Способ получения заготовок железнодорожных колес Советский патент 1992 года по МПК B21K1/28 

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

Известны способы деформирования заготовок перед штамповкой и последующей прокаткой при производстве железнодорожных колес, включающие предварительную осадку заготовки плоскими бойками, окончательную осадку в плавающем калибровочном кольце и разгонку (закрытую прошивку) центральной части заготовки в том же калибровочном кольце после его центрирования по оси пресса. Они обеспечивают достаточную точность и высокую производительность на данном этапе деформирования заготовок.

Недостатком этого способа я вляется невысокое качество поверхности готовых колес, приводящее к повышенному ремонту и браку колес. Одной из причин этого недостатка является переход поверхностных дефектов металлургического происхождения на механически необрабатываемые элементы железнодорожных колес.

Исходная заготовка, нагретая до температуры деформации в кольцевой печи с вращающимся подом, имеет неравномерное распределение температуры по сечению: низ заготовки, находящийся в контакте с подом печи, имеет температуру более низкую, чем верх. Во время транспортировки заготовки по рольгангу нижний торец заготовки также охлаждается более интенсивно, чем верхний. В процессе предварительной и окончательной осадки низ заготовки также постоянно контактирует с нижней осадочной плитой, на которой скапливается вода, подаваемая в зону деформации для охлаждения инструмента. Таким образом, а результате этого нижняя часть заготовки при ее деформировании имеет более низкую температуру, чем верхняя часть. Исходная заготовка получена путем разделения слитка на несколько частей и ее боковая поверхность имеет все типичные дефекты литья: неровности, микротрещины, неметаллические включения, подкорковые пузыри. Эти дефекты оказывают влияние на качество поверхности черновых колес, т.е.

сл

С

vj сл о

00

ь

колес до их механической обработки, и проявляются в виде плен, рванин и т.п.

Если дефекты располагаются на элементах колеса, не подвергаемых механической обработке, то такие колеса ремонтируются (дополнительная механическая или абразивная обработка) или направляются в брак.

При деформировании заготовок известными способами вследствие неравномер- ности распределения температуры по сечению заготовки резче проявляется неравномерность деформации. Нижний торец заготовки, имеющий более низкую температуру, деформируется з радиальных направ- лениях хуже, чем верхний. Соответственно первоначальная боковая поверхность исходной заготовки, частично переходящая на торцовые поверхности заготовки при ее осадке, в большей степени перетягивается на нижний торец, чем на верхний В результате дефекты литой поверхности заготовки попадают на механически необрабатываемую внутреннюю сторону диска колеса, соответствующую периферийной части нижнего торца осаженной заготовки, что приводит к увеличению количества ремонтируемых и бракуемых колес.

Известен способ изготовления заготовок для изделий типа колес под прокатку, по которому со стороны верхней торцовой поверхности заготовки в процессе ее осадки осуществляют формирование одностороннего выступа, а перед последующей формовкой заготовку кантуют на 180°

Известен также способ-изготовления заготовок изделий типа колес, по которому пр и предварительном деформировании по меньшей мере на одном торце заготовки формируют выступ в виде усеченного кону- са, высота которого составляет 0,1-0,4 от высоты исходной заготовки, диаметр у основания равен 0,55-0,9 от диаметра исходной заготовки, а угол конусности составляет 30- 40°. Указанные способы позволяют умень- шить брак колес по поверхностным дефектам литья.

Однако в процессе формирования одностороннего выступа на верхнем торце заготовки или выступов в виде усеченных конусов происходит запрессовка окалины, удаление которой требует дополнительной абразивной зачистки, т.е. увеличивается количество колес, направляемых в ремонт

Наиболее близким к предлагаемому яв- ляется способ изготовления железнодорожных колес, включающий предварительную и окончательную осадку заготовки, ее разгонку, формовку и последующую прокатку, заключающийся в том. что предварительную

осадку заготовки ведут, формируя на торце заготовки со стороны приложения усилия осадки волнообразный спиралевидный профиль, а разгонку заготовки производят прикладывая деформирующее усилие со стороны указанного отформованного торца

Известный способ позволяет перераспределять боковые поверхности исходной заготовки, имеющие дефекты литья, таким образом, чтобы они попали на механически обрабатываемые поверхности колес Однако при формировании волнообразного спиралевидного профиля на торце заготовки при предварительной осадке вследствие увеличения неравномерности напряженно- деформированного состояния возникают повышенные контактные напряжения, вследствие чего увеличивается запрессовка окалины и возрастает количество колес, направляемых для ремонта и бракуемых

Целью изобретения является улучшение качества поверхности колес

Поставленная цель достигается тем. что разгонку центральной части заготовки ведут в жестко закрепленном калибровочном кольце диаметром, меньшим на 0.2-0,6% диаметра заготовки после окончательной осадки,

Разгонку центральной части заготовки осуществляют в жестко, стационарно закрепленном калибровочном кольце, а в прототипе используется то же плавающее калибровочное ксГльцо, в котором осуществляется окончательная осадка. Диаметр жестко закрепленного калибровочного кольца меньше на 0,2-0,6% диаметра заготовки после окончательной осадки. Между операциями предварительной осадки, окончательной осадки и разгонки осуществляются две операции транспортировки.

На фиг.1 показана исходная заготовка, разрез; на фиг.2 - предварительная осадка заготовки; на фиг 3 - окончательная осадка в плавающем калибровочном кольце; на фиг.4 - разгонка пуансоном центральной части заготовки в жестко закрепленном калибровочном кольце; на фиг.5 - колесо после окончания процесса деформации

На фиг.1-4 обозначено: 1 - заготовка; 2 - верхняя плита; 3 - нижняя плита, 4 - плавающее калибровочное кольцо; 5 - жестко закрепленное калибровочное кольцо; 6 - пуансон.

Исходная заготовка 1 (фиг 1) подвергается предварительной осадке на плоских плитах (фиг.2), в процессе которой окалина трескается и большей частью удаляется струями воды. Затем заготовка подвергается окончательной осадке в плавающем калибровочном кольце 4 , имеющем средний

диаметр Di (фиг.З). Здесь происходит дальнейшее перемещение боковых поверхностных зон заготовки, имеющих дефекты литья, на ее торцы, причем вследствие более низкой температуры нижнего торца на него переходит больше боковой поверхности, чем на верхний торец. Далее осаженная заготовка извлекается из плавающего калибровочного кольца и транспортируется для разгонки в жестко закрепленном калибровочном кольце. Диаметр D2 стационарного кольца 5 (фиг.4) на 0,2-0,6% меньше диаметра DI плавающего калибровочного кольца, поэтому при укладывании заготовки она не касается нижней осадочной плиты 3 (фиг.4). В начале разгонки центральной части заготовки пуансоном б нижний торец заготовки касается рабочей поверхности нижней плиты 3 только своей центральной частью и в процессе разгонки, хотя площадь контакта и увеличивается, трение на периферии нижнего торца заготовки меньше, чем при полном прилегании торца к плите Во время транспортировки заготовки и при ее осадке происходит дальнейшее выравнивание температуры по сечению заготовки. Схема деформации при разгонке характеризуется большой неравномерностью. Вследствие действия перечисленных факторов исходная боковая поверхность перемещается от нижнего торца заготовки к верхнему и перераспределяется таким образом, что на обоих торцах занимает примерно одинаковые по площади участки. После формовки, прокатки и калибровки исходная дефектная боковая поверхность располагается на механически обрабатываемых участках обода чернового колеса и в процессе механической обработки удаляется.

При диаметре стационарного кольца D2, меньшем на 0,2% диаметра заготовки (или плавающего калибровочного кольца), практически сразу же в процессе разгонки наблюдается полый контакт нижнего торца заготовки с плитой, поэтому необходимого перераспределения боковой поверхности не происходит, При диаметре стационарного кольца, уменьшенного более чем на 0,6% относительно диаметра заготоеки, боковая поверхность исходной заготовки перемещается большей частью на верхний торец, и на элементах колеса со стороны, соответствующей верхнему торцу, появляются те же дефекты, что ранее на стороне, соответствующей нижнему торцу. В отличие от способа- прототипа, где предварительная осадка производится профилированным бойком, в

предлагаемом способе используется плоский боек, поэтому запрессовки окалины не происходит, т.е. предлагаемый способ позволяет повысить качество колес.

Пример. Было изготовлено три партии

железнодорожных колес по существующей технологии, способу-прототипу и предлагаемому способу. В каждой партии 70 колес, все из одной плавки. Заготовка последовательно подвергалась предварительной осадке, осадке в плавающем калибровочном кольце, разгонке, формовке, прокатке и калибровке. Затем колеса проходили термическую обработку, механическую обработку

и осмотр на стенде ОТК. По существующей технологии предварительная осадка осуществляется плоскими плитами, по способу- прототипу используется верхний профилированный боек. По предлагаемому

способу при предварительной осадке также использовались плоские бойки, а разгонка центральной части проводилась в жестко закрепленном калибровочном кольце диаметром на 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,7% меньше

диаметра осаженной в плавающем калибровочном кольце заготовки, т.е. среднего диаметра плавающего калибровочного кольца. Данные по бракуй ремонту колес в указанных партиях приведены в таблице.

Качественные показатели осмотренных колес свидетельствуют, что при диаметре стационарного кольца, меньшем диаметра осаженной заготовки на 0,1 и 0,7%, снижения уровня-брака и ремонта не происходит.

При жестко закрепленном калибровочном кольце диаметром, меньшим на 0,2-0,6% диаметра осаженной заготовки, зафиксировано снижение брака и ремонта по сравнению с известными способами в основном за

счет снижения брака и ремонта по пленам и ремонта по окалине.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с известными существенно повысить качество поверхности колес.

Формула изобретения Способ получения заготовок железнодорожных колес, включающий предварительную и окончательную осадку исходной

заготовки, а также разгонку ее центральной части, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества поверхности изделий, разгонку центральной части исходной заготовки ведут в жестко закрепленном калибровочном кольце диаметром, меньшим на 0,2...0,6% диаметра заготовки после окончательной осадки.

Фиг. У.

Фие. 2,

Сущность изобретения: способ получения заготовок железнодорожных колес осуществляют путем предварительной и окончательной осадки исходной заготовки и разгонки центральной ее части. Задача, решаемая изобретением, - перевод боковой поверхности исходной заготовки, имеющей дефекты литья, на механически обрабатываемые поверхности колес. Для этого разгонку центральной части заготовки ведут в жестко закрепленном калибровочном кольце диаметром, меньшим на 0,2-0,6% диаметра осаженной в плавающем кольце заготовки. 1 табл., 5 ил.

Фие.з

Фиг 4

.Ј