专利名称：一种空心火车车轴毛坯楔横轧精密成形方法
技术领域：
本发明属于轴类零件塑性成形技术领域，特别是提供了一种空心火车车轴毛坯楔横轧多楔精密成形方法，适用于直径Φ180mm以上、长度超过2米的超大型空心轴类零件轧制成形。
背景技术：
火车车轴是铁路建设的三大关键零件(重轨、车轴和车轮)之一，属于超大型轴类零件。为实现火车高速化，要求必须减轻火车自身重量，其中有效措施之一就是火车车轴做成空心的。
空心火车车轴的制造工艺基本方法有二种1)用锻造方法做出车轴外形后，再用切削方法掏出内孔；2)用无缝钢管在精锻机上打出外形。
目前国内外用楔横轧生产实心轴比较多，生产空心轴较少；最大的楔横轧机模具直径为φ1400mm，用它生产的实心轴最长在1200mm以内，最大直径在φ150mm以下，不能轧制空心火车车轴。
若用现在单楔楔横轧方法生产空心火车车轴，其模具最大直径在φ3400mm左右，轧机的高度将超过10000mm。这样大的机器与模具，由于投资大，制作难、生产操作不便，故无法实施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空心火车车轴毛坯楔横轧多楔精密成形方法，解决了机器设备庞大，模具难以制造等问题，实现了用楔横轧生产空心火车车轴毛坯。
本发明采用多楔精密轧制成形工艺，在大型楔横轧专用轧机上安装具有3～5对楔的多楔模具轧制空心火车车轴毛坯。将无缝钢管加热到1000～1200℃，通过轴向进料装置送入两个同向旋转具有3～5对楔的多楔模具(图1)间进行轧制，轧制过程中A-A位置轧件形状为图2，轧制成品的火车车轴毛坯为图3。模具参数成形角取α＝20～34°、展宽角取β＝5～12°，βi=β+Σk=1i-1θk,]]>i为楔序号，θk为第k楔展宽段端面移动量曲线与轧辊中心连线的夹角。这样火车车轴被轧长度由3～5对楔同时轧制。显然与单楔轧制比较，可以显著节省模具辊面和减小辊身直径。因此，本发明技术生产火车车轴可以将轧辊直径降为φ1600～1700mm。
本发明与楔横轧火车实心车轴不同，轧空心轴容易出现轧件不旋转等问题，所以主要参数的选取是不同的。
本发明生产空心火车车轴与现有技术比较，优点如下1)与锻造出外形后再切削内孔的方法比较；(1)生产率高8倍以上；(2)少一个加工深孔的工序；(3)节约40％左右的材料；(4)由于轧制外形精度高，少一道粗加工工序；(5)生产成本可下降50％左右等。
2)与精锻钢管方法比较(1)由于成形精度高并能成形直角台阶(精锻只能用锥面过渡)，故既节省材料(10％左右)，由节约机加工工作量；(2)生产效率高4倍；(3)生产成本可下降15％左右。
图1是本发明的一种空心火车车轴3对楔模具展开图。即楔1、楔2和楔3，其中楔1和楔2轧制车轴中间较长部分，楔3为组合楔，轧制车轴边部两个台阶。β1、β2、β3-1、β3-2分别为楔1、楔2和组合楔3的展宽角，α1、α2、α3-1、α3-2分别为楔1、楔2和组合楔3的成形角。
图2是本发明的一种空心火车车轴轧制过程A-A位置轧件图。
图3是本发明的一种空心火车车轴轧制成品图。
图4是本发明的一种空心火车RD2车轴3对楔模具图。
图5是本发明的一种空心火车RD2车轴3对楔模具展开图。图中，展宽角β1＝7°，β2＝8.4°，β3-1＝9.8°，β3-2＝10.8°，成形角α1＝α2＝α3-1＝30°，α3-2＝27°；h1＝h2＝11.605mm，h3＝16.15mm，h4＝33.825mm，H0＝4037.92mm，H1＝177.81mm，H2＝355.62mm，L1＝749.97mm，L2＝1266.81mm，L3＝2397.91mm，L4＝289.62mm，L5＝269.23mm，L6＝421.42mm。
图6是本发明的一种空心火车RD2车轴轧制成品。图中，Dz0＝Φ203mm，Dk＝Φ103mm Dz1＝Φ179mm，Dz2＝Φ170mm，Dz3＝Φ135mm，Lz0＝2252mm，Lz1＝1198mm，Lz2＝489mm，Lz3＝285mm，Lz4＝232mm，Lz5＝308mm。
图7是本发明的一种空心火车RD2车轴。图中，Dc0＝Φ194mm，Dc1＝Φ174mm，Dc2＝Φ165mm，Dc3＝Φ130mm，Dk＝Φ103mm，Lc0＝2146mm，Lc1＝1204mm，Lc2＝471mm，Lc3＝273mm，Lz4＝220mm。
具体实施例方式
图4、图5、图6和图7为成形空心火车RD2车轴的一个实施例，将直径Φ＝203mm，长度为1428mm，壁厚δ＝50mm的空心火车RD2车轴无缝钢管毛坯，加热温度为1050℃，通过轴向进料装置送入两个同向旋转的3对楔空心火车RD2车轴模具间进行轧制，模具最大直径为φ1700mm，模具图为图4，展开图为图5，空心火车RD2车轴轧制成品如图6所示，将图6空心火车车轴精加工，得到精加工后的空心RD2火车车轴如图7所示。
权利要求
1.一种空心火车车轴毛坯楔横轧精密成形方法，其特征在于在大型楔横轧专用轧机上安装具有3～5对楔的多楔模具轧制空心火车车轴毛坯，将无缝钢管加热到1000～1200℃，通过轴向进料装置送入两个同向旋转具有3～5对楔的模具间进行轧制，轧制过程中A-A位置的轧件形状为图2，模具参数成形角取α＝20～34°、展宽角取β＝5～12°，βi=β+Σk=1i-1θk,]]>i为楔序号，θk为第k楔展宽段端面移动量曲线与轧辊中心连线的夹角，这样空心火车车轴被轧长度由3～5对楔同时轧制。
全文摘要
本发明提供了一种空心火车车轴毛坯楔横轧精密成形方法，其特征在于在大型楔横轧专用轧机上安装具有3～5对楔的多楔模具轧制空心火车车轴毛坯。将无缝钢管加热到1000～1200℃，通过轴向进料装置送入两个同向旋转具有3～5对楔的多楔模具间进行轧制，轧制过程中A－A位置的轧件形状为图2。模具参数成形角取α＝20～34°、展宽角取β＝5～12°，如式(I)，i为楔序号，θ
文档编号B61C17/00GK1477008SQ0314613
公开日2004年2月25日 申请日期2003年7月24日 优先权日2003年7月24日
发明者胡正寰, 张康生, 束学道, 邢希东, 李玉京 申请人:北京科技大学