具辊面和减小模具直径。因此,本发明技术生产火车车轴可以将模具直径降为φ1500~1600mm。
本发明已在缩小比例的实验轧机上试轧出1∶5.5的火车RD2车轴,它的生产效率为每分钟2~5根,材料利用率为78~82%。本发明与已有生产火车车轴毛坯方法比较,生产率提高3~25倍,材料利用率提高5~24%。此外,它还具有显著减小轧辊辊身直径、减轻设备重量和降低造价、易于实现专业化大批量生产等优点。
本发明方法生产火车车轴与现有技术比较,优点如下:
1)单机生产率高。与自由锻比(目前我国80%的火车车轴采用该方法生产)高8倍以上;与奥地利精锻机(世界上最先进的方法)比高4倍以上;与三辊仿形轧制(俄罗斯)比高3倍以上;
2)材料利用率高。与自由锻比平均高20%;与精锻机比平均高10%;与仿形轧制比平均高15%,每根轴节材60~150kg。
3)清洁生产。自由锻与精锻机生产中噪音大于100分贝,楔横轧方法生产噪音小于60分贝。
4)机加工工序减少。由于现有的三种工艺生产出的火车车轴毛坯尺寸精度不如楔横轧,加上直角台阶不如楔横轧能够成形(均有斜面过渡),故都要经过粗加工后再精加工,楔横轧可直接进行精加工,节能工序。
5)生产成本低。楔横轧与现有技术比较,具有效率高、节材、省加工工序等,其生产成本可下降15~30%。
附图说明
图1是本发明的一种火车车轴3对楔模具展开图。即楔1、楔2和楔3,其中楔1和楔2轧制车轴中间较长部分,楔3为组合楔,轧制火车轴边部两个台阶。β1、β2、β3-1、β3-2分别为楔1、楔2和组合楔3的展宽角,α1、α2、α3-1、α3-2分别为楔1、楔2和组合楔3的成形角。
图2是本发明的一种火车车轴轧制过程A-A位置轧件图。
图3是本发明的一种火车车轴轧制成品图。
图4是本发明的一种火车RD2车轴3对楔模具图。
图5是本发明的一种火车RD2车轴3对楔模具展开图。图中,展宽角β1=7°,β2=8.4°,β3-1=9.8°,β3-2=10.8°,成形角α1=α2=α3-1=30°,α3-2=27°;h1=h2=11.605mm,h3=16.15mm,h4=33.825mm,H0=4037.92mm,H1=177.81mm,H2=355.62mm,L1=749.97mm,L2=1266.81mm,L3=2397.91mm,L4=289.62mm,L5=269.23mm,L6=421.42mm。
图6是本发明的一种火车RD2车轴轧制成品。图中,Dz0=Φ200mm,Dz1=Φ179mm,Dz2=Φ170mm,Dz3=Φ135mm,Lz0=2252mm,Lz1=1198mm,Lz2=489mm,Lz3=285mm,Lz4=232mm,Lz5=308mm。
图7是本发明的一种火车RD2车轴。图中,Dc0=Φ194mm,Dc1=Φ174mm,Dc2=Φ165mm,Dc3=Φ130mm,Lc0=2146mm,Lc1=1204mm,Lc2=471mm,Lc3=273mm,Lz4=220mm。
具体实施方式
图4、图5、图6和图7为成形火车RD2车轴的一个实施例,将直径Φ=200mm,长度为1690mm的火车RD2车轴圆棒料毛坯,加热温度为1050℃,通过轴向进料装置送入两个同向旋转的3对楔火车RD2车轴模具间进行轧制,模具最大直径为φ1600mm,模具图为图4,展开图为图5,火车RD2车轴轧制成品如图6所示,将图6火车车轴精加工,得到精加工后的RD2火车车轴如图7所示。
Claims (1)
1、一种火车车轴毛坯楔横轧精密成形方法,其特征在于:在大型楔横轧专用轧机上安装具有3~5对楔的多楔模具轧制火车车轴毛坯,将圆棒料毛坯加热到1000~1200℃,通过轴向进料装置送入两个同向旋转具有3~5对楔的模具间进行轧制,轧制过程中A-A位置的轧件形状为图2,模具参数成形角取α=18~34°、展宽角取β=4~12°,
i为楔序号,θk为第k楔展宽段端面移动量曲线与轧辊中心连线的夹角,这样火车车轴被轧长度由3~5对楔同时轧制。
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