Способ изготовления цельнокатаных колес и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B21K1/28 B21H1/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению цельнокатаных железнодорожных колес методом горячей штамповки и прокатки, .

Известные способы борьбы с окалиной решают эту задачу частично, при этом снижается ремонт колес по диску лишь на 10- 15%, что не позволяет снизить применяемый максимальный допуск на его толщину. Т.е. технология в части допусков при этом не изменяется, Ј только улучшаются несколько технико-экономические показатели работы колесопрокатных цехов за-счет уменьшения работы ремонтных станков.

В качестве прототипа принят наиболее близкий к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту способ изготовления железнодорожных колес. Этот способ включает двухэтапную осадку

заготовки с приложением усилия деформации к ее торцам и ее кантовку на 180° между этапами, последующую формовку и прокатку колёса.

Недостатком этого способа является его ограниченность применения, т.е. он направлен на повышение качества колес лишь при использовании заготовок с дефектами по наружной поверхности. Другим недостатком является то, что использование плоских обжимных плит для осадки не решает проблемы удаления окалины с торцевых поверхностей.

Известно также устройство для осуществления способа изготовления цельнокатаных колес в виде пресса с верхней и нижней обжимными плитами, имеющие плоские деформационные поверхности.

Недостатком его является получение низкого качества торцовых поверхностей

х|

СП

«шА

с

осаженной заготовки с точки зрения удаления с них окалины, что не может, вести- к увеличению срока службы колес.

Целью изобретения является увеличение срока службы колес в эксплуатации.

Задача, решаемая предлагаемым способом и устройством, заключается в том, чтобы обеспечить измельчение окалины, нарушив ее связь с телом заготовки и удалить в отходы.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе осадки осуществляют удаление окалины с торцов заготовки путем плавного увеличения от 0 до 100% подвергающейся деформации площади ее верхнего торца на первом этапе и другого ее торца на втором ее этапе. Это обеспечивается устройством, в котором деформационная поверхность верхней плиты выполнена с наклоном к деформационной поверхности нижней плиты, причем угол наклона предпочтительно выполнен равным 2...10°.

На фиг.показана исходная заготовка и деформационные поверхности обжимных плит перед первым этапом осадки; на фиг.2

- заготовка и обжимные плиты после первого этапа осадки; на фиг.З - заготовка (после кантовки на 180°) и обжимные плиты перед вторым этапом осадки; на фиг.4 - заготовка и обжимные плитъГ после второго этапа осадки.

Сущность предлагаемых способа и устройства для его осуществления состоит в том, чтобы, воздействуя верхней наклонной плитой на горизонтальную верхнюю торцевую поверхность исходной заготовки, вна-v чале на первом этапе осадки измельчить окалину. Затем, на втором этапе осадки, после кантовки заготовки на 180°, воздействием горизонтальной верхней обжимной плитой на наклонную верхнюю торцовую поверхность (в исходной заготовке это нижняя торцовая поверхность) выполняется та же технологическая операция, что и на первом этапе.

..Технология изготовления цельнокатаных колес по предлагаемому способу и работа устройства для его осуществления заключаются в следующем.

Нагретую до температуры деформирования исходную заготовку 1 (фиг.1) после удаления с нее гидросбивом основной массы окалины устанавливают на горизонтальную обжимную плиту 2 и осуществляют осадку на 25-35% высоты верхней наклонной под углом а 2...10° по отношению к нижней обжимной плитой 3 (первый этап

осадки). Точками а, б, в и г обозначены на

всех фигурах граничные положения торцовых (верхней и нижней) поверхностей заготовки до и после осадки, а также до и после кантовки. На фиг.2 приведен вид осаженной

наклонной плитой 3 заготовки 4, В процессе последовательной деформации слоев верхней торцовой поверхности заготовки в радиальном ее направлении измельчающаяся окалина с приконтактных зон частично сдувается воздухом. После осадки на первом этапе(после подъема верхней плиты) с заготовки окончательно удаляют оставшуюся измельченную окалину воздухом или водой высокого давления. Затем заготовку 5 после

кантовки на 180° устанавливают очищенным торцом на нижнюю горизонтальную плиту 6 (фиг.З). после чего осаживают (второй этап осадки) горизонтальной обжимной плитой 7 с последовательной деформацией

слоев в радиальном направлении (как и на первом этапе осадки) до получения плоских и параллельных между собой верхней и нижней торцовых поверхностей заготовки 8 (рис.4). В дальнейшем формируют ступицу и

.диск колеса со средним допуском по толщине прокатывают обод увеличенной толщины.

П р и м е р. Нагретую до температуры 12бО-1280°С исходную заготовку массой

470 кг пропускали через гидрокамеру (давление воды 180 атм) и очищали от легкоудаляемой окалины. Затем ее устанавливали торцом на нижнюю горизонтальную обжимную пЛиту пресса усилием 2000 т.е.. и осаживали на 25,% высоты верхней наклонной

под углом 6° плитой. В. процессе осадки на

первом этапе на свободный участок верхне-.

гр торца заготовки под давлением 6 атм

подавали воздух и удаляли oYдeляющyюcя

окалину. После первого этапа осадки с верхнего торца заготовки воздухом удаляли остатки окалины, а саму заготовку кантовали на 180° и устанавливали на нижнюю горизонтальную плиту пресса усилием 5000 т.е.,

где осуществляли второй этап осадки верхней горизонтальной обжимной плитой суда- лением воздухом остатков окалины с другого торца исходной заготовки. Очищенную от окалины заготовку подавали на

пресс усилием 1000 т.е., где формовали ступицу и диск толщиной 26 мм, используя средний допуск, а затем - на колесопрокатный стан, где прокатывали обод. Его размеры не выходили по толщине за пределы

менее 72 мм (70 + 2), Дополнительные 2 мм по толщине обода позволяют увеличить величину пробега колес в эксплуатации до 80 тыс. км.

Формула изобретения 1. Способ изготовления цельнокатаных колес, включающий двухэтапную осадку за-ф готовки с приложением усилия деформации к ее торцам и с ее кантовкой на 180° между этапами, последующую формовку и прокатку колеса, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы колес, в процессе осадки осуществляют удаление окалины с торцов заготовки путем плавного увеличения от 0 до 100% подвергающейся деформации площади ее верхнего торца на первом этапе и другого ее торца - на втором этапе осадки.

2. Устройство для изготовления цельнокатаных колес, выполненное в виде пресса с верхней и нижней плитами, имеющими плоские деформационные поверхности, о т- личающееся тем, что деформационная поверхность верхней плиты выполнена с наклоном к деформационной поверхности нижней плиты.

3. Устройство по п.2, отличающее- С я тем, что угол наклона деформационной поверхности верхней плиты к соответствующей поверхности нижней плиты выполнен равным 2-10°.

Использование: обработка металлов давлением методом горячей штамповки и прокатки. Сущность изобретения: в процессе осадки осуществляют удаление окалины с торцов заготовки путем плавного увеличения от 0 до 100% подвергающейся деформации площади ее верхнего торца на первом этапе и другого ее торца на втором этапе осадки. Деформационная поверхность верхней плиты выполнена с наклоном к деформационной поверхности нижней плиты. Угол наклона деформационной поверхности верхней плиты к соответствующей поверхности нижней плиты выполнен равным 2... 10°. 4 ил.