一种大直径折台辐板车轮的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种大直径折台辐板车轮的制造方法，包括以下工艺流程：锯坯工序—锻造前加热工序—锻造工序—轧制工序—压弯工序，其中，锻造工序，车轮成型时成型坯上压制出车轮辐板的折台，且在预成型阶段使折台内外金属分配量合理；轧制工序，使辐板轧辊轧制时不与折台部位产生干涉；轧制时在车轮的内径面和辐板轧辊的型面之间预留一个非接触角度；压弯工序，压弯时采用压弯模贴合折台内凹侧辐板的压弯方式，定位压弯模时压弯模靠近折台处留有空间；该大直径折台辐板车轮的制造方法，避免了常规车轮轧制方法对折台辐板车轮产生的潜在风险，提高了金属成材率和生产效率，实现此类车轮的稳定和批量生产。
【专利说明】一种大直径折台辐板车轮的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车轮的生产方法，尤其涉及直径100mm以上，且辐板带折台的大直径折台辐板车轮的制造方法。
【背景技术】
[0002]大直径折台辐板车轮使用在高速机车轮上。由图1所示，折台辐板车轮在其辐板中段有一个折台，折台辐板车轮其辐板中线存在落差Λ。如图3所示，常规车轮的辐板中线是平滑连贯的， 申请人:发现使用常规车轮轧制方法生产大直径折台辐板车轮，存在以下缺陷:大直径车轮轧制时的变形抗力大，轧制稳定性差，轧制质量不高；车轮轧机自身只能轧制出辐板中心线平直的辐板；车轮轧制时产生的偏心会影响辐板折台处的余量分布；对辐板进行压弯时，由于钢温一般已降至900°C，对于存在剧烈变形的折台部位易产生辐板拉裂；大直径车轮压轧过程中辐板厚度控制波动较大，压弯后很难保证折台内外侧辐板的平行度。常规车轮轧制方法无法适应大直径折台辐板的生产，尤其是当车轮直径D超过100mm时，车轮变形抗力大，生产难度加剧。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能稳定批量地轧制直径100mm以上辐板带折台的整体车轮，满足高速机车轮市场需求的大直径折台辐板车轮的制造方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0005]该大直径折台辐板车轮的制造方法，包括以下工艺流程:锯坯工序一锻造前加热工序一锻造工序一轧制工序一压弯工序，其中，
[0006]锻造工序，车轮成型时成型坯上压制出车轮辐板的折台，且在预成型阶段使折台内外金属分配量合理；
[0007]轧制工序，使辐板轧辊轧制时不与折台部位产生干涉；轧制时在车轮的内径面和辐板轧辊的型面之间预留一个非接触角度；
[0008]压弯工序，压弯时采用压弯模贴合折台内凹侧辐板的压弯方式，定位压弯模时压弯模靠近折台处留有空间。
[0009]锻造工序的预成型阶段，对折台难变形区域的金属量进行补充，加大轮毂和压制辐板外金属排出量，使折台内外的金属分配量合理。
[0010]轧制工序，减小辐板轧辊辊头长度，将辐板轧辊的型面向辊头方向提前并增大辐板轧辊的直径，使辐板轧辊的型面部位深入辐板凹槽触及辐板表面，以使辐板轧辊轧制时不与折台部位产生干涉。
[0011]压弯工序，采用单侧面定位方式定位压弯模。
[0012]车轮的内径面和辐板轧辊的型面之间的非接触角度大于O度。
[0013]本发明的优点在于:该大直径折台辐板车轮的制造方法，通过对常规车轮轧制方法进行改进，在锻造工序，车轮成型时成型坯上压制出车轮辐板的折台，且在预成型阶段使折台内外金属分配量合理；在轧制工序，使辐板轧辊轧制时不与折台部位产生干涉；轧制时在车轮的内径面和辐板轧辊的型面之间预留一个非接触角度；在压弯工序，压弯时采用压弯模贴合折台内凹侧辐板的压弯方式，定位压弯模时压弯模靠近折台处留有空间；避免了常规车轮轧制方法对折台辐板车轮产生的潜在风险，提高了金属成材率和生产效率，实现此类车轮的稳定和批量生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0015]图1为本发明中折台辐板车轮的结构示意图。
[0016]图2为本发明辐板车轮制造方法的轧制坯的结构示意图。
[0017]图3为现有技术中辐板车轮制造方法的轧制坯的结构示意图。
[0018]图4(1)为本发明辐板车轮制造方法的辐板轧辊工作示意图。
[0019]图4(2)为现有技术中辐板车轮制造方法的辐板轧辊工作示意图。
[0020]图5为本发明辐板车轮制造方法的金属预成型分配方案。
[0021]图6为现有技术中辐板车轮制造方法的金属预成型分配方案。
【具体实施方式】
[0022]下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0023]该大直径折台辐板车轮的制造方法，包括以下工艺流程:锯坯工序一锻造前加热工序一模锻工序一轧制工序一压弯工序，其中，
[0024]模锻工序，车轮成型时成型坯上压制出车轮辐板的折台，且在预成型阶段使折台内外金属分配量合理；
[0025]轧制工序，减小辐板轧辊辊头长度，将辐板轧辊的型面向辊头方向提前并增大辐板轧辊的直径，使辐板轧辊的型面部位深入辐板凹槽触及辐板表面，使辐板轧辊轧制时不与折台部位产生干涉；在车轮的内径面和辐板轧辊的型面之间预留一个非接触角度；
[0026]压弯工序，采用压弯模贴合折台内凹侧辐板的方式，单侧面定位压弯模，压弯模靠近折台处留有空间。
[0027]进一步地，模锻工序，预成型阶段，对折台难变形区域的金属量进行补充，加大轮毂和压制辐板外金属排出量，使折台内外的金属分配量合理。
[0028]车轮的内径面和辐板轧辊的型面之间的非接触角大于O度，非接触角可以防止模锻工序金属外排难度大的车轮，由于轮辋周向金属量不均匀而导致轧机起轧阶段产生卡钢，保证加工质量。但该角度过大又会造成辐板辊与轮坯起轧时接触面积过小而无法带动轮坯旋转，因此非接触角一般取1-4度。
[0029]现结合附图对大直径折台辐板车轮的制造方法，进行具体说明。
[0030]由图1可以看出折台辐板车轮在其辐板中段有一个折台。常规车轮的辐板中线是平滑连贯的，而折台辐板车轮其辐板中线存在落差Λ。常规车轮轧制方法无法适应此类车轮的生产，尤其是当车轮直径D超过100mm时，车轮变形抗力大，生产难度加剧。
[0031]现有的车轮轧机在生产车轮时只能轧制等厚辐板车轮或厚度均变辐板车轮，即辐板中心线是一条直线。因此本发明的折台辐板车轮如按照通常轧制方法，其轧制坯形如图3所示，坯形轧制方便，但必须在压弯时对辐板折台区域进行热冲压方可形成折台，压弯时辐板产生拉裂的潜在风险最大，对于车轮而言会产生潜在的运行风险。另外辐板余量不均匀，成材率低。
[0032]因此本发明考虑将折台的形成步骤提到轧制之前，即在锻造阶段车轮成型时直接将折台压制出来。但折台的部位一般位于辐板中段，也是车轮通常的起轧位置，因此将折台提前压制成型后必会造成车轮轧制时扩径量减小、轧辊空间小、轮辋和轮缘不易充满等困难。
[0033]因此本发明考虑在车轮轧制时避开此折台区域，要轧制出图2所示坯形，难点在于避开了折台区域以后，轧制扩径量L大幅减小，轧制时间短，轮缘部位不易充满。另外如图4(2)所示的成型坯放置常规辐板轧辊的空间不足，会与折台区域产生干涉。
[0034]因此本发明采用的制造方法中，将辐板轧辊进行改进，如图4(1)所示，减小辐板轧辊辊头长度，让辐板轧辊的型面位置尽可能向辊头方向提前并加大辐板轧辊直径，使辐板轧辊型面部位可以深入辐板凹槽触及辐板表面，辐板轧辊轧制时不与折台部位产生干涉；成型坯内径角度小于对应的辐板辊角度，辐板轧辊开轧阶段不完全贴合，起到减缓辐板增长、优先对踏面轮缘进行充满的目的。另外，为了保证在小扩径量下轮缘的充满度，在车轮的内径面和辐板轧辊型面之间预留了一个非接触角度α，α大于O度；在辐板轧辊起轧时，由于非接触角度α的存在，使轮辋金属流向辐板的量减少，延缓了轧制时间，使车轮在轧机内的轧制旋转次数增加，便于轮缘的充满。
[0035]辐板折台的存在也使成型坯在压制变形过程中金属流动更加困难，因此在预成型阶段保证折台内外的金属分配量合理，否则会出现辐板过厚而轮辋金属不足或轮辋过充满而辐板折台处充不满。通过Marc进行有限元变形模拟，图6所示，若采用常规金属预分配方案，则轮毂和压制辐板外金属过量无法有效外排，轮辋充满度不好，尤其是辐板折台处的金属难变形区域也存在不充满状态。而采用图5所示改进的金属预分配方案，通过将底部模具做成双层凸台，加大轮毂和压制辐板外金属排出量，以及对折台难变形区域进行金属补充，使轮毂、辐板和轮辋的充满度同时得到保证。
[0036]另在压弯工序，经过模锻工序上的改进，已经不存在辐板拉裂风险，因此重点解决折台内外两段辐板的平行度问题，考虑该辐板形状的特殊性，压弯模采用贴合折台内凹侧辐板的方式，同时为了兼顾车轮偏心对折台位置的影响，压弯模的定位采用单侧面定位方式，仅在靠近折台处留少量的空间防止模具对折台产生压塌。
[0037]该大直径折台辐板车轮的制造方法，避免了常规车轮轧制方法对此类折台辐板车轮产生的潜在风险，提高了金属成材率和生产效率，实现此类车轮的稳定和批量生产。
【权利要求】
1.一种大直径折台辐板车轮的制造方法，包括以下工艺流程:锯坯工序一锻造前加热工序一锻造工序一轧制工序一压弯工序，其特征在于:其中， 锻造工序，车轮成型时成型坯上压制出车轮辐板的折台，且在预成型阶段使折台内外金属分配量合理； 轧制工序，使辐板轧辊轧制时不与折台部位产生干涉；轧制时在车轮的内径面和辐板轧辊的型面之间预留一个非接触角度； 压弯工序，压弯时采用压弯模贴合折台内凹侧辐板的压弯方式，定位压弯模时压弯模靠近折台处留有空间。
2.如权利要求1所述的大直径折台辐板车轮的制造方法，其特征在于:锻造工序的预成型阶段，对折台难变形区域的金属量进行补充，加大轮毂和压制辐板外金属排出量，使折台内外的金属分配量合理。
3.如权利要求1所述的大直径折台辐板车轮的制造方法，其特征在于:轧制工序，减小辐板轧辊辊头长度，将辐板轧辊的型面向辊头方向提前并增大辐板轧辊的直径，使辐板轧辊的型面部位深入福板凹槽触及辐板表面，以使辐板轧辊轧制时不与折台部位产生干涉。
4.如权利要求1所述的大直径折台辐板车轮的制造方法，其特征在于:压弯工序，采用单侧面定位方式定位压弯模。
5.如权利要求1所述的大直径折台辐板车轮的制造方法，其特征在于:车轮的内径面和辐板轧辊的型面之间的非接触角度大于O度。
【文档编号】B23P15/00GK104175076SQ201410409922
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】谢峰, 许章泽, 徐红 申请人:马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司