CN102873245A - 一种火车轮生产综合压力机及火车轮生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火车轮生产综合压力机及火车轮生产方法，属于火车轮加工工艺领域。其包括压力机本体，所述的压力机本体有支架和压力装置组成，还包括对中抱钳和液压伸缩装置，所述的压力机本体的底部有水平的底板；所述的底板上有第一底模和第二底模，底板的一端与液压伸缩装置连接；所述的对中抱钳有两个，分别位于压力机本体的两侧；所述的第一底模为成型压力机的压痕底模，第二底模为镦粗压力机的墩粗底模。本发明可以在一台机器上完成镦粗、压痕工序，使得火车轮生产过程中减少一台压力机，降低生产成本，具有加工精度高、火车轮的尺寸稳定、火车轮表面的硬度高和产品的不合格率低的优点。
Description
技术领域
本发明属于火车轮加工工艺领域，更具体地说，涉及一种火车轮生产综合压力机及火车轮生产方法。
背景技术
我国火车轮生产从1964年开始到现在已经有50多年的历史，其生产工艺属于四机组生产工艺。“四机组”指该生产线主要核心设备由镦粗压力机、成型压力机、车轮轧机、压弯冲孔压力机组成，其工艺流程为：加热好的钢坯经过高压水除磷后送入镦粗压力机进行镦粗、压痕，然后再送入成型压力机进行锻压成型，锻压成型的毛坯送入车轮轧机进行轧制，轧制好的毛坯再送入压弯冲孔压力机进行压弯冲孔。
2000年8月，第l7卷，第4期的《轧钢》第34页公开了一篇名称为《马钢火车轮生产***技术改造》（作者：张高萍，武立仓，刘会强）的文献，其中指出马钢进行新工艺改造之后参照工业发达国家的车轮生产经验及国际标准要求，采用先热处理后机加工工艺，工艺为：钢锭切割→加热→30MN水压机墩粗→80MN水压机成型→卧式车轮轧机轧制→30MN水压机压弯、冲孔、打印→等温→淬火→回火→性能检查→抛丸除鳞→半成品尺寸检查→机加工→冷打字→超声波探伤→磁粉探伤→抛丸（强化辐板）→静平衡试验→钻镗注油孔→成品（尺寸及硬度）检查→涂油、包装→入库等步骤。改进前的工艺为：钢锭切割→加热→30MN水压机墩粗→80MN水压机成型→卧式车轮轧机轧制→30MN水压机压弯、冲孔、打印→等温→淬火→回火→检查→入库。
2003年第5期的《锻压技术》中，公开了一篇名称为《火车车轮成形工艺研究及有限元模拟》（作者郭晓霞）的文献，文中第二部分关于火车车轮成形工艺的描述指出，目前，国内外车轮成形方法主要有铸造法、全模锻法和锻造轧制法。锻造轧制法又称压轧法，在世界各地得到了广泛应用。其生产包括钢坯加热、镦粗、预成形、轮毂冲孔、幅板压弯、车轮几何形状尺寸的矫正、热处理、机加工、车轮检测和试验等。轮坯变形部分一般是用若干台水压机和一台轮轧机来完成的，其热成形工艺为：
（1）对钢坯分段下料，在模锻水压机上经高压水除磷后镦粗成一定高度的圆饼坯料；
（2）在60MN下拉式模锻水压机上利用预成形模具，对坯料进行预成形工步的加工，成形轮毂和轮辋以及部分幅板厚度；
（3）用10MN复动冲孔水压机进行冲孔；
（4）在七辊卧式轧机上对轮辐辗轧，使轮辋的径向达到热锻件的直径，轮辐的厚度减小，踏面成形；
（5）用30MN双动拉深压弯水压机弯曲幅板，使之达到要求的厚度，并使轮形得到校正。
以上两篇文献都证实了现有的国内外的火车轮生产工艺中镦粗、压痕（也称为成型）均是分别需要两台压力机，所以进行锻压成型生产线上需要配置三台压力机。压力机的价格比较昂贵，企业的生产成本高，如果能将镦粗、压痕工序合并在一台压力机上进行，将会节省一台压力机，极大的降低企业的生产成本。但其主要难点在于如果在一台压力机上完成镦粗、压痕，那么利用现有的压力机只能是采用成型压力机，但是在成型压力机上镦粗，其操作精度难以保证，压制出来的毛坯出现偏心的可能性大大增加了。如何解决精度问题是关键所在。另外，在一台压力机上完成镦粗、压痕需要压力机功能增加，压力机的操作也更加困难。
在火车轮的生产方法中，原来的技术方案是先车削加工后热处理工艺生产，车轮产生翘曲变形。尺寸精度差，内部缺陷无法发现，表面附着氧化铁皮，影响外观及使用安全。而现在开始采用国外的先热处理后机加工的生产工艺，但是这种方式加工出来的火车轮会有部分产品会随着时间的增加因为应力释放发生变形，影响正常使用；热处理后再机加工的火车轮，有一部分存在表面硬度层的马氏体层厚度不够，导致部分火车轮硬度不够，影响了产品的合格率。
发明内容
发明要解决的技术问题
针对现有的火车轮生产工艺中，需要三台压力机，生产成本高的问题，本发明提供一种火车轮生产综合压力机及火车轮生产方法，其可以在一台机器上完成镦粗、压痕工序，使得火车轮生产过程中减少一台压力机，降低生产成本。
技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种火车轮生产综合压力机，包括压力机本体，所述的压力机本体有支架和压力装置组成，还包括对中抱钳和液压伸缩装置，所述的压力机本体的底部有水平的底板；所述的底板上有第一底模和第二底模，底板的一端与液压伸缩装置连接；所述的对中抱钳有两个，分别位于压力机本体的两侧；所述的第一底模为成型压力机的压痕底模，第二底模为镦粗压力机的墩粗底模。
进一步地，所述的第一底模位于第二底模和液压伸缩装置之间。
进一步地，所述的液压伸缩装置的伸缩行程等于第一底模圆心与第二底模圆心之间的距离。
进一步地，所述的压力机本体为100MN油压机。
一种火车轮生产方法，其步骤为：
（1）加热好的钢坯被送到高压水除鳞装置中除去钢坯周围的氧化铁皮，钢坯的上、下、侧面都布置喷水环，去除氧化铁皮；再由机械手将红钢坯移出高压水除鳞装置，送到火车轮生产综合压力机的第二底模上；
（2）火车轮生产综合压力机的第二底模与压力机本体的压力装置配合进行第一次压制，钢坯被墩粗，对中抱钳将钢坯抬起；
（3）液压伸缩装置通过伸缩控制第二底模移出压力机本体，第一底模移入压力机本体的压力装置的下方，对中抱钳将墩粗的钢坯放入第一底模，压力机本体的压力装置与第一底模配合完成对该钢坯的压痕工作，钢坯形成轮件，同时移入下一个钢坯放在第二底模上；
（4）液压伸缩装置控制底板移动，使得第二底模重新移入压力机本体，开始对下一个钢坯的操作，第一底模将已经压痕的钢坯移出压力机本体，进入下一道工序；
（5）轧制完成后，机械手把轧制好的轮件从车轮轧机中去取出，移送到压弯、冲孔压力机的下固定式工作台上，轮件在该压力机上进行压弯、冲孔，成为热轧粗制车轮。
进一步地，所述的步骤（5）中还包括将热轧粗制车轮进行后续处理，所述的后续处理是指将热轧粗制车轮淬火、回火、性能检查、抛丸除鳞、半成品尺寸检查、机加工、冷打字、超声波探伤、磁粉探伤、抛丸、静平衡试验、钻镗注油孔、成品检查、涂油、包装、入库。
更进一步地，所述的步骤（5）中的磁粉探伤与抛丸之间还包括二次淬火和回火。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明火车轮生产综合压力机，包括压力机本体，还包括对中抱钳和液压伸缩装置，压力机本体的底部有水平的底板，底板上有第一底模和第二底模，底板的一端与液压伸缩装置连接，对中抱钳有两个，分别位于压力机本体的两侧，第一底模为成型压力机的压痕底模，第二底模为镦粗压力机的墩粗底模，使得本发明的压力机既可以完成墩粗，也可以完成压痕作业，使得火车轮的生产中可以减少一台压力机，生产线少了1台镦粗压力机以及镦粗压力机与成型压力机之间的机械手1台，设备重量减少约500t，设备成本降低，节约了成本；
（2）本发明由于取消了镦粗压力机和镦粗压力机与成型压力机之间的机械手，生产线占地面积减少约100m2；
（3）本发明由于取消了镦粗压力机和镦粗压力机和成型压力机之间的机械手，生产线设备维护成本降低；
（4）本发明液压伸缩装置的伸缩行程等于第一底模圆心与第二底模圆心之间的距离，保证第一底模圆心与第二底模的圆心在底板移动时都对准压力机本体的压力装置的中心，确保了墩粗和压痕的加工精度；
（5）本发明步骤（3）中液压伸缩装置通过伸缩控制第二底模移出压力机本体，第一底模移入压力机本体的压力装置的下方，对中抱钳将墩粗的钢坯放入第一底模，压力机本体的压力装置与第一底模配合完成对该钢坯的压痕工作，钢坯形成轮件，同时移入下一个钢坯放在第二底模上，控制精度高，生产效率高；
（6）本发明火车轮生产方法的步骤（5）中的磁粉探伤与抛丸之间还包括二次淬火和回火，能防止火车轮的后续变形，保证火车轮的尺寸保持不变，同时火车的硬度增加，表面的马氏体层增厚，保证了火车轮的硬度，减少了产品的不合格率。
附图说明
图1为本发明火车轮生产综合压力机的结构示意图。
图中：1、压力机本体；2、对中抱钳；3、液压伸缩装置；4、底板；5、第一底模；6、第二底模；100、地面。
具体实施方式
为进一步解释本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。
如图1所示，一种火车轮生产综合压力机，包括压力机本体1，压力机本体1有支架和压力装置组成，压力机本体1为100MN油压机，还包括对中抱钳2和液压伸缩装置3，压力机本体1的底部有水平的底板4；底板4上有第一底模5和第二底模6，底板4的一端与液压伸缩装置3连接；第一底模5位于第二底模6和液压伸缩装置3之间。液压伸缩装置3的伸缩行程等于第一底模5圆心与第二底模6圆心之间的距离。对中抱钳2有两个，分别位于压力机本体1的两侧；第一底模5为成型压力机的压痕底模，第二底模6为镦粗压力机的墩粗底模。底板4和液压伸缩装置3的底面都紧贴在地面100上。
一种火车轮生产方法，其步骤为：
（1）钢坯原料选用直径450mm长度为1000mm的连铸圆坯，加热炉将钢坯加热到1200-1300℃，加热好的钢坯被送到高压水除鳞装置中除去钢坯周围的氧化铁皮，高压水工作压力为23MPa，钢坯的上、下、侧面都布置喷水环，去除氧化铁皮，干净彻底；再由机械手将红钢坯移出高压水除鳞装置，送到火车轮生产综合压力机的第二底模6上；液压伸缩装置3收缩，使得第二底模6移动到压力机本体1的压力装置的下方；
（2）火车轮生产综合压力机的第二底模6与压力机本体1的压力装置配合进行第一次压制，钢坯被墩粗，对中抱钳2将钢坯抬起；
（3）液压伸缩装置3伸长，液压伸缩装置3通过控制底板4的移动，第二底模6移出压力机本体1，第一底模5移入压力机本体1的压力装置的下方，对中抱钳2将墩粗的钢坯放入第一底模5，压力机本体1的压力装置与第一底模5配合完成对该钢坯的压痕工作，钢坯形成轮件，同时移入下一个钢坯放在第二底模6上；
（4）液压伸缩装置3缩短，控制底板4向液压伸缩装置3的方向移动，使得第一底模5移出压力机本体1，第二底模6重新移入压力机本体1，开始对下一个钢坯的操作，第一底模5将已经压痕的钢坯移出压力机本体1，进入下一道工序；
（5）轧制完成后，机械手把轧制好的轮件从车轮轧机中去取出，移送到50MN的压弯、冲孔压力机的下固定式工作台上，轮件在该压力机上进行压弯、冲孔，成为热轧粗制车轮，然后将热轧粗制车轮进行后续处理。后续处理为将热轧粗制车轮淬火、回火、性能检查、抛丸除鳞、半成品尺寸检查、机加工、冷打字、超声波探伤、磁粉探伤、二次淬火和回火、抛丸、静平衡试验、钻镗注油孔、成品（尺寸及硬度）检查、涂油、包装、入库。本发明火车轮生产综合压力机在保证加工精度的同时不但使得火车轮生产线减少设备数量，节约了生产占地面积和机器成本，降低了企业运营成本，而且本发明的生产方法还保证火车轮的尺寸保持不变，同时火车的硬度增加，表面的马氏体层增厚，保证了火车轮的硬度，减少了产品的不合格率。
Claims (7)
1.一种火车轮生产综合压力机，包括压力机本体（1），所述的压力机本体（1）有支架和压力装置组成，其特征在于：还包括对中抱钳（2）和液压伸缩装置（3），所述的压力机本体（1）的底部有水平的底板（4）；所述的底板（4）上有第一底模（5）和第二底模（6），底板（4）的一端与液压伸缩装置（3）连接；所述的对中抱钳（2）有两个，分别位于压力机本体（1）的两侧；所述的第一底模（5）为成型压力机的压痕底模，第二底模（6）为镦粗压力机的墩粗底模。
2.根据权利要求1所述的火车轮生产综合压力机，其特征在于：所述的第一底模（5）位于第二底模（6）和液压伸缩装置（3）之间。
3.根据权利要求1所述的火车轮生产综合压力机，其特征在于：所述的液压伸缩装置（3）的伸缩行程等于第一底模（5）圆心与第二底模（6）圆心之间的距离。
4.根据权利要求1所述的火车轮生产综合压力机，其特征在于：所述的压力机本体（1）为100MN油压机。
5.一种火车轮生产方法，其步骤为：
（1）加热好的钢坯被送到高压水除鳞装置中除去钢坯周围的氧化铁皮，钢坯的上、下、侧面都布置喷水环，去除氧化铁皮；再由机械手将红钢坯移出高压水除鳞装置，送到火车轮生产综合压力机的第二底模（6）上；
（1）火车轮生产综合压力机的第二底模（6）与压力机本体（1）的压力装置配合进行第一次压制，钢坯被墩粗，对中抱钳（2）将钢坯抬起；
（2）液压伸缩装置（3）通过伸缩控制第二底模（6）移出压力机本体（1），第一底模（5）移入压力机本体（1）的压力装置的下方，对中抱钳（2）将墩粗的钢坯放入第一底模（5），压力机本体（1）的压力装置与第一底模（5）配合完成对该钢坯的压痕工作，钢坯形成轮件，同时移入下一个钢坯放在第二底模（6）上；
（3）液压伸缩装置（3）控制底板（4）移动，使得第二底模（6）重新移入压力机本体（4），开始对下一个钢坯的操作，第一底模（5）将已经压痕的钢坯移出压力机本体（1），进入下一道工序；
（5）轧制完成后，机械手把轧制好的轮件从车轮轧机中去取出，移送到压弯、冲孔压力机的下固定式工作台上，轮件在该压力机上进行压弯、冲孔，成为热轧粗制车轮。
6.根据权利要求5所述的一种火车轮生产方法，其特征在于，所述的步骤（5）中还包括将热轧粗制车轮进行后续处理，所述的后续处理是指将热轧粗制车轮淬火、回火、性能检查、抛丸除鳞、半成品尺寸检查、机加工、冷打字、超声波探伤、磁粉探伤、抛丸、静平衡试验、钻镗注油孔、成品检查、涂油、包装、入库。
7.根据权利要求6所述的一种火车轮生产方法，其特征在于，所述的步骤（5）中的磁粉探伤与抛丸之间还包括二次淬火和回火。
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| 侯沛云等: "数值模拟技术在火车轮热成形工艺设计中的应用", 《锻压装备与制造技术》 * |
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