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CN106141069A - 铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法 - Google Patents

铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法 Download PDF

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CN106141069A CN201610829867.7A CN201610829867A CN106141069A CN 106141069 A CN106141069 A CN 106141069A CN 201610829867 A CN201610829867 A CN 201610829867A CN 106141069 A CN106141069 A CN 106141069A
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陈庆敏
岳岩
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Jilin University
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Qingdao Zhongtianpeng Forging Manufacturing Co Ltd
Jilin University
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Abstract

本发明提出了一种铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法，解决铁道车辆车钩钩舌锻造成形困难、加工制造工艺复杂等问题。本发明的方法包括材料准备、加热、预制毛坯、预锻、闭塞锻造、余热调质热处理、精加工、探伤等步骤，采用闭塞锻造技术，可使钩舌实现近净成形，节能节材，外轮廓形状及尺寸无需进行机械加工，材料利用率可达92％以上，而且整个成形过程工件始终处于三向应力状态，产品组织致密，高强韧性以及良好的疲劳性，使用寿命长，解决了现有铸造钩舌存在的气孔、缩松、夹杂及裂纹等缺陷，以及现有锻造钩舌制造工艺复杂、成形困难等问题；本发明制造工序简单、材料利用率高、适合各种型号铁道车辆车钩钩舌产品的大批量生产制造。

Description

铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法
技术领域
本发明属于复杂零部件塑性成型技术领域，具体涉及一种铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型的方法。
背景技术
铁道车辆车钩是连接铁路机车与车辆及车辆之间的关键部件，而车钩部分的主要部件是钩舌，因此钩舌是铁道车辆的关键牵引部件，其使用性能直接关系到铁路列车的运行安全与可靠性。随着我国铁路运输不断向高速和重载方向发展，列车的纵向冲击力急剧增加，车钩钩舌接触面摩擦磨损严重，钩舌的性能已越来越难以满足现代铁路运输的要求，严重影响到铁路运输的安全和效益。
目前钩舌制造以铸造成型为主，钩舌在铸造成型过程中形成的组织缺陷如气孔、夹渣、缩孔、疏松等，这些缺陷在交变应力作用下，形成裂纹，造成直接断裂。上述现象在使用过程中经常发生，损失巨大，对铁道车辆的运行安全构成严重威胁，因此锻造钩舌已经成为高速列车和重载货车的首选钩舌。
由于钩舌件的截面变化大、形状复杂、成型困难，存在不容易锻造的薄筋，其锻造难度大，导致很少厂家能够实现锻造成型。
目前锻造钩舌的制造方法工艺复杂，需经过多次加热、模锻、切边，且锻造成型后的毛坯与成品件的形状、尺寸相差很大，必须依赖机械加工的方式加工成钩舌产品的形状及尺寸，浪费能源及材料，制造成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于解决锻造钩舌制造困难、制造工艺复杂等难题，提出了一种铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型的方法。采用本发明的制造方法能以最简便的工艺方法制造出高精度的锻造钩舌毛坯，实现锻造钩舌毛坯的近净、快速、精密塑性成型。
本发明的技术方案如下：
铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法，包括以下步骤：
a、材料准备：根据产品型号将相应规格的圆钢用带锯机截取一定长度；
b、加热：采用1500KW中频感应加热设备将坯料加热至1150℃±20℃；
c、预制毛坯：将加热后的坯料置于800吨多向锻造设备上进行多锻造向，预制毛坯；
d、毛坯预锻：预制毛坯在2000吨多向锻造设备上的预锻模具内进行闭塞锻造，预锻成一定形状、尺寸的毛坯；
e、近净锻造成型：将预锻后的毛坯置于6000吨多向锻造设备上的钩舌专用多向锻造模具内进行闭塞锻造，实现近净成型；
f、热处理：对锻造后的毛坯采用余热调质热处理；
g、精加工：采用数控加工专机对钩舌销孔等进行加工；
h、探伤：对成品件进行磁粉探伤。
其中，步骤d中的制坯形状及尺寸通过多向锻造设备及预锻制坯模具来实现。
进一步地，步骤e中，锻造钩舌专用多向锻造设备的垂直方向有主油缸及上、下顶出缸三个油缸；水平方向有左、右成型及锁紧两个油缸与顶出两个油缸共四个油缸。
进一步地，步骤e中多向锻造成型模具为锻造钩舌专用模具；该模具采用水平及垂直混合分模方式，模具由上、下模及左、右模四部分构成；左、右模具内嵌活动模块，由内嵌油缸驱动，以实现锻造钩舌减重槽部分的成型。
进一步地，步骤e中左、右模分别由多向锻造设备中水平方向两个油缸驱动合模锁紧。
进一步地，步骤e中垂直方向下模固定，上模由多向锻造设备的主油缸驱动，闭塞挤压坯料成型。
进一步地，步骤e中，闭塞锻造成型后的锻造钩舌工件由上下、左右四个顶出缸顶出。
主缸运动速度在50～80mm/秒之间无极调速；压下量由多向锻造设备根据工件成型状态自动控制，保证工件在整个成型过程中变形速率基本保持不变。
本发明的有益效果是：
(1)成型精度高，外轮廓形状及尺寸实现近净成型，无需机械加工工序，故既节约原材料(节约原材料15％以上)，又节约机械加工工作量；
(2)与目前的锻造方法相比较，减少加热次数及锻造工序，节约能源，提高生产效率；
(3)多向闭塞锻造近净成型技术，工件在塑性变形过程中始终处于三向应力状态，所成型工件组织致密，金属流线分布合理，承载强度大幅度提高；工件内部零缺陷，安全性、可靠性得到保证；
(4)由于锻造成型工艺过程简单，辅助设备少，成品率高，易实现智能化制造；
(5)与其他锻造方法相比较生产效率提高4倍以上，生产成本降低50％左右。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是本发明的预制毛坯形状示意图；
图3是本发明的预锻件结构示意图；
图4是本发明的近净成型锻造钩舌锻造毛坯结构示意图；
图5是本发明的锻造钩舌成品结构示意图；
图6是本发明的近净成型闭塞锻造模具结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明。
如图1-6所示，本发明的铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法，包括以下步骤：
步骤(a)、材料准备：根据产品型号将相应规格的圆钢用带锯机截取一定长度；
步骤(b)、加热：采用1500KW中频感应加热设备将坯料加热至1150℃±20℃；
步骤(c)、预制毛坯：将加热后的坯料置于800吨多向锻造设备上进行多锻造向，预制毛坯。
步骤(d)、毛坯预锻：预制毛坯在2000吨多向锻造设备上的预锻模具内进行闭塞锻造，预锻成一定形状、尺寸的毛坯；
步骤(e)、近净锻造成型：将预锻后的毛坯置于6000吨多向锻造设备上的钩舌专用多向锻造模具内进行闭塞锻造，实现近净成型。
步骤(f)、热处理：对锻造后的毛坯采用余热调质热处理。
步骤(g)、精加工：采用数控加工专机对钩舌销孔等进行加工。
步骤(h)、探伤：对成品件进行磁粉探伤。
上述步骤(c)中，预制毛坯是在多向锻造设备上进行，垂直方向与水平方向模具错时运动，将加热后坯料在最短时间内制成一定高度和厚度的预制毛坯，同时去除坯料表面的氧化皮。
上述步骤(d)中，预制毛坯放置于多向锻造设备的预锻模具内，预锻模具分为上下、左右四部分，上、下两部分模具由多向锻造设备垂直方向油缸驱动，左、右两部分模具由多向锻造设备水平方向油缸驱动，各部分模具的运动及运动距离由程序控制，各部分模具合模后运动终止，将预制毛坯预锻成一定形状及尺寸。
上述步骤(e)中，车钩钩舌的近净成型依靠多向锻造设备及多向锻造模具实现。多向锻造模具采用水平与垂直混合分模方式。预锻毛坯置于多向锻造模具内后，首先是水平方向左右两部分模具由多向锻造设备的水平方向油缸驱动开始运动，对预锻毛坯进行挤压，左右模具合模后实现模具锁紧；垂直方向模具的上模部分在主油缸的驱动下快速向下运动，在即将与毛坯接触时，主油缸转为慢速运动，开始进行闭塞锻造，上模运动速度无极可调并由程序进行控制，整个锻造过程始终保持工件变形速率基本相同；当主油缸压力达到设定值后整个锻造过程结束，上模快速退回，同时上推料缸动作以保持工件不随上模向上运动，左、右模具开模并退回，然后下模在下顶出缸的驱动下向上运动顶出工件，完成近净锻造成型。
上述步骤(e)中，多向锻造模具的水平方向模具内部内嵌液压缸及活动模块，在闭塞锻造过程中，当上模向下运动到一定位置时，由程序控制自动启动该内嵌液压缸，并推动活动模块实现钩舌工件减重槽部分局部成型。上模快速回程的同时，内嵌液压缸启动开始回程，带动活动模块退回。活动模块退回原位后，左、右模具开模退回。
上述步骤(f)中，工件成型后利用余热进行调质热处理。工件完成近净锻造成型后通过自动测温系统进行温度测量，然后进入均热炉。均热炉根据自动测温系统所测温度与淬火温度比较，对工件自动进行升温或降温处理。工件在均热炉中的时间由随炉自动测温系统实时监控进行自动控制。
下面给出一个根据本发明方法的具体实施例。
该实施例中，根据锻造钩舌型号，准备直径为长度为405mm的圆棒料，将圆棒料毛坯加热至1150℃±20℃，加热后的坯料由机械手送至800吨多向锻造设备上进行预制毛坯，同时将坯料表面氧化皮去除，图2为预制毛坯形状示意图。机械手再将预制毛坯送至预锻模具内，多向锻造设备将预制毛坯制成一定形状及尺寸的预锻件，图3为预锻件结构示意图。然后将预锻毛坯转至图6所示的近净成型多向闭塞锻造模具内实现车钩钩舌的近净锻造成型。利用成型后的毛坯余热，对毛坯工件进行均热化处理，然后自动进行调质热处理。图4是调质热处理后锻造钩舌毛坯件结构示意图，图5为机械加工及探伤后锻造钩舌成品结构示意图。
上面结合附图对本发明的实施例做了详细说明，但本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化，均应归属于本发明专利涵盖范围。

Claims (6)

1.铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(a)、材料准备；
步骤(b)、加热：将坯料加热至1150℃±20℃；
步骤(c)、预制毛坯：将加热后的坯料置于800吨多向锻造设备上进行多锻造向，预制毛坯；
步骤(d)、毛坯预锻：预制毛坯在2000吨多向锻造设备上的预锻模具内进行闭塞锻造；
步骤(e)、近净锻造成型：将预锻后的毛坯置于6000吨多向锻造设备上的多向锻造模具内进行闭塞锻造，实现近净成型；
步骤(f)、热处理：对锻造后的毛坯采用余热调质热处理；
步骤(g)、精加工：采用数控加工机对钩舌销孔进行加工；
步骤(h)、探伤：对成品件进行磁粉探伤。
2.根据权利要求1所述的铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法，其特征在于，步骤(c)中的预制毛坯是在多向锻造设备上进行，垂直方向与水平方向模具错时运动，将加热后坯料制成一定高度和厚度的预制毛坯，同时去除坯料表面的氧化皮。
3.根据权利要求1所述的铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法，其特征在于，步骤(d)中，预制毛坯放置于多向锻造设备的预锻模具内，预锻模具分为上、下、左、右四部分，上、下两部分模具由多向锻造设备垂直方向油缸驱动，左、右两部分模具由多向锻造设备水平方向油缸驱动，各部分模具的运动及运动距离由程序控制，各部分模具合模后运动终止，将预制毛坯预锻成一定形状及尺寸。
4.根据权利要求1所述的铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法，其特征在于，步骤(e)中车钩钩舌的近净成型依靠多向锻造设备及多向锻造模具实现；
多向锻造模具采用水平与垂直混合分模方式；预锻毛坯置于多向锻造模具内后，首先是水平方向左右两部分模具由多向锻造设备的水平方向油缸驱动开始运动，对预锻毛坯进行挤压，左右模具合模后实现模具锁紧；垂直方向模具的上模部分在主油缸的驱动下快速向下运动，在即将与毛坯接触时，主油缸转为慢速运动，开始进行闭塞锻造，上模运动速度无极可调并由程序进行控制，整个锻造过程始终保持工件变形速率相同；当主油缸压力达到设定值后整个锻造过程结束，上模快速退回，同时上推料缸动作以保持工件不随上模向上运动，左、右模具开模并退回，然后下模在下顶出缸的驱动下向上运动顶出工件，完成近净锻造成型。
5.根据权利要求1所述的铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法，其特征在于，步骤(e)中多向锻造模具的水平方向模具内部内嵌液压缸及活动模块，在闭塞锻造过程中，当上模向下运动到一定位置时，由程序控制自动启动该内嵌液压缸，并推动活动模块实现钩舌工件减重槽部分局部成型；上模快速回程的同时，内嵌液压缸启动开始回程，带动活动模块退回；活动模块退回原位后，左、右模具开模退回。
6.根据权利要求1所述的铁道车辆车钩钩舌近净锻造成型方法，其特征在于，步骤(f)中，工件成型后利用余热进行调质热处理；工件完成近净锻造成型后通过自动测温系统进行温度测量，然后进入均热炉；均热炉根据自动测温系统所测温度与淬火温度比较，对工件自动进行升温或降温处理；工件在均热炉中的时间由隨炉自动测温系统实时监控进行自动控制。
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