专利名称：火车轴锻件成形的方法
技术领域：
本发明涉及一种材料加工过程中金属塑性成形工艺，尤其涉及一种火车轴锻件成形的方法。
背景技术：
火车轴是火车车辆和机车的重要承载零件。繁重的负役条件，对火车轴的内在质量有很高的要求。火车轴是一种大型阶梯轴类锻件，一般毛坯重量在400-800公斤。火车轴最早由自由锻工艺生产，一般要经过2-3次加热才能完成锻造。上世纪六十年代以来。火车轴锻件主要由两种锻造工艺来生产，一种在原有自由锻造工艺的基础上，用快锻水压机代替空气锤或蒸汽锤，改善了劳动条件，但产品质量仍提高不显著，生产速度仍然较慢，加工余量大；另一种是采用径向锻造机进行径向锻造，由于径向锻造机自动化程度高，机械手与打击锤头联机控制，生产节拍加快，一条生产线每年可生产8万根锻件，但由于工件在多向(三向或四向)打击下，存在一个拉应力环，在这一环上，材料微观组织不甚理想。并且由于是间歇打击，锻件表面仍然比较粗糙，尤其是径向锻造机比较昂贵，目前仍需进口，设备折旧费高，产品价格仍然比较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种材料利用率高、产品质量优良、生产效率高的火车轴锻件成形的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的火车轴锻件成形的方法，包括四道次辊锻，具体包括步骤在辊锻机的锻辊上顺序安装第一道次、第二道次、第三道次、第四道次的辊锻模；将加热至1150-1200°C的坯料送至辊锻机前面的按料平台上，辊锻机的机械手用大钳口夹住坯料一端，依次进行第一道次、第二道次、第三道次、第四道次辊锻，每一道次辊锻完成后将坯料旋转90°再进行下一道次的辊锻；当第四道次辊锻完成后，所述机械手的大钳口松开，将坯料调头180°，然后所述机械手用小钳口夹持所述坯料的另一端，对胚料被大钳口夹持过的部分依次进行所述第一道次、第二道次、第三道次、第四道次辊锻。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的火车轴锻件成形的方法， 由于包括两个四道次辊锻，无需切除夹钳料头，从而提高材料利用率，又由于材料在辊锻过程中是连续局部变形，变形力小，产品质量优良，生产效率高。
图1为一种火车轴锻件的结构示意图；图加为本发明火车轴锻件成形的方法的实施例中选用的毛坯的结构示意图；图2b、2c分别为本发明火车轴锻件成形的方法的实施例中第一道次和第二道次辊锻的工艺示意图；图2dde分别为本发明火车轴锻件成形的方法的实施例中毛坯调头后的第一道次和第二道次辊锻的工艺示意图；图2f_2i分别为图中的A-A、B_B、C_C、D-D向剖面示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细描述。本发明的火车轴锻件成形的方法，其较佳的具体实施方式
是包括四道次辊锻，具体包括步骤在辊锻机的锻辊上顺序安装第一道次、第二道次、第三道次、第四道次的辊锻模；将加热至1150-1200°C的坯料送至辊锻机前面的按料平台上，辊锻机的机械手用大钳口夹住坯料一端，依次进行第一道次、第二道次、第三道次、第四道次辊锻，每一道次辊锻完成后将坯料旋转90°再进行下一道次的辊锻；当第四道次辊锻完成后，所述机械手的大钳口松开，将坯料调头180°，然后所述机械手用小钳口夹持所述坯料的另一端，对胚料被大钳口夹持过的部分依次进行所述第一道次、第二道次、第三道次、第四道次辊锻。所述第一道次和第二道次的辊锻用于完成坯料的变形，所述第三道次和第四道次的辊锻用于对变形后的坯料整形。所述辊锻机在第四道次锻辊机械手的一侧，设有旋转平台，用于实现所述坯料的调头。本发明的火车轴锻件成形的方法，由多道次辊锻成形，工艺过程是将加热到锻造温度的圆棒料送到辊锻机前，由机械手夹持棒料一端，在辊锻机上顺次进行四道次辊锻， 使棒料成形为阶梯轴，然后坯料调头，由机械手夹持另一端，重新在辊锻机上进行四道次辊锻。这样棒料两端均已成形，无需切除夹钳料头，从而提高材料利用率。由于材料在辊锻过程中是连续局部变形，除了变形力小，设备投资少外，工件外表面光滑无间断压痕，材料内部在三向压应力作用下流动，材料致密，可消除原始坯料中的微小孔洞型缺陷，材料显微流线平行并且与工件外形一致，产品质量优良。本发明的特征之一是采用连续局部成形的辊锻工艺成形火车轴锻坯。锻坯在辊锻模具的作用下，逐段受到压缩，产生轴向延伸与横向展宽，完成一个道次的变形后，通常将坯料翻转90°，进入下一个道次，连续在模具作用下进行变形，一般火车轴经过四道次变形，大部分台肩均已成形并完成精确整形。这种成形方法，与已有的自由锻与径向锻造相比，是将间断变形，改变成连续局部变形，变形区的转变是连续的，没有间断，消除前两种方法变形区转换形成的接痕，使锻件表面光滑，无凹凸不平的接痕。同时辊锻是接近于精压的变形，振动与冲击很轻微，对于改变前两种方法的冲击变形，减少振动与噪声效果非常显著。本发明的另一个特征是实现了原始坯料第一次夹钳夹持端无需切除而成为锻件毛坯的已变形的一部分，而不是锻后切除成为废料，从而大大提高了材料利用率，并减除了切头工序，使生产过程减化，减去了切头设备，减少了投资。实现这一特征的方法，是在经过四道次辊锻后，锻坯调头，带有大小两个夹钳口的夹钳，用小钳口夹持已经变形的端部。利用辊锻模顺序成形，第一次夹钳夹持的钳口部分材料，使其成为锻坯的一部分。本发明的第三个特征是变形在第一、第二两个道次内完成，第三、第四道次为变形很少的精整道次，采用圆形型槽，精整道次的压下量见下公式Ah = —(a- yfab)
3其中a、b分别为第三道次轧件近似椭圆截面的长轴与短轴长度Ah:压下量这种设计将保证精整的圆度与长度精度。具体实施例图1为一种火车轴锻件图，图中最大直径250毫米，最小直径190毫米，总延伸率为1.73，可在两道次中完成主要变形，第三、第四道次用于整形。为保证锻件全长上都有变形，消除晶粒粗大部分，取原材料为圆坯料，直径为290毫米，使直径最大处也有1. 35的延伸率。如用方坯料，则边长为257毫米。如图加至图2i所示，在中心距为1500毫米的辊锻机的两个轧辊上，安装扇型模块。四道次辊锻模顺序安装在锻辊上，上下辊锻模模块相同。加热至1150-1200°C的坯料， 经辊道送至辊锻机前面的按料平台上，辊锻机机械手用大钳口夹住坯料一端，辊锻机运转带动辊锻模转动，对坯料进行压缩。坯料在锻辊的带动下，推动机械手在滑轨上后退。辊锻机旋转一周后停转，机械手夹钳旋转90°，滑轨横向运动了一个辊锻模距离，使钳口中心线与第二道辊锻模中心线对齐，机械手前进，带动钳口夹持的坯料穿过辊锻机锻辊，停在设定位置上，准备第二道次辊锻。这时辊锻机运转，辊锻模连续压缩坯料，机械手夹钳后退， 旋转90°，与第一道次一样前进至给定位置，准备第三道次辊锻，这样直至第四道次辊锻完成。在第四道次锻辊机械手一侧，有一旋转平台，第四道次锻辊完成后，钳夹口松开，坯料放置在旋转平台制定位置，夹钳后退，旋转平台旋转180°，完成坯料调头，然后夹钳前进，用大钳口内的小钳口夹持坯料已经完成变形的端部，机械手滑台从第四道次平位平移至第一道次工位，顺序进行四道次辊锻，完成原来夹钳口夹持部分材料的变形，这样经过两个四道次辊锻，完成火车轴锻件的成形任务整个成形周期约需两分钟。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种火车轴锻件成形的方法，其特征在于，包括四道次辊锻，具体包括步骤在辊锻机的锻辊上顺序安装第一道次、第二道次、第三道次、第四道次的辊锻模；将加热至1150-1200°C的坯料送至辊锻机前面的按料平台上，辊锻机的机械手用大钳口夹住坯料一端，依次进行第一道次、第二道次、第三道次、第四道次辊锻，每一道次辊锻完成后将坯料旋转90°再进行下一道次的辊锻；当第四道次辊锻完成后，所述机械手的大钳口松开，将坯料调头180°，然后所述机械手用小钳口夹持所述坯料的另一端，对坯料被大钳口夹持过的部分依次进行所述第一道次、第二道次、第三道次、第四道次辊锻。
2.根据权利要求1所述的火车轴锻件成形的方法，其特征在于，所述第一道次和第二道次的辊锻用于完成坯料的变形，所述第三道次和第四道次的辊锻用于对变形后的坯料整形。
3.根据权利要求1所述的火车轴锻件成形的方法，其特征在于，所述辊锻机在第四道次锻辊机械手的一侧，设有旋转平台，用于实现所述坯料的调头。
全文摘要
本发明公开了一种火车轴锻件成形的方法，包括四道次辊锻，在辊锻机的锻辊上顺序安装第一道次、第二道次、第三道次、第四道次的辊锻模；将加热至1150-1200℃的坯料送至辊锻机前面的接料平台上，辊锻机的机械手用大钳口夹住坯料一端，依次进行四道次辊锻，每一道次辊锻完成后将坯料旋转90°再进行下一道次的辊锻；当第四道次辊锻完成后，将坯料调头180°，再依次进行四道次辊锻。通过两个四道次辊锻，无需切除夹钳料头，从而提高材料利用率，材料在辊锻过程中是连续局部变形，变形力小，产品质量优良，生产效率高。
文档编号B21K1/06GK102274921SQ20111012454
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者任伟伟, 任广升, 徐春国, 郭永强 申请人:北京机电研究所