軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，屬于制動盤成形方法技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國所需的高速軌道列車鋼質(zhì)鍛造制動盤仍是進(jìn)口為主。隨著我國高速列車應(yīng)用的推廣，要擺脫進(jìn)口現(xiàn)狀，更好地滿足各種軌道列車新造與檢修的需要，所以鋼質(zhì)鍛造制動盤國產(chǎn)化十分必要，這也符合鐵路總公司關(guān)于基礎(chǔ)制動系統(tǒng)實施國產(chǎn)化的要求。
[0003]隨著列車速度的提高，對制動裝置及制動材料的耐磨性能、耐熱裂性能、疲勞性能和摩擦性能等提出了更高的要求，原先的低合金鑄鐵制動盤摩擦面在使用過程中容易出現(xiàn)熱裂紋，蠕墨鑄鐵制動盤的耐磨性能不夠理想，滿足不了高速軌道列車制動盤強(qiáng)度高、壽命長的要求。鑄鋼制動盤由于導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量較小、膨脹系數(shù)較大，在使用過程中摩擦面容易出現(xiàn)溝槽、皺折及細(xì)網(wǎng)狀裂紋，局部摩擦表面甚至還會產(chǎn)生熔化，以“魚鱗狀”金屬鑲嵌入閘片中，大大加劇制動盤與閘片的磨損，使得鑄鋼制動盤壽命較短。而且鑄鋼材質(zhì)的鑄造性能較差，易在制動盤的筋板處產(chǎn)生鑄造裂紋缺陷，鑄鋼制動盤的制造工藝難度較大，批量生產(chǎn)時質(zhì)量較難控制。因此，鑄鐵、鑄鋼制動盤已經(jīng)滿足不了高速列車制動盤強(qiáng)度高、壽命長的要求。研制鋼質(zhì)鍛造制動盤以代替鑄鐵、鑄鋼制動盤，提尚制動盤的耐磨性能、疲勞性能及耐熱裂性能，確保高速軌道列車運(yùn)輸?shù)目煽啃浴踩?，已?jīng)成為亟需解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有軌道列車制動盤成形方法存在的上述缺陷，提出了軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，其解決了鋼質(zhì)鍛造制動盤制造困難、工藝難度大、設(shè)備投資高、材料利用率低等難題，實現(xiàn)了鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤的快速、精密成形。
[0005]本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法包括如下步驟:
[0006]步驟一、下料:根據(jù)產(chǎn)品型號，將相應(yīng)規(guī)格圓鋼通過剪切設(shè)備或鋸床得到設(shè)定長度的坯料；
[0007]步驟二、制坯:下料所得坯料采用感應(yīng)加熱設(shè)備加熱，將毛坯在壓力機(jī)上鐓粗，然后將鐓粗后的毛坯中心沖孔，得到設(shè)定形狀尺寸的環(huán)形毛坯；
[0008]步驟三、擴(kuò)孔:環(huán)形毛坯在擴(kuò)孔機(jī)上擴(kuò)孔，將毛坯內(nèi)徑尺寸擴(kuò)孔至與相應(yīng)型號的輪裝制動盤內(nèi)徑尺寸相同；
[0009]步驟四、輾壓成形:通過擺輾機(jī)擺輾頭對擴(kuò)孔后的毛坯進(jìn)行連續(xù)局部輾壓，使擴(kuò)孔后的毛坯充滿模具型腔成形；
[0010]步驟五、切邊:用切邊設(shè)備將內(nèi)外圓多余的邊料切除；
[0011]步驟六、熱處理:采用淬火、回火的熱處理工藝對成形后鍛件進(jìn)行熱處理；
[0012]步驟七、機(jī)械加工:用數(shù)控加工中心將熱處理后的鍛件加工成成品形狀及尺寸；
[0013]步驟八、動平衡校驗:在自動動平衡機(jī)上對加工后的制動盤進(jìn)行動平衡校驗。
[0014]感應(yīng)加熱設(shè)備采用1250KW中頻感應(yīng)加熱設(shè)備，加熱溫度為1150°C ±20°C ;壓力機(jī)將毛坯鐓粗至高度小于10mm ;圓鋼可以用幾何形狀的棒材進(jìn)行替換；擴(kuò)孔后的毛坯采用擺輾方式進(jìn)行塑性成形；熱處理工藝采用的淬火溫度為910°C ±5°C，采用的回火溫度為600°C ±5°C ;模具型腔采用整體式結(jié)構(gòu)或組合式結(jié)構(gòu)。
[0015]軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤屬于薄壁高筋大型盤類結(jié)構(gòu)復(fù)雜鍛件，其可鍛性能差，在鍛造過程中如果采用整體模鍛的方式，一次加熱很難鍛成，且所需變形力相當(dāng)大(錘上模鍛所需模鍛錘噸位約為40噸；機(jī)械壓力機(jī)最大變形力約為356000KN ;螺旋壓力機(jī)所需最大變形力約為200000KN)，散熱筋(齒形)不易充滿，模具承載力過大，極易變形失效。采用本發(fā)明的塑性精密成形方法，不僅能夠一火次完成鍛造成形，還能大幅度提高成品率、節(jié)約原材料，降低鍛造設(shè)備噸位，減少設(shè)備投資、降低生產(chǎn)成本。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017](I)成形精度高，實現(xiàn)少無切削加工；節(jié)約材料，大幅度提高材料利用率；
[0018](2)擺輾過程是連續(xù)局部塑性成形技術(shù)，所需塑性變形力降低，設(shè)備噸位降低，減少設(shè)備投資；
[0019](3)由于擺輾過程模具承受鍛造力小，所以工裝模具制作簡單，減少模具制造難度；
[0020](4)生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)能耗低，降低生產(chǎn)成本；
[0021](5)制造工藝簡單，輔助設(shè)備少，成品率高；
[0022](6)鍛件內(nèi)部組織致密，晶粒細(xì)小，力學(xué)性能、耐磨性及疲勞壽命明顯高于其他方法生產(chǎn)的鍛件。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的原理流程框圖。
[0024]圖2(a)是本發(fā)明擴(kuò)孔后的坯料示意圖。
[0025]圖2(b)是的剖面示意圖。
[0026]圖3 (a)是本發(fā)明的制動盤鍛坯示意圖。
[0027]圖3(b)是圖3(b)的剖面示意圖。
[0028]圖4(a)是本發(fā)明制動盤的散熱筋面示意圖。
[0029]圖4(b)是圖4(a)的剖面示意圖。
[0030]圖5是本發(fā)明制動盤的摩擦面示意圖。
[0031]圖6是本發(fā)明制動盤擺輾模具示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0033]本發(fā)明所述的軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，包括如下步驟:
[0034]步驟一、下料:根據(jù)產(chǎn)品型號，將相應(yīng)規(guī)格圓鋼通過剪切設(shè)備或鋸床得到設(shè)定長度的坯料；
[0035]步驟二、制坯:下料所得坯料采用感應(yīng)加熱設(shè)備加熱，將毛坯在壓力機(jī)上鐓粗，然后將鐓粗后的毛坯中心沖孔，得到設(shè)定形狀尺寸的環(huán)形毛坯；
[0036]步驟三、擴(kuò)孔:環(huán)形毛坯在擴(kuò)孔機(jī)上擴(kuò)孔，將毛坯內(nèi)徑尺寸擴(kuò)孔至與相應(yīng)型號的輪裝制動盤內(nèi)徑尺寸相同；
[0037]步驟四、輾壓成形:通過擺輾機(jī)擺輾頭對擴(kuò)孔后的毛坯進(jìn)行連續(xù)局部輾壓，使擴(kuò)孔后的毛坯充滿模具型腔成形；
[0038]步驟五、切邊:用切邊設(shè)備將內(nèi)外圓多余的邊料切除；
[0039]步驟六、熱處理:采用淬火、回火的熱處理工藝對成形后鍛件進(jìn)行熱處理；
[0040]步驟七、機(jī)械加工:用數(shù)控加工中心將熱處理后的鍛件加工成成品形狀及尺寸；
[0041]步驟八、動平衡校驗:在自動動平衡機(jī)上對加工后的制動盤進(jìn)行動平衡校驗。
[0042]感應(yīng)加熱設(shè)備采用1250KW中頻感應(yīng)加熱設(shè)備，采用的加熱溫度為1150°C ±20°C;壓力機(jī)將毛坯鐓粗至高度小于100mm;圓鋼可以用幾何形狀的棒材進(jìn)行替換；擴(kuò)孔后的毛坯采用擺輾方式進(jìn)行塑性成形；熱處理工藝采用的淬火溫度為910°C ±5°C，采用的回火溫度為600°C ±5°C ;模具型腔采用整體式結(jié)構(gòu)或組合式結(jié)構(gòu)。
[0043]實施例一:
[0044]圖1-圖6所示，鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤盤體成形的一個實例。本發(fā)明的使用過程如下所述:
[0045]圖1所示的原理流程框圖，直徑為200mm、長度為245mm的圓鋼毛坯，采用的加熱溫度為1150°C，通過自動上料設(shè)備送至制坯設(shè)備鐓粗、沖孔，然后由機(jī)器人將工件放置到自動擴(kuò)孔機(jī)上進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔后的毛坯如圖2所示。其中，圖2(a)是擴(kuò)孔后的毛坯主視圖，圖2(b)是擴(kuò)孔后的毛坯剖視圖。
[0046]擴(kuò)孔后的毛坯由機(jī)器人轉(zhuǎn)至擺輾機(jī)上進(jìn)行擺輾操作，擺輾完成后進(jìn)行切邊，得到圖3所示，鍛坯外徑為650mm、鍛坯內(nèi)徑為340mm的鍛造毛坯。其中圖3(a)是鍛坯的主視圖，圖3(b)是鍛坯的剖視圖。需要注意的是，擺輾機(jī)采用的擺輾方式是指利用一個繞中心迅速滾動的圓錐上模(擺頭)對金屬毛坯端面局部加壓，使其逐步成形的一種回轉(zhuǎn)成形工藝。其中，圖6展示的是本發(fā)明的制動盤擺輾模具示意圖。本發(fā)明根據(jù)需要，不同制動盤擺輾模具可以加工出不同型號的制動盤。
[0047]檢驗合格后的鍛造毛坯進(jìn)行淬火、回火熱處理，其中，淬火溫度為910°C ±5°C，回火溫度為600°C ±5°C。熱處理后的鍛坯在加工中心上進(jìn)行加工得到制動盤，將制動盤在自動動平衡機(jī)上進(jìn)行校驗后，得到帶有如圖4所示的散熱筋面和如圖5所示的摩擦面的制動盤，制動盤的外徑為640mm、制動盤內(nèi)徑為350mm。其中圖4(a)是制動盤的散熱筋面的主視圖，圖4(b)是制動盤的散熱筋面的剖視圖。
[0048]當(dāng)然，上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定對本發(fā)明的實施例范圍。本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、下料:根據(jù)產(chǎn)品型號，將相應(yīng)規(guī)格圓鋼通過剪切設(shè)備或鋸床得到設(shè)定長度的坯料； 步驟二、制坯:下料所得坯料采用感應(yīng)加熱設(shè)備加熱，將毛坯在壓力機(jī)上鐓粗，然后將鐓粗后的毛坯中心沖孔，得到設(shè)定形狀尺寸的環(huán)形毛坯； 步驟三、擴(kuò)孔:環(huán)形毛坯在擴(kuò)孔機(jī)上擴(kuò)孔，將毛坯內(nèi)徑尺寸擴(kuò)孔至與相應(yīng)型號的輪裝制動盤內(nèi)徑尺寸相同； 步驟四、輾壓成形:通過擺輾機(jī)擺輾頭對擴(kuò)孔后的毛坯進(jìn)行連續(xù)局部輾壓，使擴(kuò)孔后的毛坯充滿模具型腔成形； 步驟五、切邊:用切邊設(shè)備將內(nèi)外圓多余的邊料切除； 步驟六、熱處理:采用淬火、回火的熱處理工藝對成形后鍛件進(jìn)行熱處理； 步驟七、機(jī)械加工:用數(shù)控加工中心將熱處理后的鍛件加工成成品形狀及尺寸； 步驟八、動平衡校驗:在自動動平衡機(jī)上對加工后的制動盤進(jìn)行動平衡校驗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，其特征在于:感應(yīng)加熱設(shè)備采用1250KW中頻感應(yīng)加熱設(shè)備，采用的加熱溫度為1150°C ±20°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，其特征在于:壓力機(jī)將毛坯鐓粗至高度小于100mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，其特征在于:圓鋼可以用幾何形狀的棒材進(jìn)行替換。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，其特征在于:擴(kuò)孔后的毛坯采用擺輾方式進(jìn)行塑性成形。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，其特征在于:熱處理工藝采用的淬火溫度為910°C ±5°C，采用的回火溫度為600°C ±5°C。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，其特征在于:模具型腔采用整體式結(jié)構(gòu)或組合式結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及軌道列車鋼質(zhì)鍛造輪裝制動盤精密成形方法，屬于制動盤成形方法技術(shù)領(lǐng)域。其解決了鋼質(zhì)鍛造制動盤制造困難、工藝難度大、設(shè)備投資高、材料利用率低等難題。本發(fā)明包括如下步驟:下料、制坯、擴(kuò)孔、輾壓成形、切邊、熱處理、機(jī)械加工和動平衡校驗；制坯工序是將毛坯料經(jīng)鍛造、沖孔后獲得設(shè)定形狀尺寸的環(huán)形毛坯，環(huán)形毛坯經(jīng)擴(kuò)孔后確保內(nèi)徑尺寸不小于成品件內(nèi)徑；然后在擺輾機(jī)上進(jìn)行輾壓成形，保證薄壁高筋散熱齒成性良好。本發(fā)明制造方法簡單，成形容易，大大減小了設(shè)備噸位；機(jī)械加工余量小、材料利用率高，制造成本低，適合機(jī)車、城軌、高鐵等各種型號軌道列車鋼質(zhì)輪裝制動盤的大批量生產(chǎn)制造。
【IPC分類】B23P15/18
【公開號】CN105149892
【申請?zhí)枴緾N201510617345
【發(fā)明人】陳慶敏, 岳巖
【申請人】青島中天鵬鍛壓制造有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月24日