提速车辆上心盘胎模锻造工艺.docxVIP

韩志民(哈尔滨车辆厂 锻冶车间 哈尔滨 150010)1 概述随着铁路车辆运行速度的不断提高 ,车辆配件如何满足车辆提速的要 求 ,是目前车辆配件生产中的关键问题 。哈尔滨车辆厂经过研究试制 ,将上 心盘由原来的铸件改为锻件 ,利用 5 t 自由锻锤 ,对上心盘进行胎模锻造工艺设计 ,取得了较好的效果 ,已经形成了批量生产能力 ,并且通过了铁道部车辆局的认证 。2 上心盘的结构分析上心盘的结构比较复杂 ,外形较大 ,属于方盘类锻件 ,如图 1 所示 。锻 造时其四角圆弧部分最不容易充满 ,其次是底部 R 10 mm 的圆弧部分 ,这 就需要在下料过程中精确地计算下料重量和设计下料形状 ,使得各部分材料分布均匀 , 金 属 流 动 科 学 。在 胎 模 的 设 计 上 充 分 考 虑 上 心 盘 底 部R 10图 1 上心盘结构— 1—现场经验mm 的圆弧部分 ,使该部分在变形过程中有足够的金属参与流动 ,同时考虑影响这部分金属流动的模具的结构 ,在上部 R 20 mm 到底部 R 10 mm 部分 留出足够的拔模斜度 。3 上心盘胎模锻造工艺311 下料考虑到四个角不易充满及底部 R 10 mm 部分的金属流动量不足等问 题 ,分别采用厚 50 mm 、60 mm 、65 mm 板进行了试制 ,对下料尺寸反复进行 了改进 ,分别试制出了各种厚度 、不同下料尺寸的合格的上心盘锻坯 。312 使用设备(1) 5 t 自由锻锤 ; (2) 煤气加热炉 ; ( 3) 115 t 锻造装取料机 ; ( 4) 2 t 锻造 操作机 。313 工艺装备的夹持方式由于胎模较大 ,必须由锻造操作机进行夹持 。采用加箍焊接或加箍红 装的方法进行固定 。(1) 加箍焊接 :先锻出方条 ,然后弯出外形 ,用锤压紧后进行焊接 ;(2) 加箍红装 :首先用金属自动切割机床按照胎模的外部形状切出两个 厚 50～55 mm 的方套 ,再按照过盈配合留出过盈量 。红装时 ,把方套加热 至 600～700 ℃左右 (注意不要使方套起氧化皮为最佳) ,然后将上心盘胎底放置在锤砧上 ,用取料机取出方套 ,平行地放置在胎底上方 ,轻轻地用锤压下方套 。用相同的方法压下第二个方套 ,最后将两个方套焊接在一起 。这 种夹持方法适用于焊接性能较差的模具材料 。314 工艺装备结构和工艺参数该模具由冲头部分 、胎底部分 、反印模 3 部分组成 ,如图 2 所示 。 冲头部分采用与上心盘上表面相同的结构形式 ,考虑冷缩量 (该部分为不加工) ,材质选用 5CrMnMo ;热处理硬度为 5055 HRC。 胎底部分与反印模组装部分采取锥度配合 ,反印模外径比较大 ,主要考虑上心盘在锻造过程中力的分解和退料过程中避免造成毛坯变形 。胎底外部尺寸中 ,方形轮廓部分与零件尺寸相同 ,只考虑冷缩量对尺寸的影响 。选 取拔模斜度为 5°,其余加工部分在考虑冷缩量的情况下留取相应的加工余 量 。同 时 设 计 出 5 mm 厚 的 ? 370 mm 的 圆 台 。模 具 材 料 可 选 用— 2 —现场经验5CrMnMo , 4Cr2MoVNi , 热处理 硬 度 在 50 ～ 55 HRC 之间 。前 两 种 模 具 材 料 红 硬性 较 好 , 耐 磨 损 , 使 用 寿 命较长 ,但成本较高 。在缺 少模 具 材 料 的 情 况 下 也 可 以用 含 碳 量 较 高 的 轴 钢 代 替 ,只是使用寿命要比以上 两种 模 具 材 料 低 。反 印 模 在加 工 时 要 与 胎 底 配 合 加工 ,同样在考虑冷缩量的情况下留出加工余量 ,拔模斜 度取 5°～7°,并选择合适的 圆角 ,以避免粘模 。模具材 料 选 用 5CrMnMo , 热 处 理 硬度为 5055 HRC。4 存在问题和解决办法( 1 ) 对 实 际 生 产 中 出 现的粘模现象 ,可以采用在图 2 模具结构11 上模 ;21 定位套 ;31 锻件 ;41 胎底 ;51 反印模 。胎模底部撒细煤粉的方法 ,使金属在变形过程中产生气泡 ,也可以涂抹润滑油或水基石墨进行润滑 。(2) 对反印模的脐部变形 , 可以同时使用几个反印模 , 并用水或油冷 却 。(3) 对于出现氧化皮压出深坑的现象 ,锻造时 ,可先将加热好的坯料放 置在砧面上用锤轻打以清除坯料表面的氧化皮 ,然后再进行锻造 。5 效果锻造上心 盘 经 正 火 热 处 理 后 机 械 性 能 指 标 σb 、σs 、δ5 、ψA K - J ( -40 ℃) 完全满足铁道部车辆局辆技函 1998 015 号《关于公布锻钢心盘技— 3 —现场经验16V240 ZJ C 型柴油机过轮故障的原因及防止舒德卿张经强(淄