Способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес Советский патент 1992 года по МПК B21H1/02 B21K1/28 

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретно к производству железнодорожных колес.

Известен способ изготовления железнодорожных колес, включающий осадку заготовки на плоских плитах и в калибровочном кольце, разгонку центральной части заготовки пуансоном, формовку диска и ступицы, прокатку, калибровку и прошивку центрального отверстия. Такие схемы деформации используются при производстве колес в колесопрокатных цехах.

Однако вследствие больших отклонений массы исходных заготовок от расчетной (далее называем это разновесом) готовые колеса также существенно отличаются по массе друг от друга,, что приводит к повышенному расходу металла, дополнительной механической обработке и нарушениям стабильности технологического процесса. Кроме того, из-за увеличения средней массы готовых колес повышаются динамические нагрузки на элементы неподрессоренной

части вагонной тележки при ее движении, а также на рельсы.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является способ производства железнодорожных колес путем осадки заготовки, формовки диска с предварительным оформлением обода, прокатки обода, калибровки колеса, формовки ступицы и прошивки центрального отверстия, заключающийся в том, что формовку ступицы колеса осуществляют непосредственно после формовки диска и предварительного оформления обода.

Так как операция формовки ступицы и диска разделена , имеется принципиальная возможность формировать ступицу различной массы, сосредотачивая разновес исходной заготовки в перемычке ступицы.

Недостаток известного способа заключается в том, что перемычки в ступице осуществляются после калибровки колеса, при этом в случае массивной перемычки наблюдается деформация ступицы, которую не

(/)

С

XI со

со vj

00

удается устранить с помощью последующей механической обработки колес. Поэтому известный способ не обеспечивает изготовление качественных колес, имеющих массу, не превышающую расчетную.

Целью изобретения является снижение расхода металла при производстве колес и энергозатрат при их эксплуатации на железной дороге.

Поставленная цель достигается тем, что при формовке диска и ступицы в отверстии ступицы формируют перемычку массой, равной 0,25-1,25 от величины максимального отклонения массы исходной заготовки от расчетной массы заготовки, а прошивку центрального отверстия осуществляют непосредственно после формовки.

На фиг.1 изображена исходная заготовка; на фиг.2 - предварительная осадка; на фиг.З - окончательная осадка в технологическом кольце; на фиг.4 - разгонка центральной части заготовки; на фиг.5 - формовка диска и предварительное оформление обода; на фиг.6 - формовка ступицы; на фиг.7 - прошивка центрального отверстия в ступице; на фиг,8 - прокатка обода; на фиг,9 - калибровка колеса с одновременной выгибкой диска.

Заготовка (фиг,1) после предварительной осадки (фиг.2), осадки в технологическом кольце (фиг.З) и разгонки (фиг.4) подвергается формовке. Сначала осуществляется операция формовки диска и предварительного оформления обода (фиг,5). При этом весь избыточный объем (разновес) заготовки распределяется в ступичной части штамповочного ручья, где течение металла свободное. При формовке ступицы (фиг.6) разновес сосредотачивается в перемычке ступицы и при прошивке (фиг.7) удаляется, На последующих этапах деформирования колесные заготовки имеют уже практически одинаковую массу. Выбор интервала значений масс, которые может иметь перемычка ступицы, обусловлен следующими факторами. Поскольку при прошивке удаляется весь разновес, максимальная; разница в массах перемычки равна величине максимального отклонения массы исходной заготовки от расчетной. Выбор минимальной массы перемычки обусловлен возможностью оформления всех элементов ступицы колеса при ее формовке, поскольку чем тоньше перемычка, тем хуже заполняется металлом данный участок штамповочного ручья. Экспериментальным путем установлен нижний предел массы перемычки, равной 0,25 величины максимального отклонения массы исходной заготовки от расчетной, ниже которого при формовке ступицы наблюдается отклонение размеров ступицы от значений, допускаемых технологией. В соответствии с изложенным верхний предел массы перемычки больше нижнего предела на величину максимального разновеса, т.е. равен 1,25 величины максимального отклонения массы исходной заготовки от расчетной массы заготовки. Сразу после формовки ступицы осуществляют прошивку центрально0 го отверстия. Деформация ступицы, возникающая при этом, устраняется при последующей калибровке (фиг.9).

Пример. Процесс изготовления железнодорожных колес по предложенному

5 способу смоделирован в масштабе 1:5 на свинцовых заготовках. При производстве колес в действующих колесопрокатных цехах массах исходных заготовок находится в интервале 455-480 кг, т.е. разновес равен

0 25 кг. Минимальная допустимая масса заготовки после прошивки отверстия в ступице 448 кг. Масса перемычки в ступице 7 кг. Свинцовые заготовки массой 3,68 кг, что соответствует массе реальной колесной за5 готовки после прошивки (448 кг), и более подвергались последовательно предварительной осадке на гладких плитах, осадке в плавающем калибровочном кольце, разгонке центральной части заготовки пуансоном,

0 формовке диска, формовке ступицы с образованием перемычки различной толщины (массы), прошивке центрального отверстия в ступице и калибровке. В процессе деформирования заготовок и после его окончания

5 контролировались и измерялись следующие параметры: исходная масса заготовки, массы перемычки в ступице, в соответствии с которой задавалась толщина перемычки при формовке ступицы, качество выполне0 кия элементов ступицы при ее формовке, масса заготовки после калибровки, качество выполнения ступицы и диска после калиб- роаки, В результате установлено, что при массе заготовки менее 3,63 кг и массе пере5 мычки менее 0,05 кг наблюдается невыполнение торцов ступицы, причем этот дефект не устраняется при калибровке. При массе заготовки 3,63-3,83 кг и массе перемычки 0,05-0,25 кг установлено, что все элементы

0 колеса формируются полностью, а вес заготовки после прошивки равен 3,58 кг, что соответствует массе колесной заготовки 448 кг. Разновес свинцовых заготовок, равный 0,2 кг, соответствует реальному разновесу в

5 25 кг. Результаты экспериментов приведены в таблице.

Из результатов экспериментов следует, что поскольку при массе перемычки, равной 0,25 массы разновеса и выше, все элементы колеса формируются полностью, а также

учитывая, что по соображениям экономии металла масса перемычки должна быть минимальной, нижний предел массы перемычки равен 0,25 массы разновеса. Верхний предел соответственно больше нижнего на массу разновеса и равен 1,25 по отношению к ней.

В этом случае соответствующая масса колесных заготовок равна 454,25-479,25 кг при массе перемычки 6,25-31,25 кг. Масса колеса по завершении операций деформирования стабильна 448 кг. а то время как по существующей технологии она находится в интервале 44,8-473 кг. То есть, в результате применения предложенного способа уменьшается средняя масса готовых колес. За счет этого достигается цель снижения расхода металла при производстве колес, а

при эксплуатации колес со сниженной массой уменьшаются энергозатраты. Формула изобретения Способ изготовления цельнокатаных

железнодорожных колес, заключающийся в осадке цилиндрической заготовки, последующей формовке диска и ступицы колеса, прокатке обода, калибровке колес, а также прошивке центрального отверстия колеса,

отличающийся тем, что, с целью снижения расхода металла и энергозатрат, при формовке диска и ступицы в отверстии ступицы формируют перемычку массой, равной 0,25-1,25 от величины максимального отклонения массы исходной заготовки от расчетной массы заготовки, а прошивку центрального отверстия осуществляют непосредственно после формовки.

Сущность изобретения: при формовке диска и ступицы колеса в отверстии ступицы формируют перемычку массой, равной 0,25- 1,25 от величины максимального отклонения массы исходной заготовки от расчетной массы заготовки, отверстие прошивают непосредственно после формовки. 1 табл., 9 ил.

Фиг.1

7777777&ZZZZ72%

Ґ

Фиг.3

Фиг,

Рш.г

Фиг. 8

Фиг. 9