钩舌的液态模锻方法与流程

本发明涉及钩舌锻造技术领域，尤其涉及一种钩舌的液态模锻方法。

背景技术：

钩舌是用来实现机车与车辆或车辆与车辆之间的连挂和传递牵引力及冲击力的关键部件。钩舌在运用中除了要承受随机的、交变的牵引力、压缩力和冲击力作用外，还要承受弯矩的作用。特别是在调车作业中，钩舌经常会受到很大的冲击力作用。因此，钩舌的使用条件非常恶劣，致使钩舌的各部分经常产生裂纹、变形、磨耗及三态作用不良等故障。现有技术中，钩舌的制备方法以砂型铸造为主，其力学性能水平较低，因裂纹超限而报废的钩舌占其报废总率的90％以上，疲劳破坏是钩舌失效的主要形式。

为了提高钩舌的质量，某公司采用了自由锻制坯、两次模锻和两次切边的锻造工艺制备了锻造钩舌，其力学性能特别是强度比铸造钩舌有明显提高。

但是，因钩舌结构复杂、截面面积变化大、深度大，过渡圆角小，难以充满；S面及冲击与牵引面之间的曲面阻断金属流动，极易造成折叠、充不满等缺陷，废品率高达10％以上，而且预锻、终锻只能分开两个火次进行，设备吨位接近10000吨。因此，钩舌的锻造存在设备吨位大、操作复杂、容易产生折叠、充不满等缺陷和成本高的问题，并且铸造得到的钩舌也存在强度较低、容易产生收缩缺陷的问题。

技术实现要素：

本发明的实施例提供了一种钩舌的液态模锻方法，以解决钩舌的锻造存在设备吨位大、操作复杂、容易产生折叠、充不满等缺陷和成本高的问题，以及解决铸造得到的钩舌存在强度较低、容易产生收缩缺陷的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

步骤1、使用热作模具钢制成模腔，所述模腔包括上模腔、下模腔和压室腔三部分，所述压室腔与所述下模腔通过内浇道连通，在所述下模腔中设置钩舌模具腔，将钩舌金属液一次浇入所述钩舌模具腔中，将所述模腔的上下模闭合压紧，合模压力1500-3000吨；

步骤2、所述模腔下方的下压头推动钩舌金属液充满整个模腔，并增压至100-200MPa后静止；

步骤3、所述模腔上方的上压头和对应的下压头同时对钩舌金属液施加压力，压强达到100-200Mpa时，保压第一设定时间；

步骤4、解除所述模腔的上压头和下压头的压力，打开所述模腔，将钩舌金属液凝固成的钩舌顶出下模，并置入850-1000℃的均温炉内停留第二设定时间后，出炉空冷至常温，得到钩舌毛坯；

步骤5、加工所述钩舌毛坯的销孔及各个加工面至要求的尺寸后，进行热处理，得到钩舌。

进一步地，所述模腔留有1-1.5％的线收缩率。

进一步地，所述钩舌金属液的浇注位置取钩舌模具的钩舌内碗面垂直位，钩舌模具的钩尾止挡在浇注位置的上部。

进一步地，所述钩舌金属液的内浇口位于钩舌前端的中高面上，横截面积不小于1000-1500mm²，长度20-60mm。

进一步地，在下模腔设置1-4件钩舌模具腔，所有钩舌模具腔沿压室腔的圆周均匀分布。

进一步地，所述第一设定时间为2-4min。

进一步地，所述第二设定时间为30min。

进一步地，在所述钩舌毛坯的钩尾止挡腔和牵引凸缘腔的一端，设置有垂直于销孔的减重孔。

进一步地，在所述钩舌毛坯的舌面腔设有平行于销孔的带有锥度的圆柱形的减重孔。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的方法得到的钩舌内部致密，没有缩松和缩孔缺陷，微观组织细小，使用寿命长；钩舌毛坯上没有冒口，其形状尺寸接近钩舌得最终尺寸，材料利用率可达85-90％以上；比砂型铸造钩舌的材料利用率高15-20％。钩舌力学性能达到了锻造钩舌的水平，其抗拉强度910-930MPa，规定非比例延伸强度770-800MPa，断后伸长率14-16％，断后面缩率30-35％，-40℃冲击吸收功45-50J。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种钩舌的液态模锻方法的处理流程图；

图2为本发明实施例提供的一种16号钩舌的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

本发明实施例提出了一种火车车钩的钩舌的液态模锻方法，该方法使用现有技术中的热作模具钢制成高精度模腔，模腔留有1-1.5％的线收缩率。所述模腔包括上模腔、下模腔和压室腔三部分，压室腔与下模腔通过内浇道连通，在下模腔设置1-4件钩舌模具腔，所有钩舌模具腔沿压室腔的圆周均匀分布。

上述钩舌模具腔和钩舌毛坯的外轮廓结构相同，具有钩尾止挡腔、牵引凸缘腔、护销凸缘腔、内腕面腔、S面腔、舌面腔、受压推台腔等结构。

本发明的钩舌毛坯采用液态模锻方法成形，对钩舌金属液进行多位置局部加压，即通过下压头对位于模具中央的压室腔内的钩舌金属液加压，通过内浇道将压力传递给钩舌金属液，间接对钩舌金属加压，同时在钩舌上顶面和下底面同时进行局部加压，确保致密。

本发明的钩舌毛坯在钩尾止挡腔和牵引凸缘腔的一端，设置有垂直于销孔的减重孔，其形状为扁圆形，与销孔连通或不连通，利用金属芯成型，不需要切削加工。在舌面腔设有平行于销孔的减重孔，其形状为带有锥度的圆柱形。

本发明实施例提出的一种钩舌的液态模锻方法的处理流程如图1所示，包括如下PLC(Programmable Logic Controller，可编程式逻辑控制器；)程序控制的工艺步骤：

第1步，将符合铁道标准铸钢件冶金质量要求的钩舌金属液一次浇入钩舌模具中，并在3-5秒时间内将上下模闭合压紧，合模压力1500-3000吨；

本发明的钩舌毛坯采用液态模锻方法成形，钩舌的浇注位置取钩舌内碗面垂直位，钩舌的钩尾止挡在上部。浇注位置是个专业术语，它是指浇注成型时工件的空间方位,不是指模腔的情况，就是指成型后钩舌毛坯的空间方位。内浇口位于钩舌前端的中高面上，横截面积不小于1000-1500mm²，长度20-60mm。

第2步，下压头推动钩舌金属液在3-10秒的时间内充满整个模腔，并增压至100-200MPa后静止；

第3步，每个钩舌模腔上方的上压头和对应的下压头同时对钩舌金属液施加压力，压强达到100-200Mpa时保压第一设定时间，该第一设定时间可以为2-4min；

第4步，解除压力，抽出减重孔芯和销孔芯，打开模具后1-5秒的时间内，将钩舌金属液凝固成的钩舌和压室余料顶出下模，置入850-1000℃的均温炉内停留10-30min后，出炉空冷至常温，得到钩舌毛坯。该钩舌毛坯非常接近最终形状与尺寸，加工面和销孔的加工余量1-3mm，钩尾止挡、牵引凸缘、护销凸缘、内腕面、S面、舌面、受压推台等结构满足成品最终尺寸要求。

第5步，加工钩舌的销孔及各个加工面至要求的尺寸后，进行最终热处理，得到本发明的钩舌。

实施例二

例1，本发明13号车钩钩舌液态模锻的制备方法，使用现有技术中的热作模具钢H13钢制成高精度模腔，留有1％的线收缩率，所得钩舌毛坯非常接近最终形状与尺寸，加工面和销孔的加工余量1mm，钩尾止挡、牵引凸缘、护销凸缘、内腕面、S面、舌面、受压推台等结构满足成品最终尺寸要求。

本发明的13号钩舌毛坯采用液态模锻方法成形，浇注位置取钩舌内碗面垂直位、钩尾止挡在上位，每模2件沿圆周均匀分布；内浇口位于钩舌前端的中高面上，横截面积1000mm²，长度20mm；

本发明的13号钩舌毛坯采用液态模锻方法成形，对钩舌金属液进行多位置局部加压，即通过下压头对位于模具中央的压室内的金属液加压，通过内浇道将压力传递给钩舌金属液，间接对钩舌金属加压，同时在钩舌上顶面和下底面同时进行局部加压，确保致密。

本发明液态模锻13号钩舌的制备方法，包括如下PLC程序控制的工艺步骤：

第1步，将符合铁道标准铸钢件C级钢冶金质量要求的钩舌金属液一次浇入所述模腔的下模中央的压室内，并在3秒时间内将上下模闭合压紧，合模压力大于1500吨；

第2步，下压头推动钩舌金属液在3秒的时间内充满整个模腔，并增压至100MPa后静止；

第3步，每个钩舌模腔上方的上压头和对应的下压头同时对钩舌金属液施加压力，压强达到100Mpa时保压2min；

第4步，解除压力，打开模具后1秒的时间内，将钩舌金属液凝固成的钩舌和压室余料顶出下模，置入850℃的均温炉内停留第二设定时间，该第二设定时间可以为30min，出炉空冷至常温，得到钩舌毛坯；

第5步，加工上述钩舌毛坯的销孔及各个加工面至要求的尺寸后，进行最终热处理，得到本发明的钩舌。

与现有技术砂型铸造生产的钩舌相比，本发明的13号钩舌内部致密，没有缩松和缩孔缺陷，微观组织细小，使用寿命长；本发明的钩舌毛坯上没有冒口，其形状尺寸接近钩舌得最终尺寸，材料利用率可达85％；比砂型铸造钩舌的材料利用率高15％。本发明的钩舌力学性能达到了锻造钩舌的水平，其抗拉强度910MPa，规定非比例延伸强度770MPa，断后伸长率14％，断后面缩率30％，-40℃冲击吸收功45J；本发明工艺过程简单，粉尘污染小，生产效率可达20件/h，生产成本比锻造钩舌低21％，比铸造钩舌成本低11％；

例2，16号车钩钩舌液态模锻

图2为本发明的一种16号钩舌的示意图，本发明的16号钩舌液态模锻的制备方法，使用现有技术中的热作模具钢3Cr2W8V制成高精度模腔，留有1.3％的线收缩率，所得钩舌毛坯非常接近最终形状与尺寸，加工面和销孔的加工余量2mm，钩尾止挡、牵引凸缘、护销凸缘、内腕面、S面、舌面、受压推台等结构满足成品最终尺寸要求。

本发明的16号钩舌毛坯采用液态模锻方法成形，浇注位置取钩舌内碗面垂直位、钩尾止挡在上位，每模3件沿圆周均匀分布；内浇口位于钩舌前端的中高面上，横截面积不小于1200mm2，长度40mm；

本发明的钩舌毛坯采用液态模锻方法成形，对钩舌金属液进行多位置局部加压，即通过下压头对位于模具中央的压室内的金属液加压，通过内浇道将压力传递给钩舌金属液，间接对钩舌金属加压，同时在钩舌上顶面和下底面同时进行局部加压，确保致密。

本发明液态模锻钩舌的制备方法，包括如下PLC程序控制的工艺步骤：

第1步，将符合铁道标准铸钢件冶金质量要求的钩舌金属液一次浇入下模中央的压室内，并在4秒时间内将上下模闭合压紧，合模压力大于2000吨；

第2步，下压头推动钩舌金属液在6.5秒的时间内充满整个模腔，并增压至150MPa后静止；

第3步，每个钩舌模腔上方的上压头和对应的下压头同时对钩舌金属液施加压力，压强达到150Mpa时保压3min；

第4步，解除压力，打开模具后3秒的时间内，将钩舌金属液凝固成的钩舌和压室余料顶出下模，置入950℃的均温炉内停留20min后，出炉空冷至常温，得到钩舌毛坯；

第5步，加工钩舌毛坯的销孔及各个加工面至要求的尺寸后，进行最终热处理，得到本发明的钩舌。

与现有技术砂型铸造生产的钩舌相比，本发明的钩舌内部致密，没有缩松和缩孔缺陷，微观组织细小，使用寿命长；本发明的钩舌毛坯上没有冒口，其形状尺寸接近钩舌得最终尺寸，材料利用率可达87％；比砂型铸造钩舌的材料利用率高17％；本发明的钩舌力学性能达到了锻造钩舌的水平，其抗拉强度920MPa，规定非比例延伸强度785MPa，断后伸长率15％，断后面缩率33％，-40℃冲击吸收功47J；本发明工艺过程简单，粉尘污染小，生产效率可达40件/h，生产成本比锻造钩舌约22％，比铸造钩舌成本低12％。

例3，17号车钩钩舌液态模锻

本发明的17号钩舌液态模锻的制备方法，使用现有技术中的热作模具钢5CrNiMo制成高精度模腔，留有1.5％的线收缩率，所得钩舌毛坯非常接近最终形状与尺寸，加工面和销孔的加工余量3mm，钩尾止挡、牵引凸缘、护销凸缘、内腕面、S面、舌面、受压推台等结构满足成品最终尺寸要求。

本发明的钩舌毛坯采用液态模锻方法成形，浇注位置取钩舌内碗面垂直位、钩尾止挡在上位，每模4件沿圆周均匀分布；内浇口位于钩舌前端的中高面上，横截面积不小于1500mm2，长度60mm；

(3)本发明的钩舌毛坯采用液态模锻方法成形，对钩舌金属液进行多位置局部加压，即通过下压头对位于模具中央的压室内的金属液加压，通过内浇道将压力传递给钩舌金属液，间接对钩舌金属加压，同时在钩舌上顶面和下底面同时进行局部加压，确保致密。

(3)本发明液态模锻钩舌的制备方法，包括如下PLC程序控制的工艺步骤：

第1步，将符合铁道标准铸钢件冶金质量要求的钩舌金属液一次浇入下模中央的压室内，并在5秒时间内将上下模闭合压紧，合模压力大于2500吨；

第2步，下压头推动钩舌金属液在10秒的时间内充满整个模腔，并增压至200MPa后静止；

第3步，每个钩舌模腔上方的上压头和对应的下压头同时对钩舌金属液施加压力，压强达到200Mpa时保压4min；

第4步，解除压力，打开模具后5秒的时间内，将钩舌金属液凝固成的钩舌和压室余料顶出下模，置入1000℃的均温炉内停留10min后，出炉空冷至常温，得到钩舌毛坯；

第5步，加工得到钩舌毛坯的销孔及各个加工面至要求的尺寸后，进行最终热处理，得到本发明的钩舌。

与现有技术生产的钩舌相比，本发明的钩舌内部致密，没有缩松和缩孔缺陷，微观组织细小，使用寿命长；本发明的钩舌毛坯上没有冒口，其形状尺寸接近钩舌得最终尺寸，材料利用率可达90％；比砂型铸造钩舌的材料利用率高20％。本发明的钩舌力学性能达到了锻造钩舌的水平，其抗拉强度930MPa，规定非比例延伸强度800MPa，断后伸长率16％，断后面缩率35％，-40℃冲击吸收功50J；本发明工艺过程简单，粉尘污染小，生产效率可达60件/h，生产成本比锻造钩舌约低23％，比铸造钩舌成本低13％。

综上所述，与现有技术生产的钩舌相比，本发明实施例的方法得到的钩舌内部致密，没有缩松和缩孔缺陷，微观组织细小，使用寿命长；

本发明的钩舌毛坯上没有冒口，其形状尺寸接近钩舌得最终尺寸，材料利用率可达85-90％以上；比砂型铸造钩舌的材料利用率高15-20％。

本发明的钩舌力学性能达到了锻造钩舌的水平，其抗拉强度910-930MPa，规定非比例延伸强度770-800MPa，断后伸长率14-16％，断后面缩率30-35％，-40℃冲击吸收功45-50J；

本发明工艺过程简单，粉尘污染小，生产效率可达20-60件/h，生产成本比锻造钩舌约低20％，比铸造钩舌成本低10％；

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。