鐵路車輛用組合式鍛鋼鉤尾框的鍛造方法
2023-05-26 11:37:26 1
專利名稱：鐵路車輛用組合式鍛鋼鉤尾框的鍛造方法
技術領域：
本發明涉及鐵路車輛用組合式鍛鋼鉤尾框的鍛造方法。
背景技術：
鉤尾框是鐵路車輛上車鉤緩衝裝置的重要組成部分，在車輛牽引、連掛和發生緩衝作用時，直接完成車輛間縱向力的傳遞。隨著我國鐵路建設向重載提速方向發展，傳統鑄鋼鉤尾框因鑄造工藝固有的因素，無法避免地存在氣孔、縮松、夾雜及裂紋等缺陷，而這些缺陷的存在對鐵路重載車輛高速運行構成潛在的安全隱患，從目前運行的鐵路貨車檢修情況看，約40％的問題均出在鉤尾框上，因此對鉤尾框的製造工藝進行改進已非常迫切。鍛造產品因組織細密，通過鍛擊能消除鑄態缺陷，改善金屬內部組織結構，從而顯著提高金屬的強韌性及疲勞性能，因而近年來有的廠家開始嘗試對鉤尾框進行鑄改鍛，以避免鉤尾框出現早期疲勞裂紋，但採用的是整體鍛造工藝，整體鍛造雖然具有可靠性高等優點，但由於鉤尾框為框架式薄壁結構，存在鍛造難度大、鍛造時不容易充滿、不易分料、機加量大、機加困難及材料利用率低等缺點。
發明內容
本發明的目的是提供一種鐵路車輛用組合式鍛鋼鉤尾框的鍛造方法，解決現有鑄鋼鉤尾框存在氣孔、縮松、夾雜及裂紋等缺陷，使用壽命短，而整體鍛鋼鉤尾框又存在工藝難度大、機加量大及材料利用率低等問題。
本發明所述鐵路車輛用鉤尾框的鍛造方法，其特徵在於包括下列步驟(1)下料，得到一定長度的坯件；(2)制坯，經下料得到的坯件加熱後在自由鍛型砧上進行自由鍛，或採用其它工藝方式制坯，使坯件進行初步變形，得到形狀和尺寸接近鉤尾框體從頭部沿縱向展開後的條形坯料；(3)模鍛成形，制坯後的條形坯料放入終鍛模膛內，在鍛模的作用下整體終鍛成形狀和尺寸合乎要求的鉤尾框體展開毛坯；(4)切邊，用切邊機切除四周多餘的邊料；(5)初步機加，機加去除鉤尾框體與上下連接板焊接處凸臺的拔模斜度及鉤尾框體上內凹處的拔模斜度；(6)彎曲成形，經切邊和初步機加後的鉤尾框體展開毛坯在彎曲模中彎曲成型為U形；(7)焊接，組合焊接形成鉤尾框體頭部的上下連接板和/或掛耳(8)熱處理；(9)機加，通過機加工序加工出鉤尾框上的孔及其它需要進行機加工的地方。
鐵路車輛用鉤尾框為高肋薄壁結構，可鍛性差，在鍛造過程中若是採用整體模鍛方式，則頭部必須鍛成整體，鍛後採用機加方式挖出頭部方形孔，機加工作量非常大且加工非常困難。同時，由於肋部過高還會帶來一系列模鍛出模及充滿的問題。本發明展開鍛後彎曲成U形，然後通過組焊工藝形成鉤尾框頭部的上下連接板和/或掛耳，鍛造時以鉤尾框孔的軸向為鍛造打擊力作用方向。與整體鍛造工藝相比，頭部與框身截面積相差比減小，因而制坯難度減小，頭部的加工餘量相應減小，只要確保組焊頭部上下連接板工藝的可靠性，就能完全達到鐵路車輛重載提速的使用要求。以製造鐵路17號車鉤鉤尾框為例，本發明與整體鍛方案的工藝性比較如下
從上表可看出本發明在鍛造時坯料完全展開，大大降低了鍛造難度，投料重量和鍛件重量均比整體鍛工藝少，減少了機加餘量，材料利用率高，適合成批大量生產的要求。由於展開鍛不需要機加頭部方形孔，機加工作量大大減少，機加難度也大為降低，只增加了焊接工序，本發明與整體鍛造工藝相比少用一臺預鍛壓設備和預鍛模，因而製造成本低。
本發明制坯方便，效率高，金屬纖維流向好，鍛造成形容易，模膛淺，模具壽命長，鍛造及機加難度大大降低，機加工作量減小，材料利用率高，製造成本低，製造出的鉤尾框強度好，使用壽命長，安全可靠，適用於各種型號車鉤尾框的大批量生產。
圖1是本發明的工藝流程圖；圖2是本發明步驟(2)制坯後得到的條形坯料結構示意圖；圖3是本發明步驟(4)得到的鉤尾框體e結構示意圖；圖4是本發明步驟(6)彎曲成形的鉤尾框體e結構示意圖；圖5是本發明鍛造方法最終所得鉤尾框的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
詳述本發明方法的工藝步驟。
如圖1至圖5所示，以製造鐵路17號車鉤鉤尾框為例，該鉤尾框為框架式薄壁結構，最小壁厚28mm，最小高度140mm，頭部方形孔不能鍛造成型，拔模斜度需機加，機加量大，材料利用率低，鉤尾框重量為97.5Kg，必須在16t錘上或其它大型模鍛設備上鍛造，其製造步驟是(1)下料，得到一定長度的坯件。
(2)制坯，經下料得到的坯件加熱後在自由鍛型砧上進行拔長制坯，或採用其它工藝方式制坯，使坯件進行初步變形，得到形狀和尺寸接近鉤尾框體從頭部展開後的條形坯料(圖2所示)。
由鍛造工藝學的知識及鉤尾框結構可知，坯料在進行鍛造之前要進行初步變形，合理地分配坯料，以適應鍛件截面積和形狀的要求，使金屬能較好的充滿模膛。由於鉤尾框結構的特殊性，採用展開後鍛造的方法，其展開長度達2米以上，坯料重量約150Kg，採用自由鍛制坯後實現了坯料形狀的改變，減小了一部分截面積，增大了另一部分的截面積，獲得了接近計算毛坯形狀和尺寸的條形坯料。
(3)模鍛成形，制坯後的條形坯料放入終鍛模膛內，在16噸錘鍛模或其它大型鍛壓設備的作用下整體終鍛成形狀和尺寸合乎要求的鉤尾框體展開毛坯。
在此階段，自由鍛毛坯主要是在終鍛模膛內發生塑性流動，變形過程的變形阻力主要是坯料自身的變形抗力和模壁的摩擦力，而摩擦力與金屬的變形抗力相比又比較小，因而這個階段的坯料能否充滿型腔，從而鍛造出合格的展開件，模具的設計及設備打擊力和精度的選擇都很關鍵。
(4)切邊，用1250噸切邊機或其它大型切邊機切除掉四周多餘的邊料(圖3所示)。鍛件拿出模膛後可能會出現較大的彎曲變形，導致無法切邊，此時只需在切邊模旁加幾個校平塊，先校平後切邊即可解決問題。
(5)初步機加，機加去除鉤尾框體與上下連接板焊接處凸臺的拔模斜度及鉤尾框體上內凹處的拔模斜度。
(6)彎曲成形，經切邊和初步機加後的展開毛坯在彎曲模中彎曲成型為U形(圖4所示)。彎曲方式可用壓彎或折彎，以折彎為好，彎曲時可能會出現水平及高度方向錯位的情況，可在彎曲工裝上使用多個油缸，使彎曲校正一體化，或彎曲後採用其它設備進行冷校正。
(7)焊接，組合焊接形成鉤尾框頭部的上、下連接板，有的鉤尾框還需在此步驟焊接掛耳。為減小焊縫對本體的影響，使焊縫遠離本體，需在鉤尾框本體頭部鍛出連接板凸臺，上、下連接板組合焊接在連接板凸臺上。為保證焊接質量，宜採用自動焊接工藝和超聲波探傷。
(8)熱處理；(9)機加，通過機加工序加工出鉤尾框上的孔及其它需要進行機加工的地方，得到完整的鉤尾框(圖5所示)。
通過該方法製造出的17號車鉤鉤尾框如圖5所示，圖中標號a、b分別是上、下連接板，c為連接板凸臺，d為焊縫，e為鉤尾框體，其各項性能指標完全能滿足鐵路車輛重載提速的使用要求，與鑄鋼鉤尾框相比，不會存在氣孔、縮松、夾雜及裂紋等鑄造工藝固有的質量缺陷，因而使用壽命長，安全可靠；與整體鍛鉤尾框相比，鍛造及機加難度大大降低，機加工作量減小，材料利用率高，製造成本低。
權利要求
1.一種鐵路車輛用組合式鍛鋼鉤尾框的鍛造方法，其特徵在於包括下列步驟(1)下料，得到一定長度的坯件；(2)制坯，經下料得到的坯件加熱後在自由鍛型砧上進行自由鍛，或採用其它工藝方式制坯，使坯件進行初步變形，得到形狀和尺寸接近鉤尾框體從頭部沿縱向展開後的條形坯料；(3)模鍛成形，制坯後的條形坯料放入終鍛模膛內，在鍛模的作用下整體終鍛成形狀和尺寸合乎要求的鉤尾框體展開毛坯；(4)切邊，用切邊機切除四周多餘的邊料；(5)初步機加，機加去除鉤尾框體與上下連接板焊接處凸臺的拔模斜度及鉤尾框體上內凹處的拔模斜度；(6)彎曲成形，經切邊和初步機加後的鉤尾框體展開毛坯在彎曲模中彎曲成型為U形；(7)焊接，組合焊接形成鉤尾框體頭部的上下連接板和/或掛耳(8)熱處理；(9)機加，通過機加工序加工出鉤尾框上的孔及其它需要進行機加工的地方。
全文摘要
一種鐵路車輛用組合式鍛鋼鉤尾框的鍛造方法，由下料、制坯、模鍛成形、切邊、初步機加、彎曲成形、焊接、熱處理及機加步驟組成，制坯是將下料得到的坯件在自由鍛型砧上鍛壓初步變形，得到形狀和尺寸接近鉤尾框的展開坯料；模鍛成形是將制坯後的坯料放入終鍛模膛內，整體終鍛出形狀和尺寸合乎要求的鉤尾框展開毛坯；彎曲成形是將切邊後的展開毛坯在彎曲模中彎曲成型為U形；焊接是組合焊接形成鉤尾框頭部的上下連接板。本發明制坯方便，金屬纖維流向好，鍛造成形容易，模膛淺，模具壽命長，鍛造及機加難度大大降低，機加工作量減小，材料利用率高，製造成本低，製造出的鉤尾框強度好，使用壽命長，安全可靠，適用於各種型號車鉤尾框的大批量生產。
文檔編號B21J5/00GK1807009SQ200610054088
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月21日 優先權日2006年2月21日
發明者袁燦倫, 羅正章, 楊方彤 申請人:國營重慶重型鑄鍛廠