專利名稱：法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的整體隨形鍛造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機車空心軸鍛件的整體隨形鍛造方法，尤其是一種適用于法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的整體隨形鍛造方法。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機車、電力機車的驅(qū)動傳動部分中，通常會應用到空心軸，結(jié)構(gòu)均為法蘭式臺階薄壁長套，其最大截面與最小截面相差懸殊、力學性能要求也比較高，圖1所示結(jié)構(gòu)，即一種公知的法蘭式臺階薄壁長套類鍛件，以下簡稱為空心軸，一般大多采用分體拼焊結(jié)構(gòu)，即大截面的軸端與小截面的軸身兩部分分體鍛造然后焊接而成。采用分體拼焊結(jié)構(gòu)的空心軸存在的主要問題是1、空心軸的材料選擇問題空心軸按使用要求選用45鋼其力學性能和熱處理淬透性比較理想，但其焊接性能較差，所以只好選用35鋼，則降低了該空心軸的強度。
2、拼焊結(jié)構(gòu)使其金屬纖維流線不連續(xù)，使其力學性能較低。
3、拼焊結(jié)構(gòu)軸端與軸身截面尺寸相差懸殊，鍛造時選用的坯料規(guī)格以及坯料的熔煉爐號不會一致，導致其化學成分、力學性能有差異。
4、軸端與軸身的焊接過程中焊條的選擇原則是按與母材等強度選擇的，很難做到與母材等材質(zhì)等強度，而且等強度也是焊接后的等強度，熱處理退火后、熱處理淬火+高溫回火后是否仍然等強度，由于軸端與軸身材質(zhì)的差異、焊條材質(zhì)與母材材質(zhì)的差異，目前的熱處理技術(shù)不可能保證它們熱處理后的力學性能達到一致。
5、焊接后不可能達到100％的探傷無任何缺陷。
因此，目前常用的焊接結(jié)構(gòu)的空心軸存在強度低，力學性能不佳的缺陷。
另一種公知的加工方法是進行整體鍛造，其鍛造難度相當大，生產(chǎn)效率也很低，鍛件質(zhì)量也很難保證。即這種方法鍛造行業(yè)傳統(tǒng)的成形過程(方案)通常是用平砧先將坯料鐓粗到鍛件的最大尺寸，然后沖孔、芯軸拔長(包括號印、劈肩)、芯軸加墊拔長、整形。具體變形工部如圖2所示，包括下料—鐓粗—沖孔—芯軸滾圓—號印(壓痕)—一次壓(劈)肩—芯軸平砧拔臺階—平端面—二次號印—二次壓肩—二次拔臺階再次平端面、號印、劈肩、芯軸加墊拔長直至拔到圖紙要求的尺寸，然后整形。
對于法蘭式臺階薄壁長套，其最大截面與最小截面相差較大，采用上述公知的傳統(tǒng)鍛造方法制造時，具有一定的操作和變形難度，需多次加熱多次鍛造才能實現(xiàn)，圖中示例即需通過六火次方可將鍛件鍛造成型，而且整個成型過程的變形趨勢是以拔長為主；在各臺階的劈肩過程中其流線明顯被切斷，各臺階的同軸度和套筒的壁厚差也不好保證，各部分的變形量相差較大；在筒部的拔長過程中筒部內(nèi)表面容易產(chǎn)生氧化皮墊坑和折疊等缺陷、端面參差不齊容易產(chǎn)生裂紋，用這種方法鍛出的件不但生產(chǎn)效率非常低，而且弊病也很多，很難滿足設(shè)計要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用鐓粗胎及內(nèi)孔加芯子鐓粗鍛制法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的頭部、用芯軸和型胎拔長法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的筒部的整體隨形鍛造方法。
為此，本發(fā)明的法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的整體隨形鍛造方法，包括以下步驟步驟1，根據(jù)所需加工零件的尺寸確定坯料規(guī)格并下料；步驟2，將坯料鐓粗到鍛造工藝要求的尺寸；步驟3，將鐓粗后的實心坯料沖內(nèi)孔，并在該內(nèi)孔中穿入芯軸對坯料進行滾圓；步驟4，將滾圓后的坯料拔臺階，形成筒部；步驟5，通過鐓粗胎模將坯料頭部鐓粗成型；步驟6，將該鍛件筒部拔長、整形至要求的尺寸。其中上述步驟1至步驟3由第一火次完成，步驟4至步驟5由第二火次完成，步驟6由第三火次完成。
進一步，上述步驟3中所述的內(nèi)孔中穿入的芯軸為兩軸均伸出坯料的長芯軸，通過該長芯軸的設(shè)置，可以防止在鐓粗過程中內(nèi)孔產(chǎn)生收縮、偏斜、凹坑、折疊、裂紋等缺陷。
步驟5還包括將拔臺階后的坯料放入鐓粗胎模內(nèi)，并在坯料的內(nèi)孔中放入短芯軸。所述短芯軸位于鐓粗胎模內(nèi)的一端設(shè)置在坯料內(nèi)孔內(nèi)部，短芯軸位于鐓粗胎模外部的一端可沿伸至坯料內(nèi)孔的外部。
步驟6包括將型胎設(shè)置在坯料筒部，將該筒部進行拔長。
所述坯料的內(nèi)孔設(shè)置一芯軸，在筒部拔長過程中，通過該芯軸，成型內(nèi)孔。
本發(fā)明所述的坯料可為采用電爐煉鋼并進行真空脫氣的材料，同時還要求從鋼錠到軋坯應有足夠的變形量。
本發(fā)明提出的一種法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的整體隨形鍛造方法，克服了公知技術(shù)存在的缺陷，在鍛造過程中綜合考慮了鍛件的變形程度，做到變形均勻，流線連續(xù)，外觀整潔，整個成型過程的變形趨勢是鐓粗、拔長相結(jié)合，即對頭部法蘭部分實行了鐓粗成型，對筒部實行了拔長成型。其特點及優(yōu)點是1、本發(fā)明由于是通過整體鍛造成型，因此較公知的焊接方法，大大提高了法蘭式臺階薄壁長套類零件的整體力學性能，同時也保證該零件熱處理后的力學性能整體達到一致。
2、本發(fā)明采用了鐓粗拔長相結(jié)合的方法，特別通過將臺階套毛坯放入鐓粗胎內(nèi)并在內(nèi)孔加芯子鐓粗的方法鍛制臺階套的頭部，這在鍛造技術(shù)上是一大突破。
3、本發(fā)明改變了法蘭式多臺階套傳統(tǒng)的鍛造方法，解決了采用傳統(tǒng)方法鍛造多臺階軸存在的金屬流線不連續(xù)，各臺階軸同軸度誤差大，內(nèi)孔缺陷比較多，套筒端部易產(chǎn)生裂紋的問題。
4、本發(fā)明簡化了工藝，降低了鍛造難度，特別是降低了鐓粗到最大尺寸后進行劈肩拔臺階的難度，同時采用芯軸型胎拔長既保證了質(zhì)量又提高了生產(chǎn)效率。
5、本發(fā)明提高了鍛造質(zhì)量，縮小了頭部與桿部的變形差異，使其基本上達到了均勻一致，內(nèi)孔外圓的加工余量以及壁厚的最小鍛出條件也小于JB的要求。


圖1為一種內(nèi)空心軸整體隨形鍛造鍛件圖；圖2為公知的法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的鍛造變形過程圖；圖3本發(fā)明的法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的鍛造變形過程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的一種法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的整體隨形鍛造方法，是通過鐓粗、拔長相結(jié)合，也就是對鍛件頭部法蘭部分實行了鐓粗成型，對筒部實行了拔長成型。如圖3所示，其具體變形工步包括下料—鐓粗—沖孔—芯軸滾圓—芯軸拔臺階—將臺階套毛坯放入鐓粗胎模內(nèi)用短芯軸鐓粗頭部、胎模芯軸拔長、整形直至達到圖紙要求的尺寸。更具體地講，本發(fā)明的法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的整體隨形鍛造方法至少包括以下步驟步驟1，根據(jù)所需加工零件的尺寸確定坯料規(guī)格并下料；步驟2，將坯料鐓粗到鍛造工藝要求的尺寸；步驟3，將鐓粗后的實心坯料沖內(nèi)孔，并在該內(nèi)孔中穿入芯軸對坯料進行滾圓；步驟4，將滾圓后的坯料拔臺階，形成筒部；步驟5，通過鐓粗胎模將坯料頭部鐓粗成型；步驟6，將該鍛件拔長、整形至要求的尺寸。
上述步驟1至步驟3由第一火次完成，步驟4至步驟5由第二火次完成，步驟6由第三火次完成。
其中，步驟3所述的內(nèi)孔中穿入的芯軸為兩端均伸出坯料的長芯軸1，以防止在鐓粗過程中內(nèi)孔產(chǎn)生收縮、偏斜、凹坑、折疊、裂紋等缺陷。
所述步驟4是通過平砧拔臺階，形成法蘭端部及長軸套筒部。
步驟5進一步包括將拔臺階后的坯料放入鐓粗胎模2內(nèi)，并在坯料的內(nèi)孔中放入短芯軸3，從而在將坯料頭部鐓粗成型的同時，保證頭部與筒部內(nèi)孔與外圓的同軸度。
上述步驟6在通過型胎拔長時，需在坯料內(nèi)孔中設(shè)置芯軸4，以保證在該鍛造工步中使內(nèi)孔成型至規(guī)定的尺寸。
所述短芯軸位于鐓粗胎模內(nèi)的一端設(shè)置在坯料內(nèi)孔內(nèi)部，短芯軸位于鐓粗胎模外部的一端可沿伸至坯料內(nèi)孔的外部。
上述步驟6包括將型胎設(shè)置在坯料筒部，將該筒部進行拔長，既提高了效率又保證了質(zhì)量。
對于空心軸即法蘭式臺階薄壁長套類鍛件在保證成型要求的基礎(chǔ)上通常要從原材料開始控制。為了保證其力學性能和探傷無裂紋以及其它缺陷，本發(fā)明所采用的坯料原材料最好是采用電爐煉鋼并進行真空脫氣，同時還要求從鋼錠到軋坯應有足夠的變形量。
采用本發(fā)明的上述鍛造步驟，確實能達到預期的目的，實現(xiàn)了法蘭式臺階薄壁長套類零件的整體隨形鍛造，克服了公知的法蘭式臺階軸端與薄壁長套軸身的采用拼焊方式制造存在的缺陷，大大提高了產(chǎn)品的力學性，加工后的表面磁粉探傷無裂紋和其他缺陷。滿足了產(chǎn)品設(shè)計的各項要求，提升了工藝制造水平。并可使其加工余量和鍛出條件(余量)小于JB的要求。
本發(fā)明的方法為對采用法蘭式臺階薄壁長套類鍛件(簡稱空心軸)機車的關(guān)鍵部件空心軸的制造技術(shù)攻克了一項難關(guān)，同時也為同類件的鍛造技術(shù)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施例，當不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即大凡依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等同變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的整體隨形鍛造方法，包括以下步驟步驟1，根據(jù)所需加工零件的尺寸確定坯料規(guī)格并下料；步驟2，將坯料鐓粗到鍛造工藝要求的尺寸；步驟3，將鐓粗后的實心坯料沖內(nèi)孔，并在該內(nèi)孔中穿入芯軸對坯料進行滾圓；步驟4，將滾圓后的坯料拔臺階，形成筒部；步驟5，通過鐓粗胎模將坯料頭部鐓粗成型；步驟6，將該鍛件筒部拔長、整形至要求的尺寸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟1至步驟3由第一火次完成，步驟4至步驟5由第二火次完成，步驟6由第三火次完成。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述坯料可為采用電爐煉鋼并進行真空脫氣的材料，同時還要求從鋼錠到軋坯應有足夠的變形量。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其中，步驟3中所述的內(nèi)孔中加入的芯軸為兩端均伸出坯料的長芯軸。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其中，步驟5包括將拔臺階后的坯料放入鐓粗胎模內(nèi)，并在坯料的內(nèi)孔中放入短芯軸。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述短芯軸位于鐓粗胎模內(nèi)的一端設(shè)置在坯料內(nèi)孔內(nèi)部，短芯軸位于鐓粗胎模外部的一端可沿伸至坯料內(nèi)孔的外部。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其中，步驟6包括將型胎設(shè)置在坯料筒部，將該筒部進行拔長。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述坯料的內(nèi)孔設(shè)置一芯軸，在筒部拔長過程中，通過該芯軸，成型內(nèi)孔。
全文摘要
一種法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的整體隨形鍛造方法，包括以下步驟步驟1，根據(jù)所需加工零件的尺寸確定坯料規(guī)格并下料；步驟2，將坯料鐓粗到鍛造工藝要求的尺寸；步驟3，將鐓粗后的實心坯料沖內(nèi)孔，并在該內(nèi)孔中穿入芯軸對坯料進行滾圓；步驟4，將滾圓后的坯料拔臺階，形成筒部；步驟5，通過鐓粗胎模將坯料頭部鐓粗成型；步驟6，將該鍛件筒部拔長、整形至要求的尺寸。本發(fā)明通過整體鍛造成型，采用鐓粗拔長相結(jié)合的方法，提高了法蘭式臺階薄壁長套類鍛件的整體力學性能，同時也保證該鍛件熱處理后的力學性能整體達到一致。本發(fā)明克服了公知技術(shù)存在的缺陷，在鍛造過程中綜合考慮了鍛件的變形程度，做到變形均勻，流線連續(xù)，外觀整潔。
文檔編號B21K21/04GK1736654SQ200410058499
公開日2006年2月22日 申請日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月19日
發(fā)明者王春, 朱鴻江, 武華成, 劉世權(quán) 申請人:中國北車集團大同電力機車有限責任公司