[發(fā)明專利]一種長軸類鍛件預(yù)制坯方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711354640.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108080547B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳任東;袁朝龍;姜藝林;焦瑋;黃佳杰;周潔;魏瑋;陳福強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J9/02;B21K7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明提供的一種長軸類鍛件預(yù)制坯方法及裝置，其中所述方法包括：步驟1，坯料的一端送入輥鍛工位，直到所述坯料的一端完成輥鍛行程，將所述坯料抽出；步驟2，將坯料的另一端送入下一輥鍛工位，直到所述坯料的另一端完成輥鍛行程，將所述坯料抽出；其中，所述輥鍛工位和所述下一輥鍛工位分別為兩臺輥鍛機(jī)上的輥鍛工位；或者，為一臺輥鍛機(jī)上不同的輥鍛工位；且所述輥鍛機(jī)在輥鍛行程結(jié)束處設(shè)有過渡部分。本發(fā)明提供的預(yù)制坯方法適合超長預(yù)制坯的成形，且能夠在較低的設(shè)備要求下，高效率的完成良好的預(yù)制坯充形；同時避免了變截面件成形引入的彎曲及雙道次分別成形引入的折疊缺陷；因此，特別適合于轍叉等長軸類復(fù)雜截面鍛件的預(yù)制坯成形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鍛造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種長軸類鍛件預(yù)制坯方法及裝置。

背景技術(shù)

對于鐵路上使用的轍叉部件來說，其長度可達(dá)6米，同時延軸線方向截面形狀變化復(fù)雜，目前一般是采用鑄造工藝大批量生產(chǎn)。但隨著對重載鐵路線路質(zhì)量的要求不斷提高，鑄造轍叉的性能已不能完全滿足要求，需要采用鍛造工藝成形整體結(jié)構(gòu)。

而此類鍛件作為典型的超長變截面長軸類鍛件，鍛造工藝的實現(xiàn)過程難度很大：由于鍛件本身的幾何形狀，分模面選取受限，投影面積大，帶來最終的成形噸位很高；由于鍛件沿軸向截面形式多，質(zhì)量分布差別很大，端部和中部的成形方式完全不同；鍛件中還存在小翼、筋等薄壁難成形特征。采用自由鍛及大量機(jī)加工的工藝線路對設(shè)備的噸位要求較小，但考慮到復(fù)雜的截面形式，需要大量的型砧才能夠?qū)崿F(xiàn)終成形，同時敷料多、耗時長，在軸向精度上也很難把控，幾乎只能適應(yīng)小規(guī)模的生產(chǎn)；而采用模鍛工藝噸位大、充形困難，對設(shè)備要求高，使用合理的預(yù)制坯工藝能起到對坯料材料的預(yù)分配，從而顯著改善最終噸位及充形效果。

目前長軸類鍛件制坯通常是采用自由鍛、模鍛預(yù)鍛、輥鍛、楔橫軋等形式：(1)自由鍛設(shè)備要求最低，但由于型砧等的限制，預(yù)制坯結(jié)構(gòu)一般比較簡單，無法實現(xiàn)軸向方向上的斜面或是錐面等特征；(2)模鍛預(yù)鍛制坯軸向精度最高，但考慮到投影面積，噸位較大，一般難以實現(xiàn)軸向上坯料分配，需要和其他預(yù)制坯工藝配合；(3) 輥鍛工藝比較適合進(jìn)行長軸類鍛件的預(yù)制坯加工，但在預(yù)制坯的尺寸形狀方面有一定限制，模具的設(shè)計加工都較為復(fù)雜；(4)楔橫軋工藝效率和精度都很高，但幾乎只能加工回轉(zhuǎn)體工件，同時對于加工長度有一定限制，超長軸類零件實現(xiàn)難度很大。

以圖1a和圖1b所示的某型號轍叉熱鍛件的鍛造成形工藝為例說明，該型號轍叉熱鍛件(不包含飛邊)，由兩側(cè)的翼軌1-1、中心位置的叉心1-2及由叉心延伸出的叉跟軌1-3構(gòu)成，整體由最外側(cè)的耳板1-4連接固定，轍叉中部的中空區(qū)域布置有兩個筋板1-5-1、1-5-2特征。該型號轍叉(不包含飛邊)全長約6米，最大寬度約450毫米，最大高度約180毫米，全重在1.5噸左右。對于該型號轍叉熱鍛件，模鍛終鍛噸位可達(dá)10萬噸，在翼軌叉跟端根部(即鍛件兩端)、翼軌外緣小翼、耳板肋板等位置充形困難。

設(shè)計的預(yù)制坯需要與熱鍛件材料分布形式相配合。此類轍叉鍛件在軸向上端部多中間少，沿截面方向上則為兩側(cè)多中間少，主要截面形式有兩種，如圖2a所示的“U”形的半包圍截面2-1；以及圖2b所示的“П”形的半包圍截面2-2為主。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計預(yù)制坯外形，如圖3所示，截面類型繼承了終鍛件的主要截面形式，簡化了耳板及其他復(fù)雜的截面特征，同時保證了在如叉心、筋板位置特征部位的充形高度。預(yù)制坯工藝需要將此預(yù)制坯由軋制坯料成形，一般選取方坯，而目前的針對轍叉長軸類鍛件預(yù)制坯工藝在應(yīng)用于此型號轍叉時存在一定缺陷和問題：

(1)采用自由鍛工藝生產(chǎn)預(yù)制坯。由于預(yù)制坯形狀復(fù)雜，特征截面較多，在采用自由鍛預(yù)制坯的過程中需要采用多組上下砧，由于預(yù)制坯截面形式，上砧不能采用平砧，需多組之間切換。另外由于軸向方向有斜面等特征，在加工方面具有較大的困難，在眾多型砧切換位置的精度很難保證，工藝穩(wěn)定性差。