CN115138797A - 适用于支重轮的一体式锻造成型方法和锻造装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开适用于支重轮的一体式锻造成型方法和锻造装置，其中成型方法包括以下步骤：S100，加热支重轮钢坯至预定的温度；S200，去除加热后的钢坯表面的氧化皮，并确保去除氧化皮后的钢坯的温度保持在1100℃～1200℃；S300，转移温度保持在1100℃～1200℃的钢坯至模具的下模座内；S400，以预定的第一速度向下移动所述上模座，并在延迟预定时间后，以预定的第二速度控制两个侧模座同步靠近并挤压钢坯，形成带有连皮的支重轮的内腔，其中所述第一速度是所述第二速度的1.5倍～4倍；S500，开模，并在温度大于等于800℃时，去除支重轮内腔中的连皮；本申请提供的成型方法和锻造装置能够在锻压成型支重轮的内腔时同步挤压填充支重轮的外形，确保支重轮被一次锻压成型。

Description

适用于支重轮的一体式锻造成型方法和锻造装置

技术领域

本发明涉及支重轮成型技术领域，尤其涉及适用于支重轮的一体式锻造成型方法和锻造装置。

背景技术

支重轮属于履带式工程机械的易损件，能够将整台机器的质量传递给地面，承载着整台机器的重量。在行驶过程中，支重轮除了沿履带的轨面滚动外，还要夹持限位履带，不让履带在横向滑出，同时还要确保在机器转向时，能够使履带在地面上进行稳定的横向滑移。

现有支重轮大多采用锻造半体，然后再组对焊接的方式成型，如申请号CN201510244241.5公开了一种支重轮闭式锻造工艺及锻造模具，其属于闭式模具，支重轮半体制造，并在制造成型后焊接成型，不仅产品流线较差，同时制造效率低，锻造成本高。

此外，支重轮在常规锻造成型的过程中还会在表面产生大量氧化皮，氧化皮存在以下主要危害：

1.氧化皮会使锻件的表面更加粗糙，同时在锻造时，如果将连同氧化皮一起压入锻件内，非常容易损坏锻件，严重时会使锻件直接成为废品；

2.氧化皮具有较高的硬度，锻造时，不但会增加锻造变形的能量的消耗，而且还会加速模具的磨损量，缩短模具的使用寿命；

3.氧化皮极易影响产品的表面品质，降低产品的良率，影响企业的核心竞争力。

最后，由于支重轮外形的多样性，现有的上下模具难以实现支重轮的一体式锻造成型。

发明内容

本发明的一个优势在于提供一种适用于支重轮的一体式锻造成型方法和锻造装置，在锻造之前，首先去除高温下的钢坯的表面的氧化皮，然后再利用上模座和侧模座对钢坯的挤压时间差和挤压速度，能够在锻压成型支重轮的内腔时同步挤压填充支重轮的外形，确保支重轮被一次锻压成型，进而在确保支重轮的成型质量的前提下，极大的提升了支重轮的成型效率，降低了企业成本，提升了企业的核心竞争力。

本发明的一个优势在于提供一种适用于支重轮的一体式锻造成型方法和锻造装置，其中利用高速水流对高温钢坯的冲击，将致密的铁皮切开，形成裂痕，然后，高压水透过裂缝遇到高温母材急速汽化蒸发，形成类似***的效果，能够将氧化皮从母材的表面快速剥离，进而有效确保支重轮的成型品质，极大的减小甚至避免氧化皮对成品的损坏。

本发明的一个优势在于提供一种适用于支重轮的一体式锻造成型方法和锻造装置，其中通过上模座和下模座上对应设置的导向限位结构，能够确保上模座精准移动到位，进而确保上模座的一次锻压成型，确保支重轮的成型效率和成型质量。

本发明的一个优势在于提供一种适用于支重轮的一体式锻造成型方法和锻造装置，其中通过喷射管上的曲面仿形喷嘴以及10°～45°的喷射倾角能够在单位时间内形成较大的喷射覆盖面积，提高去除氧化皮的效率，同时，喷射倾角的设置能够确保水流对钢坯冲击压力的均匀性。

为达到本发明以上至少一个优势，第一方面，本发明提供一种适用于支重轮的一体式锻造成型方法，依次包括以下步骤：

S100，加热支重轮钢坯至预定的温度；

S200，去除加热后的钢坯表面的氧化皮，并确保去除氧化皮后的钢坯的温度保持在1100℃～1200℃；

S300，转移温度保持在1100℃～1200℃的钢坯至模具的下模座内，所述模具还包括上模座以及在两侧可同步靠近或远离钢坯的侧模座，其中所述上模座和所述下模座对应设置有用于成型支重轮的外形的型腔，所述侧模座的内侧端设置有用于成型支重轮的内腔的端座和顶杆；

S400，以预定的第一速度向下移动所述上模座，利用所述上模座和所述下模座上下挤压钢坯的外形，并在延迟预定时间后，以预定的第二速度控制两个侧模座同步靠近钢坯，在钢坯的两端挤压钢坯，形成带有连皮的支重轮的内腔，其中所述第一速度是所述第二速度的1.5倍～4倍；

S500，开模，并在温度大于等于800℃时，去除支重轮内腔中的连皮。

根据本发明一实施例，所述第一速度为0.6m/s～0.8m/s。

根据本发明一实施例，所述第二速度为0.2m/s～0.4m/s。

根据本发明一实施例，延迟的所述预定时间为2s～4s。

根据本发明一实施例，在步骤S200中，通过高压水流喷射冲刷的方式剥离钢坯的母材的表面的氧化皮。

第二方面，本发明还提供了一种适用于支重轮的一体式锻造装置，其中所述锻造装置被用于前述一体式锻造成型方法，包括上下对称设置的上模座和下模座，以及设置在所述上模座和所述下模座的两侧的侧模座，以及冲孔机；

其中所述上模座和所述下模座相对的侧面对应设置有用于成型支重轮的型腔，所述上模座的顶部连接有用于驱动所述上模座上下移动的第一驱动元件；

其中所述侧模座包括侧模本体、端座和顶杆，所述端座和所述顶杆相配合，用于成型带有连皮的支重轮的内腔，其中所述端座与所述顶杆同轴设置，且所述顶杆通过所述端座连接所述侧模本体，两个所述侧模座的外侧端分别连接有用于同步驱动两个所述侧模座相对靠近或远离的第二驱动元件；

其中所述冲孔机用于在所述支重轮的外形和内腔成型后去除所述内腔中的连皮。

根据本发明一实施例，所述上模座和所述下模座对应设置有导向限位结构，其中所述上模座上的导向限位结构被实施为第一凸块或第二凹槽，所述下模座上的导向限位结构被对应实施为第一凹槽或第二凸块。

根据本发明一实施例，所述一体式锻造装置还包括去氧化皮机，其中所述去氧化皮机设置有高压水箱和连通所述高压水箱的喷射管，其中所述喷射管上设置有水量调节阀和关闭阀，所述关闭阀位于所述水量调节阀的上游，并靠近所述高压水箱，其中所述喷射管的喷射方向与所述钢坯的表面形成有预定的倾斜角度。

根据本发明一实施例，所述喷射管的喷嘴具有多个，且多个所述喷嘴沿一弯曲弧度均匀分布，所述喷嘴的弯曲弧度与钢坯外表面的弯曲弧度相匹配。

根据本发明一实施例，所述喷射管的喷射方向与所述钢坯的表面之间形成的倾斜角度为10°～45°。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。

附图说明

图1示出了本申请适用于支重轮的一体式锻造成型方法的流程示意图。

图2示出了本申请适用于支重轮的一体式锻造装置的局部结构示意图。

图3示出了本申请适用于支重轮的一体式锻造装置的局部结构示意图。

图4示出了本申请中侧模座和支重轮分布的主视剖视示意图。

图5示出了本申请中喷射管的喷嘴部分的结构示意图。

附图标记：10-上模座，11-第一凸块，101-型腔，20-下模座，201-第一凹槽，30-侧模座，31-侧模本体，32-端座，33-顶杆，40-支重轮，41-连皮，50-喷射管，501-喷嘴。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在说明书的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

发明人发现，锻造能够消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时，由于保存了完整的金属流线，而这也是支重轮被安装在履带式工程机械上确保履带不会横向滑出，同时在机器转向时又会确保履带能够在地面上横向滑移的关键，因此，锻件的机械性能会优于同样材料的铸件，质量和工作性能更加稳定。

参考图1，依本申请一较佳实施例的一种适用于支重轮的一体式锻造成型方法将在以下被详细地阐述，其中所述适用于支重轮的一体式锻造成型方法依次包括以下步骤：

S100，通过电炉等加热设备加热支重轮钢坯至预定的温度，一般情况下是大于1200℃；

S200，去除加热后的钢坯表面的氧化皮，并确保去除氧化皮后的钢坯的温度保持在1100℃～1200℃，比如1130℃、1150℃或者1180℃；

S300，转移温度保持在1100℃～1200℃的钢坯至模具的下模座内，所述模具还包括上模座以及在两侧可同步靠近或远离钢坯的侧模座，其中所述上模座和所述下模座对应设置有用于成型支重轮的外形的型腔，所述侧模座的内侧端设置有用于成型支重轮的内腔的端座和顶杆；

S400，以预定的第一速度向下移动所述上模座，利用所述上模座和所述下模座上下挤压钢坯的外形，并在延迟预定时间后，从而让支重轮的外形能够大致成型，以预定的第二速度控制两个侧模座同步靠近钢坯，在钢坯的两端挤压钢坯，形成带有连皮的支重轮的内腔，其中所述第一速度是所述第二速度的1.5倍～4倍；

S500，开模，包括上移上模座复位以及控制两个侧模座同步远离，并在温度大于等于800℃时，通过冲孔机等设备去除支重轮内腔中的连皮。

由于支重轮需要夹持限位履带，避免履带横向滑出，同时，在机器转向时，支重轮还需要确保履带能够在地面上横向滑移，因此，支重轮的锻造流线在履带式工程机械中具有举足轻重的关键作用。在一体式锻压成型的过程中，首先控制上模座下移，配合下模座上下挤压钢坯，让支重轮的外形先大致成型，然后通过两侧的侧模座同步靠近，进而在钢坯的两端同步向内挤压，通过端座和顶杆成型支重轮的内腔。这样一来，在通过上模座和下模座挤压成型支重轮的外形的过程中，支重轮外形的拐角以及尺寸较小的地方等成型质量较差的位置，就可以通过挤压成型支重轮的内腔来协助支重轮的外形的成型进行改善，以此同时确保支重轮的内腔和外形的成型质量，并提高支重轮的成型效率，极大的节约企业的制造成本，提升企业的核心竞争力。

作为一较佳实施例，所述第一速度为0.6m/s～0.8m/s，比如0.7m/s。

进一步优选地，所述第二速度为0.2m/s～0.4m/s，比如0.3m/s。

所述第一速度和所述第二速度的组合可以为0.6m/s-0.2m/s、0.7m/s-0.2m/s、0.8m/s-0.2m/s、0.7m/s-0.3m/s、0.7m/s-0.4m/s，以及0.6m/s-0.4m/s或者0.8m/s-0.3m/s、0.8m/s-0.4m/s。

另外，考虑到侧模座不仅仅需要成型支重轮的内腔，还需要辅助成型支重轮的外形，如果侧模座的延迟时间较短，比如0.5s或者1.0s，支重轮大致的外形可能还没有基本成型，而如果侧模座的延迟时间较长，一旦钢坯的温度低于1100℃，则不利于支重轮的锻造成型，成型时间长，成型质量低，因此，进一步优选地，所述侧模座延迟的所述预定时间为2s～4s，比如2.5s、3s或者3.5s。延迟时间的起算节点为支重轮的外形大致成型或者基本大致成型，或者说从除拐角以及尺寸较小的地方以外的部位均已成型开始计算，从而通过侧模座成型支重轮的内腔来填充成型上述拐角以及尺寸较小的地方，进而完善支重轮的外形流线。

进一步优选地，在步骤S200中，通过高压水流喷射冲刷的方式剥离钢坯的母材的表面的氧化皮。当高压水流喷射至钢坯的表面时，水流在钢坯的表面形成的扇形面像一把锋利的刀片，将致密的铁皮切开，形成裂痕，其中较薄的扇面会具有更大的冲击力。高压水透过裂缝遇到高温母材急速汽化蒸发，形成类似***的效果，将氧化皮和母材剥离，与此同时，氧化皮受到水的冲击后会遇冷收缩，高压水流产生的横向剪切力会快速玻璃钢坯的母材的表面的氧化皮。此外，带有一定倾斜角度的高压水流对已疏松的铁皮的冲刷效果会更好，其中所述倾斜角度指的是水流的喷射方向与钢坯的表面之间形成的夹角，一般是10°～45°，比如15°、25°、30°或者35°。

第二方面，基于相同的发明原理，本申请还提供了一种适用于支重轮的一体式锻造装置，结合图2至图4，其中所述锻造装置被用于前述一体式锻造成型方法，包括上下对称设置的上模座10和下模座20，以及设置在所述上模座10和所述下模座20的两侧的侧模座30，以及冲孔机；

其中所述上模座10和所述下模座20相对的侧面对应设置有用于成型支重轮的型腔101，所述上模座10的顶部连接有用于驱动所述上模座10上下移动的第一驱动元件，比如液压油缸；

其中所述侧模座30包括侧模本体31、端座32和顶杆33，所述端座32和所述顶杆33相配合，用于成型带有连皮41的支重轮40的内腔，其中所述连皮41由所述冲孔机去除，其中所述端座32与所述顶杆33同轴设置，且所述顶杆33通过所述端座32连接所述侧模本体31，同时，两个所述侧模座30的外侧端分别连接有用于同步驱动两个所述侧模座30相对靠近或远离的第二驱动元件，比如液压油缸；

其中所述冲孔机被用于在所述支重轮40的外形和内腔成型后去除所述内腔中的连皮41。

显然，本领域技术人员明显可知：锻造模具中还设置有控制器，用于控制第一驱动元件和第二驱动元件的协调配合运动，包括第一驱动元件上下伸缩运动的速度和时机、第二驱动元件在水平方向伸缩运动的速度和时机，以及第二驱动元件相对第一驱动元件延迟运动的时间等；还包括控制后续去氧化皮机上的喷射管喷射高压水流的速度和时机等。

优选地，所述上模座10和所述下模座20对应设置有导向限位结构，其中所述上模座10上的导向限位结构被实施为第一凸块11，相应的，所述下模座20上的导向限位结构被对应实施为第一凹槽201；或者，所述上模座10上的导向限位结构被实施为第二凹槽，而所述下模座20上的导向限位结构被对应实施为第二凸块。这样一来，通过所述上模座10以及所述下模座20上的导向限位结构不仅能够确保所述上模座10移动方向的精确性，还能够确保所述上模座10移动距离的精准性，进而有效确保支重轮40的外形的成型质量。

进一步优选地，所述一体式锻造装置还包括去氧化皮机，其中所述去氧化皮机设置有高压水箱和连通所述高压水箱的喷射管，其中所述喷射管上设置有水量调节阀和关闭阀。水量调节阀主要用于调节喷射管内的高压水流的流速，而关闭阀主要用于调节喷射管的开闭。所述关闭阀位于所述水量调节阀的上游，并靠近所述高压水箱，其中所述喷射管的喷射方向与所述钢坯的表面形成有预定的倾斜角度，从而不会给钢坯的表面造成较大的集中冲击力，提高高压水流的喷射均匀性。

进一步优选地，结合图5，所述喷射管50的喷嘴501具有多个，且多个所述喷嘴501沿一弯曲弧度均匀分布，所述喷嘴501的弯曲弧度与钢坯外表面的弯曲弧度相匹配，从而在单位时间内能够形成较大的喷射覆盖范围，提高去除氧化皮的效率，也可以节省高压水流的用量，节约资源，降低成本。

更进一步地，所述喷射管50的喷射方向与所述钢坯的表面之间形成的倾斜角度为10°～45°，比如15°、20°、25°、30°、35°等。一般情况下，在相同大小的流量冲击力下，倾斜角度越小，高压水流在钢坯表面形成的横向剪切力就会越大，剥离氧化皮的速度就越快，而倾斜角度越大，高压水流在钢坯表面一次剥离的氧化皮就会越多，因此，所述喷射管50的喷射方向与所述钢坯的表面之间形成的倾斜角度是非常有必要限制的，需要综合协调，以提高剥离母材表面的氧化皮的效率。

钢坯包括内部的母材和附着在母材表面的氧化皮或者叫氧化铁皮。

需要说明的是，本发明中用语“第一、第二”仅用于描述目的，不表示任何顺序，不能理解为指示或者暗示相对重要性，可将这些用语解释为名称。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的优势已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.适用于支重轮的一体式锻造成型方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

S100，加热支重轮钢坯至预定的温度；

S200，去除加热后的钢坯表面的氧化皮，并确保去除氧化皮后的钢坯的温度保持在1100℃～1200℃；

S300，转移温度保持在1100℃～1200℃的钢坯至模具的下模座内，所述模具还包括上模座以及在两侧可同步靠近或远离钢坯的侧模座，其中所述上模座和所述下模座对应设置有用于成型支重轮的外形的型腔，所述侧模座的内侧端设置有用于成型支重轮的内腔的端座和顶杆；

S400，以预定的第一速度向下移动所述上模座，利用所述上模座和所述下模座上下挤压钢坯的外形，并在延迟预定时间后，以预定的第二速度控制两个侧模座同步靠近钢坯，在钢坯的两端挤压钢坯，形成带有连皮的支重轮的内腔，其中所述第一速度是所述第二速度的1.5倍～4倍；

S500，开模，并在温度大于等于800℃时，去除支重轮内腔中的连皮。

2.如权利要求1所述一体式锻造成型方法，其特征在于，所述第一速度为0.6m/s～0.8m/s。

3.如权利要求2所述一体式锻造成型方法，其特征在于，所述第二速度为0.2m/s～0.4m/s。

4.如权利要求1至3任一项所述一体式锻造成型方法，其特征在于，延迟的所述预定时间为2s～4s。

5.如权利要求4所述一体式锻造成型方法，其特征在于，在步骤S200中，通过高压水流喷射冲刷的方式剥离钢坯的母材的表面的氧化皮。

6.适用于支重轮的一体式锻造装置，其特征在于，所述锻造装置被用于权利要求1至5任一项所述一体式锻造成型方法，包括上下对称设置的上模座和下模座，以及设置在所述上模座和所述下模座的两侧的侧模座，以及冲孔机；

其中所述上模座和所述下模座相对的侧面对应设置有用于成型支重轮的型腔，所述上模座的顶部连接有用于驱动所述上模座上下移动的第一驱动元件；

其中所述侧模座包括侧模本体、端座和顶杆，所述端座和所述顶杆相配合，用于成型带有连皮的支重轮的内腔，其中所述端座与所述顶杆同轴设置，且所述顶杆通过所述端座连接所述侧模本体，两个所述侧模座的外侧端分别连接有用于同步驱动两个所述侧模座相对靠近或远离的第二驱动元件；

其中所述冲孔机用于在所述支重轮的外形和内腔成型后去除所述内腔中的连皮。

7.如权利要求6所述一体式锻造装置，其特征在于，所述上模座和所述下模座对应设置有导向限位结构，其中所述上模座上的导向限位结构被实施为第一凸块或第二凹槽，所述下模座上的导向限位结构被对应实施为第一凹槽或第二凸块。

8.如权利要求7所述一体式锻造装置，其特征在于，还包括去氧化皮机，其中所述去氧化皮机设置有高压水箱和连通所述高压水箱的喷射管，其中所述喷射管上设置有水量调节阀和关闭阀，所述关闭阀位于所述水量调节阀的上游，并靠近所述高压水箱，其中所述喷射管的喷射方向与所述钢坯的表面形成有预定的倾斜角度。

9.如权利要求8所述一体式锻造装置，其特征在于，所述喷射管的喷嘴具有多个，且多个所述喷嘴沿一弯曲弧度均匀分布，所述喷嘴的弯曲弧度与钢坯外表面的弯曲弧度相匹配。

10.如权利要求9所述一体式锻造装置，其特征在于，所述喷射管的喷射方向与所述钢坯的表面之间形成的倾斜角度为10°～45°。

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