Способ изготовления штампокатанных изделий типа колес Советский патент 1986 года по МПК B21H1/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению изделий типа железнодорожных колес.

Цель изобретения - упрощение технологии изготовления колес и повышение их качества.

Сущность изобретения заключается в том, что при формовке изделий типа железнодорожных колес используется эффект динамической рекристаллизации стали в процессе ее горячего деформирования.

В результате пластической деформации стали ее свойства, характеризующие сопротивление деформации (предел прочности, предел текучести, твердость), повыц аются, а способность к пластической деформации снижается. Это явление называется накле- пом или нагартовкой. При наклепе твердость и предел прочности могут повышаться в 1,5-3 раза, а предел текучести - в некоторых случаях в раз.

Наклеп явно выражен только при холодной деформации, так как с повыщением температуры происходит рекристаллизация- диффузионные процессы образования и роста новых зерен в металле, т. е. зерен, свободных от наклепа. В процессе рекристаллизации металл полностью восстанавливает свои свойства, поэтому в металле, деформированном в горячем состоянии, после охлаждения нет следов наклепа. В процессе охлаждения от температуры деформирования рекристаллизация заканчивается задолго до полного охлаждения детали.

Кроме того, при горячей деформации металла имеет место процесс динамической рекристаллизации, т. е. рекристаллизации, проходящей в процессе самой пластической деформации. При этом, если деформировать металл достаточно медленно, наклеп не препятствует течению процесса, так как полностью снимается (т.е. не образовывается), и пластичность и деформируемость металла в горячем состоянии оказываются значительно выше. Однако замедленная деформация

Из таблицы следует, что при отсутствии выдержки толщина диска выше оговоренной техническими условиями величины мм, т. е. усилия, развиваемого прессом, недостаточно для формовки диска.

При выдержке 1 с толщина диска находится в пределах допуска.

В дальнейщем рекристаллизация продолжается, металла разупрочняется, но одновременно снижается производительность пресса и всей прессопрокатной линии (сниведет к охлаждению детали и снижению производительности агрегата.

В процессе формовки диска железнодорожного колеса по достижении прессом максимального усилия формовку не заканчивают, а осуществляют под нагрузкой выдержку в течение 1-3 с для завершения процесса динамической кристаллизации, доформовыва- ют диск колеса под тем же усилием, а затем прокатывают на колесопрокатном стане обод по боковым и наружной поверхностям. Формуют ступицу и прошивают центральное отверстие.

Пример. Способ применяли при производстве центров 0 910 мм для тепловозных колес.

Заготовку массой 380 кг нагревали в кольцевой печи до 1260°С и подавали на стол пресса усилием 20 МН, где осуществляли предварительную осадку заготовки для удаления окалины с ее боковых поверхностей. Затем на прессе усилием 50 МН производили окончательную осадку заготовки в калибровочном кольце и разгонку ее центральной зоны пуансоном.

На прессе усилием 100 МН формовали полномерную дисковую часть центра, т. е. наружный диаметр полотна формовочного штампа соответствовал внутреннему диаметру обода готового центра в горячем состоянии (866 мм).

Усилия, развиваемого прессом, недостаточно для формовки полномерного диска нужной толщины (35-5 мм у ступицы и 27 мм у обода), поэтому по достижении прессом максимального усилия (100 МН по манометру на пульте управления прессом) делали паузу 2 с (не снимая нагрузки). По истечении этого времени производили дефор- мовку диска тем же усилием. Контролировали процесс по указателю толщины диска, имеющемуся на прессе.

Для установления времени, необходимого для завершения рекристаллизации, проводили эксперименты, результаты которых отражены в таблице.

50

жение производительности линии при увеличении цикла производства с 45 до 48 с составляет 6,7%, до 49 с - 8,9%).

Дальнейшее уменьшение толщины диска нецелесообразно, поэтому оптимальной длительностью выдержки считают 2 с, а необходимым для компенсации возможного разброса температуры и свойств металла, а также для учета особенностей конструкции колеса диапазоном времени выдержки заготовки принимают 1-3 с.

1234019 34

В ходе формовки получен полномерныйПосле прокатки осуществляли формонкх

диск колеса, сформирована внутренняя по-ступицы на двухходовом прессе и iiiioinuB

верхность обода. Заготовку подали на ко-ку центрального отверстия на отдельном про

лесопрокатный стан, где выкатали боковыетивном прессе, и наружную поверхности обода центра.