专利名称：高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺的制作方法
技术领域：
高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺，是加热工件用模具锻造加工高速机车空心锥轴的工艺方法。
背景技术：
高速机车空心轴是转向架部分的重要零件，其性能好坏直接影响机车的行驶安全，该轴是变截面空心轴类锻件，两端都带有法兰凸台，其中一端与传动盘联接，另一端与三爪盘联接。如采用分别加工锥轴身和法兰再将锥轴身和法兰焊接，得到的空心锥轴的金属纤维是不连续和不流畅的，必然造成有害的内应力和强度比较低等问题，其性能好坏直接影响机车的行驶安全。
发明内容
本发明就是解决高速机车空心锥轴金属纤维不连续、不流畅的技术问题，提供一种高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺。
为了解决上述问题，本发明的高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺，按照空心锥轴和变截面法兰用料体积及锻造烧损用料的总体积下料，其特征在于选择内径与锥轴身最大内径相当并且外径大于锥轴端法兰外径的钢管材料，型砧模上模与锤头固定，下模与锤座固定，对钢管原材料加热后将锥芯模放入已加热的无缝钢管的孔内，将装有型砧的自由锻锤对加热钢管材料进行拔长，对法兰端拔长和锥轴身拔长、定型相互交替进行。
本发明与已有技术相比，具有优点如下锻造工艺合理，对轴的性能大大提高，采用全纤维锻造工艺锻造变截面空心轴是一种行之有效的方法，它使空心轴从法兰到轴身金属纤维连续分布，大大提高了轴的力学性能；锥形芯模不但控制了空心轴壁厚的均匀性，而且可以控制大端法兰端面，更主要是这样锻造的空心轴的内孔完全还可以作为机械加工的定位孔，保证空心轴外表加工的可靠准确性。
附图表示了本发明高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺的锻件原材料结构图和锻造过程半成品与芯模结合的结构示意图，其中图1为锻件原材料下料的结构图，图2为锻造过程半成品与模具芯模结合的结构示意图，图3为锻造过程使用的芯模的结构示意图，图4为锻造成的高速机车空心锥轴的结构示意图，下面结合附图的实例进一步说明。
具体实施例这种本发明高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺是如附图表示的。该工艺的是(1)选择与锥度轴身内径大径相当并大于法兰端外径的热轧无缝钢管材料为锻件原材料，按照锥度空心轴和变截面法兰用料以及考虑锻造烧损率等工艺用料总体积下料，下料在带锯机进行，下料简图见图1；(2)锻造设备可以选择蒸—空自由锻锤，但需要设计合理的模具，也就是说采用在自由锻锤上半固定模锻的方法进行锻造，型砧模上模与锤头固定，下模与锤座固定，另外还需要设计并制作一个锥形芯模，其内孔锥度要与空心轴的内孔锥度一致；(3)对钢管原材料加热，用锻造装取料机夹持坯料送入锻锤的下模上，锻造操作机夹持芯轴并插入加热坯料的内孔中，然后开动锻锤对空心轴进行拔长锻造；(4)上下模具中部锥体部分交替锻压锥体空心轴的外形，芯模的外径控制内孔尺寸，芯模大端凸台控制空心轴的长度尺寸，上下模具左部交替锻压拔长轴的左端法兰，上下模具右部交替锻压拔长轴的右端法兰，(5)空心轴锻造完成后放在空气中进行冷却。锥形芯模不但控制了空心轴壁厚的均匀性，而且可以控制大端法兰端面，这样锻造的空心轴的内孔还可以作为机械加工的定位孔。操作过程如下对钢管原材料加热，用锻造装取料机夹持坯料送入锻锤的下模上，锻造操作机夹持芯轴并插入加热坯料的内孔中，然后开动锻锤对空心轴进行拔长锻造。锻造时，锻造操作机与锻锤要协调动作，上下模具控制空心轴的外形与尺寸，芯轴的外径控制内孔尺寸，芯轴大端凸台控制空心轴的长度尺寸，同时拔长过程要控制好法兰端的尺寸，以防超差，法兰端要轻打并摔圆，采用锥度轴身拔长-----法兰端拔长、定型相互交替的工艺进行，其简图见图2。(3)空心轴锻造完成后放在空气中进行冷却，见图4。
权利要求
1.一种高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺，按照空心锥轴和变截面法兰用料体积及锻造烧损用料的总体积下料，其特征在于选择内径与锥轴身最大内径相当并且外径大于锥轴端法兰外径的钢管材料，型砧模上模与锤头固定，下模与锤座固定，对钢管原材料加热后将锥芯模放入已加热的无缝钢管的孔内，将装有型砧的自由锻锤对加热钢管材料进行拔长，对法兰端拔长和锥轴身拔长、定型相互交替进行。
2.如权利要求1所说的高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺，其特征在于(1)选择与锥度轴身内径大径相当并大于法兰端外径的热轧无缝钢管材料为锻件原材料，按照锥度空心轴和变截面法兰用料以及考虑锻造烧损率等工艺用料总体积下料，下料在带锯机进行；(2)锻造设备可以选择蒸-空自由锻锤，但需要设计合理的模具，也就是说采用在自由锻锤上半固定模锻的方法进行锻造，型砧模上模与锤头固定，下模与锤座固定，另外还需要设计并制作一个锥形芯模，其内孔锥度要与空心轴的内孔锥度一致；(3)对钢管原材料加热，用锻造装取料机夹持坯料送入锻锤的下模上，锻造操作机夹持芯轴并插入加热坯料的内孔中，然后开动锻锤对空心轴进行拔长锻造；(4)上下模具中部锥体部分交替锻压锥体空心轴的外形，芯模的外径控制内孔尺寸，芯模大端凸台控制空心轴的长度尺寸，上下模具左部交替锻压拔长轴的左端法兰，上下模具右部交替锻压拔长轴的右端法兰，(5)空心轴锻造完成后放在空气中进行冷却。
全文摘要
高速机车空心锥轴全纤维锻造工艺，按空心锥轴和变截面法兰用料体积及锻造烧损用料的总体积下料，选择内径与锥轴身最大内径相当并且外径大于锥轴端法兰外径的钢管材料，型砧模上模与锤头固定，下模与锤座固定，将锥芯模放入已加热的无缝钢管的孔内，将装有型砧的自由锻锤对加热钢管材料进行拔长，对法兰端拔长和锥轴身拔长、定型相互交替进行。金属纤维连续分布，大大提高了轴的力学性能；芯模控制了轴壁厚和大端法兰端面，内孔保证机械加工外表的可靠准确性。
文档编号B21J7/38GK1872447SQ20051004659
公开日2006年12月6日 申请日期2005年6月3日 优先权日2005年6月3日
发明者赵益民 申请人:大连大学