CN107225150A - 一种变截面道轨连接板的新型加工方法以及模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，包括间歇性轧制模具和终锻精整模具，还提供了一种变截面道轨连接板的新型加工方法，包括选材；加热；初次轧制，制得不规则截面轧制坯；二次轧制，制得变截面道轨连接板轧制预制坯；终锻精整。本加工方法可以避免目前铸造和二次位移锻造的制造工艺的缺陷；轧制变形是连续的静压成型过程，金属纤维组织分布均匀，纤维组织未被切断，同时在此过程没有冲击与振动，保证了产品的力学性能的稳定性。在铁路配件生产领域具有十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及铁路配件制造工艺领域，特别是涉及铁道接头处一种变截面道轨连接板的新型加工方法以及模具。
背景技术
道轨连接板，也称鱼尾板或者道夹板，是用于轨道与轨道间的连接紧固件。变截面道轨连接板作为铁路轨道系统中的重要部件，用在不同种轨型的钢轨接头部位，其规格不一，但基本结构相近，只在外形尺寸上有所差异。因其所处位置比较特殊，对列车运行的安全性有着很大影响，因此，其质量要求就显得尤为重要，其应具有良好的力学性能，如抗冲击、抗剪切、耐磨等。
变截面道轨连接板的传统制作方法主要是：铸造和锻压。1、对于铸造而言，铸件内部组织致密程度相对于轧制和锻造较差，而且常会出现砂眼、气孔、浇不足、变形等缺陷问题，成品率不高，此外，铸造易产生较多的气体污染，水污染等。2、对于锻造而言，目前加工方法是：采用标准鱼尾板作为轧制坯料，然后对局部进行位移锻造，来实现异形鱼尾板的加工。这种加工方法存在的问题：对普通鱼尾板两端进行不同工艺的加工，一端为轧制，一端为锻压；这会使得产品两端的机械性能、组织不统一，存在安全隐患；而且二次锻造，增加了再次加热的工序，造成资源、能源及人力的浪费。
因此，从现有变截面道轨连接板生产制造技术来看，急需一种先进的生产制造工艺，来提高变截面道轨连接板的生产效率，降低生产成本，同时还要使得产品具有稳定的综合性能。这在铁路配件生产上将会带来良好的经济效益。
发明内容
为了解决当前制造工艺生产陈本高、产品性能不稳定的问题，本发明提供一种变截面道轨连接板的轧制模具和精整模具以及加工方法，具体技术方案如下。
一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，包括间歇性轧制模具和终锻精整模具，所述间歇性轧制模具包括上模和下模，上模和下模分别为圆柱形，同时转动，在接触面分别设置相互配合的凹凸面，将板材放入上模和下模之间轧制，形成规定的形状；
第一道次轧制模具型腔截面形状为不规则四边形，上模、下模分型面位于两对角位置；第二道次轧制模具型腔截面形状为变截面道轨连接板截面，上模、下模分型面位于变截面道轨连接板截面水平方向最大位移位置。
所述终锻模具包括上模部和下模部，其中，所述上模部包括上模板、冲头、下楔和紧固螺栓，冲头紧固于上模中心部位；所述下模部包括下模板、定位块、上楔、终锻顶料杆和紧固螺栓；所述上模部和下模部中间设置凸起，上模部和下模部两端设置凹面，上模部与下模部合拢时中间留有空腔，对放入终锻精整模具上模部和下模部之间空腔的坯料进行锻压精整，冲头贯穿上模部和下模部。
其中，所述间歇性轧制模具和终锻精整模具中的上模板和下模板采用普通热作模具钢，选自5CrNiMo、5CrMnMo或4Cr5MoSiV中的一种，上模和下模采用强韧性模具钢，选自H13、4Cr3Mo2V、4Cr5W2VSi或ER8中的一种。
优选的，所述间歇性轧制模具的第一道次轧制模具和第二道次轧制模具分别沿圆柱体顺次设置两个相同截面的型腔，在一次轧制中可以同时制得两件变截面道轨连接板，相比较“一出一”的制备效率，本方案可实现“一出二”，提高了生产效率。
更优选的，所述间歇性轧制模具在圆柱体上横向平行设置第一道次轧制模具和第二道次轧制模具两个不同截面的型腔，在一次轧制中可以同时制得一件不规则四边形连接板和一件变截面道轨连接板。
更优选的，所述间歇性轧制模具沿圆柱体顺次设置两个相同截面的第一道次轧制模具型腔，再设置与第一道次轧制模具腔平行的两个第二道次轧制模具型腔。在一次轧制中可以同时制得两件不规则四边形连接板和两件变截面道轨连接板。本方案可实现“一出二”，进一步提高了生产效率。
更进一步的，在一次轧制中制得两件变截面道轨连接板时，两变截面道轨连接板大端相连；
或者，在一次轧制中制得两件变截面道轨连接板时，两变截面道轨连接板小端相连；
或者，在一次轧制中制得两件变截面道轨连接板时，两变截面道轨连接板大小端相连。
优选的，根据变截面道轨连接板的规格尺寸，每次可轧制数量为1-2件。
优选的，两个所述终锻模具依次串联，一次可以同时对两件坯料进行锻压精整。本方案可实现“一出二”，进一步提高了生产效率。
本发明还提供了一种变截面道轨连接板的新型加工方法，采用间歇性轧制和精整的复合加工方法，包括如下步骤：
1.取圆钢，用锯床锯成适宜长度的棒料；
2.将步骤1中棒料放入加热炉中进行加热，加热温度950-1200℃，加热时间2-5min；
3.先将第一道次轧制模具均匀预热至220-320℃，将步骤2加热至950-1200℃可锻温度的棒料放入轧辊直径500-1200mm的轧制机里进行初次轧制，制得不规则截面轧制坯；
4.先要将第二道次轧制模具均匀预热至220-320℃，将步骤3制得的不规则截面轧制坯放入轧辊直径500-1200mm的轧制机里进行二次轧制，制得变截面道轨连接板轧制预制坯；
5.将终锻模具温度预热至220-320℃，将步骤4中的轧制坯放入800-8000t压力机内进行终锻精整，包括冲孔、中间位置位移终锻和切边三部分，冲孔与终锻同时进行，而后进行切边，得到加工后的变截面道轨连接板。
本发明不涉及后续的热处理工艺。
本加工方法可以避免目前铸造和二次位移锻造的制造工艺的缺陷；在步骤3和步骤4轧制成型过程中，轧制变形是连续的静压成型过程，金属纤维组织分布均匀，纤维组织未被切断，同时在此过程没有冲击与振动，保证了产品的力学性能的稳定性。在步骤5终锻精整过程中，预制坯与模具之间的相对滑动较小，残余变形和附加应力相对较小，保证了异形鱼尾板尺寸的稳定性；在铁路配件生产领域具有十分重要的意义。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1所述变截面道轨连接板轧制模具结构截面示意图；
图2为本发明实施例1的间歇性轧制模具第一道次轧制模具的一种剖面图；
图3为本发明实施例1的间歇性轧制模具第一道次轧制模具的一种A-1展开图；
图4为本发明实施例1的间歇性轧制模具第二道次轧制模具的一种剖面图；
图5为本发明实施例1的间歇性轧制模具第二道次轧制模具的一种B-1展开图；
图6为本发明实施例2的间歇性轧制模具第一道次轧制模具的一种展开图；
图7为本发明实施例2的间歇性轧制模具第二道次轧制模具的一种展开图；
图8为本发明实施例3的间歇性轧制模具的一种剖面图；
图9为本发明实施例3的间歇性轧制模具的一种展开图；
图10为本发明实施例4的间歇性轧制模具的一种展开图；
图11为本发明实施例1所述变截面道轨连接板终锻精整模具侧视图；
图12为本发明实施例1所述变截面道轨连接板终锻精整模具俯视图；
图13为本发明实施例1所述变截面道轨连接板终锻精整模具的终锻顶料杆结构图；
图14为本发明实施例1所述变截面道轨连接板终锻精整模具冲头结构图；
图15为本发明实施例5所述变截面道轨连接板终锻精整模具俯视图；
图16为本发明提供的变截面道轨连接板加工方法的成型过程示意图；
图17为锻压金属流线型示意图；
图18为间歇性轧制金属流线型示意图。
图中，1-1为间歇性轧制模具上模，1-2为间歇性轧制模具下模；2-1为下模板，2-2为下楔，2-3为下模，2-4为上模，2-5为上楔，2-6为紧固螺栓，2-7为上模板，2-8为终锻顶料杆，2-9为定位块，2-10为冲头。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例中所述的间歇性轧制包括预轧和终轧，在轧制工序只有两步时，分别可以叙述为第一道次轧制和第二道次轧制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在生产效率低、产品性能无法保证的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种变截面道轨连接板的模具以及加工方法。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，包括间歇性轧制模具和终锻精整模具，具体技术方案如下：
如图1所示，间歇性轧制模具包括上模1-1和下模1-2，上模和下模分别为圆柱形，同时转动，在接触面分别设置相互配合的凹凸面，凹凸面之间具有型腔，将板材放入上模和下模之间型腔内轧制，形成规定的形状；如图1～图3所示，第一道次轧制模具型腔截面形状为不规则四边形，上下模分型面位于两对角位置；如图4和图5所示，第二道次轧制模具型腔截面形状为变截面道轨连接板截面，上下模分型面位于变截面道轨连接板截面水平方向最大位移位置。
如图11～图14所示，终锻模具包括上模部2-4和下模部2-3，其中，所述上模部2-4包括上模板2-7、冲头2-10、下楔2-2和紧固螺栓2-6，冲头2-10紧固于上模部2-4中心部位；所述下模部2-3包括下模板2-1、定位块2-9、上楔2-5、终锻顶料杆2-8和紧固螺栓2-6；所述上模部2-4和下模部2-3中间设置凸起，上模部2-4和下模部2-3两端设置凹面，上模部2-4与下模部2-3凹凸面合拢时中间留有空腔，对放入终锻精整模具上模部和下模部之间空腔的坯料进行锻压精整，冲头2-10贯穿上模部2-4和下模部2-3。
其中，所述间歇性轧制模具和终锻精整模具中的上模板和下模板采用5CrNiMo材质的普通热作模具钢，上模和下模采用强韧性模具钢，选择H13。
实施例2：
如图6和图7所示，在一个优选实施例中，所述间歇性轧制模具的第一道次轧制模具和第二道次轧制模具分别沿圆柱体顺次设置两个相同截面的型腔，在一次轧制中可以同时制得两件变截面道轨连接板，相比较“一出一”的制备效率，本方案可实现“一出二”，提高了生产效率。
实施例3：
如图8和图9所示，在一个优选实施例中，所述间歇性轧制模具在圆柱体上横向平行设置第一道次轧制模具和第二道次轧制模具两个不同截面的型腔，在一次轧制中可以同时制得一件不规则四边形连接板和一件变截面道轨连接板。
实施例4：
如图10所示，更优选的，所述间歇性轧制模具沿圆柱体顺次设置两个相同截面的第一道次轧制模具型腔，再设置与第一道次轧制模具腔平行的两个第二道次轧制模具型腔。在一次轧制中可以同时制得两件不规则四边形连接板和两件变截面道轨连接板。本方案可实现“一出二”，进一步提高了生产效率。
更进一步的，在一次轧制中制得两件变截面道轨连接板时，两变截面道轨连接板大端相连；“大端相连”的优点在于：前窄中宽的设计，易于棒料在轧制过程中，避免挤料现象。
或者，在一次轧制中制得两件变截面道轨连接板时，两变截面道轨连接板小端相连；
或者，在一次轧制中制得两件变截面道轨连接板时，两变截面道轨连接板大小端相连。
优选的，根据变截面道轨连接板的规格尺寸，每次可轧制数量为1-2件。
实施例5：
如图15所示，两个所述终锻模具依次串联，一次可以同时对两件坯料进行锻压精整本方案可实现“一出二”，进一步提高了生产效率。
实施例6～8中用到的设备包括潍坊科华电炉制造有限公司公司生产的型号为KGPS-1250的中频感应电炉；中机锻压江苏股份有限公司生产的ZGD-500、ZGD-800和ZGD-1200轧制机；重庆江东有限公司生产的YSK-800的800t压力机、济南二机床集团有限公司生产的TE4-3500的3500吨压力机和青岛宏达锻压机械有限公司生产的J35-8000t压力机。
实施例6：
本发明的一种典型的实施方式中，本发明提供了一种变截面道轨连接板的新型加工方法，采用间歇性轧制和精整的复合加工方法，如图16所示，包括如下步骤：
1.取55#，φ70圆钢，用锯床锯成长1000mm的棒料；
2.将步骤1中棒料放入加热炉中进行加热，加热温度950℃，加热时间5min；
3.先将第一道次轧制模具均匀预热至320℃，将步骤2加热至1200℃可锻温度的棒料放入轧辊直径500mm的ZGD-500轧制机里进行初次轧制，制得不规则截面轧制坯；
4.先要将第二道次轧制模具均匀预热至320℃，将步骤3制得的不规则截面轧制坯放入轧辊直径500mm的轧制机里进行二次轧制，制得变截面道轨连接板轧制预制坯；
5.终锻模具温度预热至320℃，将步骤4中的轧制坯放入800t的YSK-800压力机内进行终锻精整，包括冲孔、中间位置位移终锻和切边三部分，冲孔与终锻同时进行，而后进行切边，得到加工后的变截面道轨连接板。
本发明不涉及后续的热处理工艺。
实施例7：
本发明的另一种实施方式中，所述步骤2为将步骤1中棒料放入加热炉中进行加热，加热温度1200℃，加热时间2min；步骤3为先将第一道次轧制模具均匀预热至220℃，将步骤2加热至950℃可锻温度的棒料放入轧辊直径1200mm的ZGD-1200轧制机里进行初次轧制，制得不规则截面轧制坯；步骤4.先要将第二道次轧制模具均匀预热至220℃，将步骤3制得的不规则截面轧制坯放入轧辊直径1200mm的轧制机里进行二次轧制，制得变截面道轨连接板轧制预制坯；步骤5.终锻模具温度预热至220℃，将步骤4中的轧制坯放入8000t的YSK-8000压力机内进行终锻精整，包括冲孔、中间位置位移终锻和切边三部分，冲孔与终锻同时进行，而后进行切边，得到加工后的变截面道轨连接板。
实施例8：
本发明的另一种实施方式中，所述步骤2为将步骤1中棒料放入加热炉中进行加热，加热温度1000℃，加热时间3min；步骤3为先将第一道次轧制模具均匀预热至320℃，将步骤2加热至1000℃可锻温度的棒料放入轧辊直径800mm的ZGD-800轧制机里进行初次轧制，制得不规则截面轧制坯；步骤4.先要将第二道次轧制模具均匀预热至320℃，将步骤3制得的不规则截面轧制坯放入轧辊直径800mm的轧制机里进行二次轧制，制得变截面道轨连接板轧制预制坯；步骤5.终锻模具温度预热至320℃，将步骤4中的轧制坯放入3500t的TE4-3500压力机内进行终锻精整，包括冲孔、中间位置位移终锻和切边三部分，冲孔与终锻同时进行，而后进行切边，得到加工后的变截面道轨连接板。
本发明的另一种实施例中，上述间歇性轧制模具和终锻精整模具中的上模板和下模板采用5CrMnMo材质的普通热作模具钢，上模和下模采用强韧性模具钢，选择4Cr3Mo2V。
本发明的又一种实施例中，上述间歇性轧制模具和终锻精整模具中的上模板和下模板采用4Cr5MoSiV材质的普通热作模具钢，上模和下模采用4Cr5W2VSi或ER8中的一种强韧性模具钢。并不限于上述的材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的钢材料。
本加工方法可以避免目前铸造和二次位移锻造的制造工艺的缺陷；在步骤3和步骤4轧制成型过程中，轧制变形是连续的静压成型过程，金属纤维组织分布均匀，纤维组织未被切断，同时在此过程没有冲击与振动，因此，由本加工方法加工所得产品具有良好的金属流线型(见图17为锻造的金属流线，图18为轧制的金属流线)，保证了产品的力学性能的稳定性。由于在步骤3和步骤4轧制过程中已完成大部分变形，在步骤5终锻精整过程中，预制坯与模具之间的相对滑动较小，残余变形和附加应力相对较小，保证了异形鱼尾板尺寸的稳定性；在铁路配件生产领域具有十分重要的意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，包括间歇性轧制模具和终锻精整模具，所述间歇性轧制模具包括上模和下模，上模和下模分别为圆柱形，同时转动，在接触面分别设置相互配合的凹凸面，将板材放入上模和下模之间轧制，形成规定的形状；其特征在于，第一道次轧制模具型腔截面形状为不规则四边形，上模、下模分型面位于两对角位置；第二道次轧制模具型腔截面形状为变截面道轨连接板截面，上模、下模分型面位于变截面道轨连接板截面水平方向最大位移位置；
所述终锻模具包括上模部和下模部，其中，所述上模部包括上模板、冲头、下楔和紧固螺栓，冲头紧固于上模中心部位；所述下模部包括下模板、定位块、上楔、终锻顶料杆和紧固螺栓；所述上模部和下模部中间设置凸起，上模部和下模部两端设置凹面，上模部与下模部合拢时中间留有空腔，对放入终锻精整模具上模部和下模部之间空腔的坯料进行锻压精整，冲头贯穿上模部和下模部。
2.根据权利要求1所述的一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，其特征在于，所述间歇性轧制模具和终锻精整模具中的上模板和下模板采用选自5CrNiMo、5CrMnMo或4Cr5MoSiV中的一种普通热作模具钢；所述上模和下模采用强韧性模具钢，选自H13、4Cr3Mo2V、4Cr5W2VSi或ER8中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，其特征在于，所述间歇性轧制模具的第一道次轧制模具和第二道次轧制模具分别沿圆柱体顺次设置两个相同截面的型腔，在一次轧制中可以同时制得两件变截面道轨连接板。
4.根据权利要求1所述的一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，其特征在于，所述间歇性轧制模具在圆柱体上横向平行设置第一道次轧制模具和第二道次轧制模具两个不同截面的型腔，在一次轧制中可以同时制得一件不规则四边形连接板和一件变截面道轨连接板。
5.根据权利要求1所述的一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，其特征在于，所述间歇性轧制模具沿圆柱体顺次设置两个相同截面的第一道次轧制模具型腔，再设置与第一道次轧制模具腔平行的两个第二道次轧制模具型腔。在一次轧制中可以同时制得两件不规则四边形连接板和两件变截面道轨连接板。
6.根据权利要求5所述的一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，其特征在于，在一次轧制中制得两件变截面道轨连接板时，两变截面道轨连接板大端相连。
7.根据权利要求5所述的一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，其特征在于，在一次轧制中制得两件变截面道轨连接板时，两变截面道轨连接板小端相连。
8.根据权利要求5所述的一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，其特征在于，在一次轧制中制得两件变截面道轨连接板时，两变截面道轨连接板大小端相连。
9.根据权利要求5所述的一种变截面道轨连接板的轧制和精整模具，其特征在于，两个所述终锻模具依次串联，一次可以同时对两件坯料进行锻压精整。
10.一种变截面道轨连接板的新型加工方法，包括如下步骤：
步骤1.取圆钢，用锯床锯成适宜长度的棒料；
步骤2.将步骤1中棒料放入加热炉中进行加热，加热温度950-1200℃，加热时间2-5min；
步骤3.先将第一道次轧制模具均匀预热至220-320℃，将步骤2加热至950-1200℃可锻温度的棒料放入轧辊直径500-1200mm的轧制机里初次轧制，制得不规则截面轧制坯；
步骤4.先要将第二道次轧制模具均匀预热至220-320℃，将步骤3制得的不规则截面轧制坯放入轧辊直径500-1200mm的轧制机里进行二次轧制，制得变截面道轨连接板轧制预制坯；
步骤5.终锻模具温度预热至220-320℃，将步骤4中的轧制坯放入800-8000t压力机内进行终锻精整，包括冲孔、中间位置位移终锻和切边三部分，冲孔与终锻同时进行，而后进行切边，得到加工后的变截面道轨连接板。
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