[發(fā)明專利]一種鋼鋁復(fù)合列車車輪制造及裝配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110725246.5
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113427213B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郎利輝;張萬鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23P19/02;C22F1/04
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 鄭萌萌

本發(fā)明公開了一種鋼鋁復(fù)合列車車輪制造及裝配方法：(1)切割鋁合金厚板得到圓柱形坯料；(2)將鋁合金坯料放置在電阻爐中進(jìn)行加熱保溫，保溫完成后立即對鋁合金坯料進(jìn)行第一次預(yù)變形，得到粗坯；將粗坯水冷至室溫；(3)對粗坯在室溫下進(jìn)行第二次預(yù)變形，第二次預(yù)變形為輥軋變形；(4)對粗坯進(jìn)行二次加熱得到液固混合坯料；(5)將液固混合坯料導(dǎo)入模鍛成形模具的型腔，開模得到鋁合金輪芯；(6)對鋁合金輪芯進(jìn)行T6熱處理；(7)將鋁合金輪芯進(jìn)行機加工；(8)將鋁合金輪芯與已制備好的鋼制輪箍進(jìn)行裝配，得到鋼鋁復(fù)合列車車輪；(9)對鋼鋁復(fù)合列車車輪進(jìn)行表面處理和無損檢測。本發(fā)明降低了鋼鋁復(fù)合列車車輪的制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輪制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋼鋁復(fù)合列車車輪制造及裝配方法。

背景技術(shù)

近年來我國軌道車輛的高速、重載化程度不斷提高，人們對環(huán)保和安全性要求的日益苛刻，進(jìn)一步提高軌道車輛能效顯得尤其重要，尤其是車輛轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的輕量化問題。但是，車輛轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的輕量化研究受制于材料的發(fā)展和安全的考慮，還處于相對滯后的階段，面對車體承載結(jié)構(gòu)及內(nèi)飾等的輕量化技術(shù)趨于飽和，轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的輕量化成為了亟待攻克的新方向，尤其是占轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)整體重量30％～40％的車輪輪對的輕量化。軌道列車車輪是軌道運輸工具中的重要組成部分，是軌道車輛至關(guān)重要的部件。

車輪支撐著整個車體的重量，因此，車輪不可能設(shè)計成帶備用或保護(hù)的部件，需要具備絕對可靠性，尤其是車輪強度的設(shè)計至關(guān)重要。在強度作為基礎(chǔ)保障的情況下，從性能優(yōu)化的角度考慮，耐磨性、抗熱裂能力以及抗噪/振動的能力也受到了人們的重點關(guān)注。另外，車輪是耗損件，因此其使用壽命和維護(hù)成本決定著生產(chǎn)成本的經(jīng)濟(jì)性。為了提高這些特性，目前國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)研究和技術(shù)開發(fā)。目前，在高鐵領(lǐng)域，大多數(shù)國家的列車車輪采用整體碾鋼車輪，主要包括：鋸切-鋼坯加熱-除磷-預(yù)成型-成型-輾軋-壓彎沖孔-熱處理-粗加工-精加工-檢測探傷-注油孔加工-表面處理等工藝步驟，過程復(fù)雜。

隨著列車的高速化，一方面要求提高機車的牽引功率，另一方面要求實現(xiàn)列車的輕量化。輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用和零部件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計是轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)輕量化最有效的途徑，也是發(fā)展高速列車最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一。列車車輪的輕量化應(yīng)滿足減重、降噪以及減振等復(fù)合功能的需求。車輪作為鐵路車輛轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的的主要部件，起到傳遞輪軌之間垂向力、橫向力，為車輛運行提供粘著等作用，存在著超高周疲勞、極端沖擊載荷、低噪聲、高磨損及高熱等特點，因此車輪對材料的要求較高。除了要有足夠的強度、韌性、耐磨性外，還必須具有耐擦傷剝離和低運行噪音的特性。為能使車輪輕量化，雖然可以選擇減少輪徑來實現(xiàn)，但隨著輪徑的減少，會加大輪軌接觸應(yīng)力，增加輪軌磨耗，并在運行里程相同的條件下，還將會加速輪軸、軸承的疲勞損傷。

專利CN207683235U提出了一種分體式火車車輪，采用凸臺斜面結(jié)構(gòu)，包括鋼制輪輞和鋁合金輪箍，單個車輪減重13.2％。上述設(shè)計的技術(shù)缺陷是其螺栓連接方式中螺栓受到較大的剪切力。在服役過程中是疲勞失效發(fā)生的集中點。而且，如圖1所示，現(xiàn)有車輪的制造工藝十分復(fù)雜，車輪生產(chǎn)成本過高，能耗和污染也過高，不適合當(dāng)前綠色發(fā)展的理念。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋼鋁復(fù)合列車車輪制造及裝配方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，降低車輪的生產(chǎn)成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供了一種鋼鋁復(fù)合列車車輪制造及裝配方法，所述鋼鋁復(fù)合列車車輪包括鋼制輪箍和鋁合金輪芯，所述鋁合金輪芯的外壁與所述鋼制輪箍之間形成有凹槽，所述凹槽中固設(shè)有卡環(huán)；所述制造及裝配方法包括以下步驟：

(1)切割鋁合金厚板得到圓柱形坯料，并去除所述圓柱形坯料表面的油污；

(2)將所述鋁合金坯料放置在電阻爐中進(jìn)行加熱保溫，保溫的溫度范圍為430℃～470℃，保溫完成后立即將所述鋁合金坯料置于預(yù)鍛模中進(jìn)行第一次預(yù)變形，預(yù)變形量控制在30％～50％，得到粗坯；將所述粗坯水冷至室溫；