一種大直徑折臺輻板車輪的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大直徑折臺輻板車輪的制造方法，包括以下工藝流程：鋸坯工序—鍛造前加熱工序—鍛造工序—軋制工序—壓彎工序，其中，鍛造工序，車輪成型時成型坯上壓制出車輪輻板的折臺，且在預成型階段使折臺內(nèi)外金屬分配量合理；軋制工序，使輻板軋輥軋制時不與折臺部位產(chǎn)生干涉；軋制時在車輪的內(nèi)徑面和輻板軋輥的型面之間預留一個非接觸角度；壓彎工序，壓彎時采用壓彎模貼合折臺內(nèi)凹側輻板的壓彎方式，定位壓彎模時壓彎模靠近折臺處留有空間；該大直徑折臺輻板車輪的制造方法，避免了常規(guī)車輪軋制方法對折臺輻板車輪產(chǎn)生的潛在風險，提高了金屬成材率和生產(chǎn)效率，實現(xiàn)此類車輪的穩(wěn)定和批量生產(chǎn)。
【專利說明】一種大直徑折臺輻板車輪的制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及車輪的生產(chǎn)方法，尤其涉及直徑100mm以上，且輻板帶折臺的大直徑折臺輻板車輪的制造方法。

【背景技術】
[0002]大直徑折臺輻板車輪使用在高速機車輪上。由圖1所示，折臺輻板車輪在其輻板中段有一個折臺，折臺輻板車輪其輻板中線存在落差Λ。如圖3所示，常規(guī)車輪的輻板中線是平滑連貫的， 申請人:發(fā)現(xiàn)使用常規(guī)車輪軋制方法生產(chǎn)大直徑折臺輻板車輪，存在以下缺陷:大直徑車輪軋制時的變形抗力大，軋制穩(wěn)定性差，軋制質量不高；車輪軋機自身只能軋制出輻板中心線平直的輻板；車輪軋制時產(chǎn)生的偏心會影響輻板折臺處的余量分布；對輻板進行壓彎時，由于鋼溫一般已降至900°C，對于存在劇烈變形的折臺部位易產(chǎn)生輻板拉裂；大直徑車輪壓軋過程中輻板厚度控制波動較大，壓彎后很難保證折臺內(nèi)外側輻板的平行度。常規(guī)車輪軋制方法無法適應大直徑折臺輻板的生產(chǎn)，尤其是當車輪直徑D超過100mm時，車輪變形抗力大，生產(chǎn)難度加劇。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種能穩(wěn)定批量地軋制直徑100mm以上輻板帶折臺的整體車輪，滿足高速機車輪市場需求的大直徑折臺輻板車輪的制造方法。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0005]該大直徑折臺輻板車輪的制造方法，包括以下工藝流程:鋸坯工序一鍛造前加熱工序一鍛造工序一軋制工序一壓彎工序，其中，
[0006]鍛造工序，車輪成型時成型坯上壓制出車輪輻板的折臺，且在預成型階段使折臺內(nèi)外金屬分配量合理；
[0007]軋制工序，使輻板軋輥軋制時不與折臺部位產(chǎn)生干涉；軋制時在車輪的內(nèi)徑面和輻板軋輥的型面之間預留一個非接觸角度；
[0008]壓彎工序，壓彎時采用壓彎模貼合折臺內(nèi)凹側輻板的壓彎方式，定位壓彎模時壓彎?？拷叟_處留有空間。
[0009]鍛造工序的預成型階段，對折臺難變形區(qū)域的金屬量進行補充，加大輪轂和壓制輻板外金屬排出量，使折臺內(nèi)外的金屬分配量合理。
[0010]軋制工序，減小輻板軋輥輥頭長度，將輻板軋輥的型面向輥頭方向提前并增大輻板軋輥的直徑，使輻板軋輥的型面部位深入輻板凹槽觸及輻板表面，以使輻板軋輥軋制時不與折臺部位產(chǎn)生干涉。
[0011]壓彎工序，采用單側面定位方式定位壓彎模。
[0012]車輪的內(nèi)徑面和輻板軋輥的型面之間的非接觸角度大于O度。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點在于:該大直徑折臺輻板車輪的制造方法，通過對常規(guī)車輪軋制方法進行改進，在鍛造工序，車輪成型時成型坯上壓制出車輪輻板的折臺，且在預成型階段使折臺內(nèi)外金屬分配量合理；在軋制工序，使輻板軋輥軋制時不與折臺部位產(chǎn)生干涉；軋制時在車輪的內(nèi)徑面和輻板軋輥的型面之間預留一個非接觸角度；在壓彎工序，壓彎時采用壓彎模貼合折臺內(nèi)凹側輻板的壓彎方式，定位壓彎模時壓彎?？拷叟_處留有空間；避免了常規(guī)車輪軋制方法對折臺輻板車輪產(chǎn)生的潛在風險，提高了金屬成材率和生產(chǎn)效率，實現(xiàn)此類車輪的穩(wěn)定和批量生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面對本發(fā)明說明書各幅附圖表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明:
[0015]圖1為本發(fā)明中折臺輻板車輪的結構示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明輻板車輪制造方法的軋制坯的結構示意圖。
[0017]圖3為現(xiàn)有技術中輻板車輪制造方法的軋制坯的結構示意圖。
[0018]圖4(1)為本發(fā)明輻板車輪制造方法的輻板軋輥工作示意圖。
[0019]圖4(2)為現(xiàn)有技術中輻板車輪制造方法的輻板軋輥工作示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明輻板車輪制造方法的金屬預成型分配方案。
[0021]圖6為現(xiàn)有技術中輻板車輪制造方法的金屬預成型分配方案。

【具體實施方式】
[0022]下面對照附圖，通過對最優(yōu)實施例的描述，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0023]該大直徑折臺輻板車輪的制造方法，包括以下工藝流程:鋸坯工序一鍛造前加熱工序一模鍛工序一軋制工序一壓彎工序，其中，
[0024]模鍛工序，車輪成型時成型坯上壓制出車輪輻板的折臺，且在預成型階段使折臺內(nèi)外金屬分配量合理；
[0025]軋制工序，減小輻板軋輥輥頭長度，將輻板軋輥的型面向輥頭方向提前并增大輻板軋輥的直徑，使輻板軋輥的型面部位深入輻板凹槽觸及輻板表面，使輻板軋輥軋制時不與折臺部位產(chǎn)生干涉；在車輪的內(nèi)徑面和輻板軋輥的型面之間預留一個非接觸角度；
[0026]壓彎工序，采用壓彎模貼合折臺內(nèi)凹側輻板的方式，單側面定位壓彎模，壓彎?？拷叟_處留有空間。
[0027]進一步地，模鍛工序，預成型階段，對折臺難變形區(qū)域的金屬量進行補充，加大輪轂和壓制輻板外金屬排出量，使折臺內(nèi)外的金屬分配量合理。
[0028]車輪的內(nèi)徑面和輻板軋輥的型面之間的非接觸角大于O度，非接觸角可以防止模鍛工序金屬外排難度大的車輪，由于輪輞周向金屬量不均勻而導致軋機起軋階段產(chǎn)生卡鋼，保證加工質量。但該角度過大又會造成輻板輥與輪坯起軋時接觸面積過小而無法帶動輪坯旋轉，因此非接觸角一般取1-4度。
[0029]現(xiàn)結合附圖對大直徑折臺輻板車輪的制造方法，進行具體說明。
[0030]由圖1可以看出折臺輻板車輪在其輻板中段有一個折臺。常規(guī)車輪的輻板中線是平滑連貫的，而折臺輻板車輪其輻板中線存在落差Λ。常規(guī)車輪軋制方法無法適應此類車輪的生產(chǎn)，尤其是當車輪直徑D超過100mm時，車輪變形抗力大，生產(chǎn)難度加劇。
[0031]現(xiàn)有的車輪軋機在生產(chǎn)車輪時只能軋制等厚輻板車輪或厚度均變輻板車輪，即輻板中心線是一條直線。因此本發(fā)明的折臺輻板車輪如按照通常軋制方法，其軋制坯形如圖3所示，坯形軋制方便，但必須在壓彎時對輻板折臺區(qū)域進行熱沖壓方可形成折臺，壓彎時輻板產(chǎn)生拉裂的潛在風險最大，對于車輪而言會產(chǎn)生潛在的運行風險。另外輻板余量不均勻，成材率低。
[0032]因此本發(fā)明考慮將折臺的形成步驟提到軋制之前，即在鍛造階段車輪成型時直接將折臺壓制出來。但折臺的部位一般位于輻板中段，也是車輪通常的起軋位置，因此將折臺提前壓制成型后必會造成車輪軋制時擴徑量減小、軋輥空間小、輪輞和輪緣不易充滿等困難。
[0033]因此本發(fā)明考慮在車輪軋制時避開此折臺區(qū)域，要軋制出圖2所示坯形，難點在于避開了折臺區(qū)域以后，軋制擴徑量L大幅減小，軋制時間短，輪緣部位不易充滿。另外如圖4(2)所示的成型坯放置常規(guī)輻板軋輥的空間不足，會與折臺區(qū)域產(chǎn)生干涉。
[0034]因此本發(fā)明采用的制造方法中，將輻板軋輥進行改進，如圖4(1)所示，減小輻板軋輥輥頭長度，讓輻板軋輥的型面位置盡可能向輥頭方向提前并加大輻板軋輥直徑，使輻板軋輥型面部位可以深入輻板凹槽觸及輻板表面，輻板軋輥軋制時不與折臺部位產(chǎn)生干涉；成型坯內(nèi)徑角度小于對應的輻板輥角度，輻板軋輥開軋階段不完全貼合，起到減緩輻板增長、優(yōu)先對踏面輪緣進行充滿的目的。另外，為了保證在小擴徑量下輪緣的充滿度，在車輪的內(nèi)徑面和輻板軋輥型面之間預留了一個非接觸角度α，α大于O度；在輻板軋輥起軋時，由于非接觸角度α的存在，使輪輞金屬流向輻板的量減少，延緩了軋制時間，使車輪在軋機內(nèi)的軋制旋轉次數(shù)增加，便于輪緣的充滿。
[0035]輻板折臺的存在也使成型坯在壓制變形過程中金屬流動更加困難，因此在預成型階段保證折臺內(nèi)外的金屬分配量合理，否則會出現(xiàn)輻板過厚而輪輞金屬不足或輪輞過充滿而輻板折臺處充不滿。通過Marc進行有限元變形模擬，圖6所示，若采用常規(guī)金屬預分配方案，則輪轂和壓制輻板外金屬過量無法有效外排，輪輞充滿度不好，尤其是輻板折臺處的金屬難變形區(qū)域也存在不充滿狀態(tài)。而采用圖5所示改進的金屬預分配方案，通過將底部模具做成雙層凸臺，加大輪轂和壓制輻板外金屬排出量，以及對折臺難變形區(qū)域進行金屬補充，使輪轂、輻板和輪輞的充滿度同時得到保證。
[0036]另在壓彎工序，經(jīng)過模鍛工序上的改進，已經(jīng)不存在輻板拉裂風險，因此重點解決折臺內(nèi)外兩段輻板的平行度問題，考慮該輻板形狀的特殊性，壓彎模采用貼合折臺內(nèi)凹側輻板的方式，同時為了兼顧車輪偏心對折臺位置的影響，壓彎模的定位采用單側面定位方式，僅在靠近折臺處留少量的空間防止模具對折臺產(chǎn)生壓塌。
[0037]該大直徑折臺輻板車輪的制造方法，避免了常規(guī)車輪軋制方法對此類折臺輻板車輪產(chǎn)生的潛在風險，提高了金屬成材率和生產(chǎn)效率，實現(xiàn)此類車輪的穩(wěn)定和批量生產(chǎn)。
【權利要求】
1.一種大直徑折臺輻板車輪的制造方法，包括以下工藝流程:鋸坯工序一鍛造前加熱工序一鍛造工序一軋制工序一壓彎工序，其特征在于:其中， 鍛造工序，車輪成型時成型坯上壓制出車輪輻板的折臺，且在預成型階段使折臺內(nèi)外金屬分配量合理； 軋制工序，使輻板軋輥軋制時不與折臺部位產(chǎn)生干涉；軋制時在車輪的內(nèi)徑面和輻板軋輥的型面之間預留一個非接觸角度； 壓彎工序，壓彎時采用壓彎模貼合折臺內(nèi)凹側輻板的壓彎方式，定位壓彎模時壓彎?？拷叟_處留有空間。
2.如權利要求1所述的大直徑折臺輻板車輪的制造方法，其特征在于:鍛造工序的預成型階段，對折臺難變形區(qū)域的金屬量進行補充，加大輪轂和壓制輻板外金屬排出量，使折臺內(nèi)外的金屬分配量合理。
3.如權利要求1所述的大直徑折臺輻板車輪的制造方法，其特征在于:軋制工序，減小輻板軋輥輥頭長度，將輻板軋輥的型面向輥頭方向提前并增大輻板軋輥的直徑，使輻板軋輥的型面部位深入福板凹槽觸及輻板表面，以使輻板軋輥軋制時不與折臺部位產(chǎn)生干涉。
4.如權利要求1所述的大直徑折臺輻板車輪的制造方法，其特征在于:壓彎工序，采用單側面定位方式定位壓彎模。
5.如權利要求1所述的大直徑折臺輻板車輪的制造方法，其特征在于:車輪的內(nèi)徑面和輻板軋輥的型面之間的非接觸角度大于O度。
【文檔編號】B23P15/00GK104175076SQ201410409922
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權日:2014年8月19日
【發(fā)明者】謝峰, 許章澤, 徐紅 申請人:馬鋼(集團)控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司