RU2283719C2 - Method for producing shaped blanks of axles of rolling stock - Google Patents

Abstract

FIELD: plastic working of metals, namely manufacture of shaped blanks of axles of undercarriage of rolling stock.

SUBSTANCE: method comprises steps of making rough blank from ingot; then forging rough blank for making shaped blank. Rough blank is forged during several passes. Forging operations for making rough blanks and forging operation for making shaped blank are realized in four -striker forging apparatus by squeezing at shear deformations in cross plane of blank during each single squeezing. Single squeezing stages during first three forging passes at making rough blank are realized at displacing metal between strikers and then squeezing said portions of blank in radial direction. Four-side radial squeezing operations are realized for making shaped blank.

EFFECT: improved efficiency of method.

1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении профильных заготовок для осей ходовой части подвижного состава железных дорог.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of profile blanks for the axles of the chassis of the rolling stock of railways.

Известно формирование профильных заготовок ковкой в четырехбойковом ковочном устройстве путем четырехстороннего радиального обжатия со сдвиговыми деформациями в поперечной плоскости заготовки при каждом единичном обжатии [1].It is known the formation of shaped workpieces forged in a four-sided forging device by means of four-side radial compression with shear deformations in the transverse plane of the workpiece with each single compression [1].

Этот способ обеспечивает повышение качества металла.This method provides improved metal quality.

Однако этот способ не обеспечивает получения профильных заготовок для осей ходовой части подвижного состава высокой точности.However, this method does not provide a profile blanks for the axles of the chassis of the rolling stock with high accuracy.

Известен способ ковки слитков в четырехбойковом ковочном устройстве со сдвиговыми деформациями на ковочном прессе [2].A known method of forging ingots in a four-forging forging device with shear deformation on the forging press [2].

Данный способ также не обеспечивает получение точных профильных заготовок осей подвижного состава.This method also does not provide accurate profile blanks of the axes of the rolling stock.

Известен также способ изготовления профильных заготовок для осей ходовой части подвижного состава, включающий изготовление черновых заготовок из слитков ковкой или прокаткой и последующее формирование профильных заготовок ковкой [3].There is also a known method of manufacturing profile blanks for the axles of the chassis of the rolling stock, including the manufacture of draft blanks from ingots by forging or rolling and the subsequent formation of profile blanks by forging [3].

Данный способ обеспечивает получение профильных заготовок для осей подвижного состава с высоким качеством металла и с высокой точностью геометрических параметров.This method provides the production of profile blanks for the axles of the rolling stock with high quality metal and with high accuracy of geometric parameters.

Однако известный способ отличается низкой производительностью процесса.However, the known method is characterized by low productivity of the process.

В основу изобретения поставлена задача путем изменения схемы ковки с использованием специального четырехбойкового ковочного устройства обеспечить повышение производительности процесса.The basis of the invention is the task of changing the forging scheme using a special four-forging forging device to provide improved process performance.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления профильных заготовок для осей подвижного состава, включающего изготовление из слитка черновой заготовки и последующее формирование ковкой профильной заготовки, новым является то, что изготовление черновой заготовки производят ковкой в несколько проходов, при этом ковку при изготовлении черновой заготовки и ковку при формировании профильной заготовки осуществляют на ковочном прессе в четырехбойковом ковочном устройстве путем обжатия со сдвиговыми деформациями в поперечной плоскости заготовки при каждом единичном обжатии, единичные обжатия на первых трех проходах ковки при изготовлении черновой заготовки производят с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении, а при формировании профильной заготовки осуществляют четырехсторонние радиальные обжатия.The problem is achieved in that in the method of manufacturing profile billets for the axles of the rolling stock, including the production of a draft blank from an ingot and the subsequent formation of forged profile billets, a new one is that the manufacture of a draft billet is made by forging in several passes, while forging during the manufacture of a draft billet and forging when forming a profile billet is carried out on a forging press in a four-sided forging device by crimping with shear deformations in the transverse direction the initial plane of the workpiece with each single compression, single compression in the first three forging passes during the manufacture of the rough blank is performed with the metal displaced between the strikers and the subsequent compression of these sections of the workpiece in the radial direction, and during the formation of the profile workpiece carry out four-side radial compression.

Патентуемый способ осуществляют следующим образом.The patented method is as follows.

Слиток круглого, квадратного или многогранного поперечного сечения нагревают до температуры деформации, подают на ковочный пресс, оснащенный четырехбойковым ковочным устройством, и куют в этом устройстве в несколько проходов путем обжатия со сдвиговыми деформациями в поперечной плоскости заготовки при каждом единичном обжатии. При этом на первых трех проходах при изготовлении черновой заготовки единичные обжатия производят с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении. После окончания этого этапа осуществляют формирование профильной заготовки путем обжатия участков заготовки в радиальном направлении в четырехбойковом ковочном устройстве.An ingot of round, square or multifaceted cross-section is heated to a deformation temperature, fed to a forging press equipped with a four-sided forging device, and forged in this device in several passes by crimping with shear deformations in the transverse plane of the workpiece with each single crimping. Moreover, in the first three passes in the manufacture of the draft blank, single reductions are performed with the metal being forced out between the strikers and subsequent compression of these sections of the workpiece in the radial direction. After this stage, the formation of the profile workpiece is carried out by compressing the sections of the workpiece in the radial direction in a four-side forging device.

При изготовлении черновой заготовки и при формировании профильной заготовки за счет четырехсторонних радиальных обжатий слитка и заготовки в четырехбойковом ковочном блоке обеспечивается интенсивная вытяжка металла и за счет этого повышается производительность процесса ковки. Изготавливать черновую заготовку и формировать профильную заготовку можно в одном четырехбойковом ковочном устройстве одним комплектом бойков с плоскими рабочими поверхностями. По другому варианту технологии профильную заготовку формируют во втором четырехбойковом ковочном устройстве вырезными бойками.During the preparation of the draft blank and during the formation of the profile blank due to the four-side radial crimping of the ingot and the blank in the four-sided forging block, intensive metal drawing is provided and thereby the productivity of the forging process is increased. It is possible to produce a draft blank and form a profile blank in one four-side forging device with one set of strikers with flat work surfaces. According to another technology variant, the profile blank is formed in the second four-side forging device by cut-out strikers.

При изготовлении черновых заготовок в четырехбойковом ковочном устройстве единичные обжатия на первых трех проходах ковки производят с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении. Такая схема обжатий обеспечивает интенсивную деформационную проработку литой структуры слитка за счет потоков вытеснения между бойками и предписанных потоков металла в радиальных направлениях, создающих большие сдвиговые деформации в поперечном сечении заготовки. Полученную черновую заготовку проковывают в четырехбойковом ковочном устройстве на профильные заготовки для осей подвижного состава.In the manufacture of draft blanks in a four-forging forging device, single reductions in the first three forging passes are performed with metal displacing between the strikers and subsequent compression of these sections of the workpiece in the radial direction. This compression pattern provides intensive deformation study of the cast structure of the ingot due to the displacement flows between the strikers and the prescribed metal flows in radial directions, creating large shear deformations in the cross section of the workpiece. The resulting draft blank is forged in a four-side forging device onto profile blanks for rolling stock axes.

За счет черновой ковки слитка с интенсивными сдвиговыми деформациями, возникающими при единичных обжатиях с вытеснением металла между бойками, требуемое по ГОСТ 30272-96 качество металла обеспечивается при коэффициенте укова не менее 3. Изготовление профильных заготовок для осей подвижного состава с более малым по сравнению с известными способами коэффициентом вытяжки обеспечивает повышение производительности процесса ковки.Due to rough forging of the ingot with intense shear deformations that occur during single reductions with the displacement of the metal between the strikers, the metal quality required by GOST 30272-96 is ensured with a yield factor of at least 3. Production of profile blanks for rolling stock axes with a smaller compared to known by the coefficient of drawing provides an increase in productivity of the forging process.

Пример. Исходный слиток восьмигранного поперечного сечения из осевой стали, имеющий средний размер поперечного сечения 390 мм, нагрели до температуры деформации и проковали его в четырехбойковом ковочном устройстве на гидравлическом ковочном прессе усилием 20 МН на черновую заготовку диаметром 250 мм.Example. An initial bar of octagonal cross-section made of axial steel having an average cross-sectional size of 390 mm was heated to a deformation temperature and forged in a four-side forging device on a hydraulic forging press with a force of 20 MN onto a roughing blank with a diameter of 250 mm.

При изготовлении черновой заготовки единичные обжатия на первых трех проходах ковки производили с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении. После черновой ковки удалили прибыльную и донную части слитка, а полученную заготовку разрезали на мерные длины. Полученную черновую заготовку диаметром 250 мм нагрели до температуры ковки и проковали на гидравлическом ковочном прессе усилием 20 МН в четырехбойковом ковочном устройстве на профильную заготовку для оси подвижного состава. Коэффициент укова (K₁) при изготовлении черновой заготовки составил 2,43, а коэффициент укова (К₂) при формировании профильной заготовки - 1,3. Общий коэффициент укова (К) составил 3,16. Качество металла соответствовало требованиям ГОСТ30272-96.In the preparation of the draft blank, single reductions in the first three forging passes were performed with the metal being forced out between the strikers and subsequent compression of these sections of the workpiece in the radial direction. After rough forging, the profitable and bottom parts of the ingot were removed, and the resulting workpiece was cut into measured lengths. The resulting draft billet with a diameter of 250 mm was heated to the forging temperature and forged on a hydraulic forging press with a force of 20 MN in a four-sided forging device onto a profile billet for the rolling stock axis. The coefficient of ukova (K ₁ ) in the manufacture of the draft blank was 2.43, and the coefficient of ukova (K ₂ ) in the formation of the profile blank was 1.3. The total coefficient of ukova (K) was 3.16. The quality of the metal met the requirements of GOST30272-96.

Для сравнения по способу-прототипу изготовили такие же профильные заготовки из слитков с размерами поперечных сечений 390 мм и 555 мм.For comparison, according to the prototype method, the same profile billets were made from ingots with cross-sectional sizes of 390 mm and 555 mm.

В таблице приведены технологические параметры и производительность процесса при изготовлении профильных заготовок по патентуемому способу (опыты №№1-3) и способу-прототипу (опыты №№4,5).The table shows the process parameters and process performance in the manufacture of profile blanks according to the patented method (experiments No. 1-3) and the prototype method (experiments No. 4,5).

ТаблицаTable № опытаExperience number Изготовление черновой заготовки в ковочном устройстве с коэф. укова K₁, един.Production of a draft blank in a forging device with a coefficient. Ukova K ₁ , un. Изготовление профильной заготовки в ковочном устройстве с коэф. укова К₂, един.Production of a profile billet in a forging device with a coefficient. Ukova K ₂ , un. Общий коэф укова К, един.The total coefficient of ukova K, un. Производительность процесса, един.Process performance, unit ПримечаниеNote 1one 2,432.43 1,31.3 3,163.16 2,32,3 Качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96The quality of the metal meets the requirements of GOST 30272-96 22 2,72.7 1,41.4 3,783.78 1,51,5 Качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96The quality of the metal meets the requirements of GOST 30272-96 33 3,93.9 1,641,64 6,46.4 1,21,2 Качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96The quality of the metal meets the requirements of GOST 30272-96 4 прототип4 prototype     3,23.2 -- Качество металла не соответствует требованиям ГОСТ 30272-96The quality of the metal does not meet the requirements of GOST 30272-96 5 прототип5 prototype -- -- 6,46.4 1one Качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96The quality of the metal meets the requirements of GOST 30272-96

Из данных таблицы следует, что при изготовлении профильных заготовок для осей подвижного состава по патентуемому способу по сравнению со способом-прототипом производительность процесса повышается в 1,2-2,3 раза. При этом качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96.From the table it follows that in the manufacture of profile billets for the axles of the rolling stock according to the patented method compared with the prototype method, the productivity of the process increases by 1.2-2.3 times. Moreover, the quality of the metal meets the requirements of GOST 30272-96.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №1407639, Кл. B 21 J 5/00, 1987 г.1. USSR Copyright Certificate No. 1407639, Cl. B 21 J 5/00, 1987

2. Патент РФ №2006327, Кл. B 21 J 1/04, 1994 г.2. RF patent No. 2006327, Cl. B 21 J 1/04, 1994

3. ГОСТ 30272-96. Оси черновые (заготовки профильные) для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия.3. GOST 30272-96. Draft axes (profile blanks) for rolling stock of 1520 mm gauge railways. Technical conditions

Claims (1)

Способ изготовления профильных заготовок для осей подвижного состава, включающий изготовление из слитка черновой заготовки и последующее формирование ковкой профильной заготовки, отличающийся тем, что изготовление черновой заготовки производят ковкой в несколько проходов, при этом ковку при изготовлении черновой заготовки и ковку при формировании профильной заготовки осуществляют на ковочном прессе в четырехбойковом ковочном устройстве путем обжатия со сдвиговыми деформациями в поперечной плоскости заготовки при каждом единичном обжатии, единичные обжатия на первых трех проходах ковки при изготовлении черновой заготовки производят с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении, а при формировании профильной заготовки осуществляют четырехсторонние радиальные обжатия.A method of manufacturing profile blanks for rolling stock axes, including the production of a draft blank from an ingot and the subsequent formation of a forged profile blank, characterized in that the draft blank is produced by forging in several passes, while forging in the manufacture of a draft blank and forging when forming a profile blank is carried out on forging press in a four-sided forging device by crimping with shear deformations in the transverse plane of the workpiece for each unit crimping unit for crimping the first three passages the manufacture of rough forging preform to produce a metal displacement between the strikers and subsequent swaging of the blank portions in the radial direction and in the formation of the profile blanks is carried quadrilateral radial crimping.