[發明專利]一種減小鍛壓力的火車車輪預成形方法

無效

• 申請號: 201110000109.1
• 申請日: 2011-01-04
• 公開（公告）號: CN102179469A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 沈曉輝;閻軍;章靜;曹杰;王會廷
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: B21K7/12
• 分類號: B21K7/12
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司 34111
• 代理人: 周宗如

技術領域：

本發明屬于輪形鍛件熱成形技術領域，具體涉及一種減小鍛壓力的火車車輪預成形方法。

背景技術：

輾鋼火車車輪成形主要包括模鍛預成形和輪輞軋制擴徑兩個工序。預成形完成車輪成形的主要變形量，預成形往往分初鍛和終鍛兩個工步。預成形終鍛的模腔充滿情況直接關系到車輪的成形質量。而模腔的充滿情況很大程度上決定于預成形壓力機的噸位。目前車輪的預成形存在以下問題：

第一，初鍛坯在上模和下模間一次成形，完成終鍛。終鍛臨結束時，由于輪輞和輪轂基本充滿，金屬流動受到模具強烈限制，鍛壓力急劇上升?，F有壓力機由于噸位的限制對車輪預成形坯的直徑上限有嚴格限制，超過一定尺寸的車輪將無法完成預成形；

第二，實際操作中，由于各種因素的干擾，為保證較大尺寸的預成形坯能夠充滿模腔，往往提高坯料的加熱溫度，有的甚至加熱至1250℃以上，以降低金屬的變形抗力。而加熱溫度提高嚴重浪費了能源。

第三，從鍛件的組織性能考慮，應該降低鍛造溫度，而溫度的降低，鍛造壓力上升，往往使得現有壓力機無法完成車輪的預成形。即使壓力機噸位能夠滿足時，由于成形力很大，造成模具及壓力機結構的彈性變形較大，從而使得鍛件的尺寸精度控制水平低。對于新造壓力機，大幅度提升設備能力也會使制造成本急劇上升。

因此，在不提高鍛造溫度，保證車輪預成形模腔充滿而又降低鍛壓力的預成形方法對火車車輪的生產具有重要意義。

發明內容：

本發明針對現有技術存在的問題，提供一種減小鍛壓力的火車車輪預成形方法。該方法的核心是將現有的終鍛成形分成兩步完成，分別完成輻板和輪輞輪轂成形，以達到顯著降低車輪預成形鍛壓力的目的。

本發明所提供的預成形方法是在終鍛模下模外臺面3、終鍛模下模內臺面4上分別設置外模環5、內模環6，外模環5、內模環6的內外徑分別與所述終鍛模下模外臺面3、終鍛模下模內臺面4的內外徑一致，該方法分兩步完成車輪的預成形終鍛，首先將輻板壓到目標厚度，再將輪輞和輪轂壓到目標高度并充滿型腔，該發明方法的具體步驟如下：

(1)去除外模環5、內模環6，將初鍛坯放置到終鍛模下模2上，對中后，終鍛模上模1下壓，把輻板8壓到目標厚度，由于去除外模環5、內模環6，相應增加輪輞型腔高度h1和輪轂型腔高度h2，此時輪輞7和輪轂9的下部沒有充滿，正由于輪輞7和輪轂9的下部沒有充滿，輻板部位金屬流動阻力較小；此外，輪轂9的下部沒有和下模內臺面4接觸或接觸面積很小，輪輞7和下模外臺面3的接觸面積也很小，此時鍛壓力較小；

(2)在終鍛模下模外臺面3、終鍛模下模內臺面4上分別放置外模環5、內模環6，將步驟(1)鍛造得到的工件10放到終鍛模下模2上，終鍛模上模1壓下將輪輞7和輪轂9壓到目標高度，且輪輞、輪轂型腔充滿，得到車輪預成形坯，完成預成形，該步驟鍛壓中輻板部位基本沒有受壓力，僅是輪轂下部和輪輞成形，鍛壓力顯著減小。

本發明終鍛模下模設計成圖3所示結構，下模外臺面3、內臺面4上分別設置外模環5、內模環6。模環的內外直徑分別與下模臺面3、4的內外徑一致，模環的厚度為15-30mm，上下模鍛合時，保證輪輞型腔高度、輪轂型腔高度和輻板型腔高度達到車輪預成形坯尺寸要求。

模環厚度在上述步驟中對金屬變形具有重要影響。當模環厚度小于15mm，在第一步的輻板成形時，輪輞下部與下模外臺面3的接觸面積過大，對鍛壓力減小不利。當模環厚度大于30mm時，在第一步輻板成形時，輪輞下部與下模外面3不能接觸，對輪輞金屬變形不利，還會提高模具制造成本和操作難度。

本發明采用上述方案，與現有技術相比，有著顯著的進步和較大的效益：在壓力機能力受限的前提下可以鍛造更大直徑的輪坯；由于鍛壓力的減小，可以相應適當降低坯料的鍛造溫度，節能降耗，改善鍛件的組織性能；降低鍛壓力后，使得設備彈性變形減小，鍛件的尺寸精度可以進一步提高。

附圖說明：

圖1為本發明車輪預成形終鍛模具結構示意圖；

圖2為本發明車輪預成形方法終鍛第一步工件變形示意圖；

圖3為本發明車輪預成形終鍛第二步模具結構示意圖；

圖中：1：終鍛模上模，2：終鍛模下模，3：終鍛模下模外臺面，4：終鍛模下模內臺面，5：外模環，6：內模環，7：輪輞，8：輻板，9：輪轂，10：工件。

具體實施方式：