[发明专利]一体式火车轮轴及其制造锻镦液压机和加工方法

说明书

技术领域

本发明属于火车轮轴加工，尤其涉及一种一体式火车轮轴及其制造锻镦液压机和加工方法。

背景技术

火车车轴、车轮和摇枕侧架是火车三大关键行走部件。车轴的加工技术目前主要有两种：精锻和快锻。这两种工艺的技术含量“看似不算高”，但车轴产品本质上对质量和安全性的内在要求却非常高，从冶炼、锻造、热处理到后续的粗加工、精加工、无损检测等程序，每一步都必须逐个把关。原因就是，如果有一根轴在行走过程中出现断裂，列车就会出现颠覆事故，从而造成无可挽回的影响。两种技术相比较，精锻技术和工艺自动化程度较高，节省轴坯材料和能耗，生产效率高，锻造一根轴只需3-4分钟，但其核心设备精锻机目前仍需进口，设备造价比较高。而快锻技术属于传统的工艺技术，虽然锻打速度相对慢些，完成一根轴需要8-10分钟，消耗材料也多一些，但快锻机组国产化较早，技术也非常成熟，设备投资成本较低。两种技术均能满足目前市场对产品质量的要求。现在车轮轮毂是使用铸钢制作的，用高速车轮钢先经过熔炼，铸入模子中，而成轮毂。然后经过粗加工-精加工-退火等一系列工艺而成。车轮与车轴的连接是经过热压而成，既将轮子加热400℃度以上，通过压力机将轮子压进轮轴，冷却后，由于轮毂的冷收缩与轴紧紧地连在一起。不但耐磨，而且牢固可靠。可以看出，火车轮轴是由五个零件经铸、锻(火车外圈和轴是锻件，中间轮毂是铸件)分别逐件经过机加工后，再经压装而成。制造一根火车车轮需要经过铸造、锻造和机加工等非常繁多及复杂的工序才能完成。设备多、人员多，它需经立车、铣、镗、普通车床、精车、磨床等多台机加工设备加工而成。机加工精度要求较高，费时、费料；而且经轮轴压装机压装而成整体火车轮轴，重量大，精度及强度相对较低。随着铁路运输业的高速发展，火车轮轴的需求量非常大。但是国内外传统火车轮轴的制造工艺复杂、生产效率较低，远远不能满足铁路运输“提速重载”的战略思路的要求。

锻造技术已经发展多年，火车轮轴也一直在运用锻造工艺。为什么多年来仍然采用多个零件分开加工再进行组装的复杂工艺呢？最主要的原因是锻造工艺经过几代人的经验总结，已确定了一种不可逾越的设计原则：锻造工艺的长径比必须小于1∶2.5。因此，长期以来，在锻镦生产中，技术人员均按照长径比1∶2.5的原则设计锻造工艺以及模具和锻压机床。因此，目前国内外没有可以满足镦锻整体火车轮轴工艺要求的大中型锻压设备。

目前不论是垂直锻造机床，还是多向模锻机床均无法加工一体式火车轮轴。垂直锻造只能锻造一面车轮，另一面车轮则无法完成；多向模锻机床的水平油缸锻造压力太小，若要满足火车轮轴的加工，必须加大油缸，占地面积庞大，不现实。专利技术(申请号ZL200510013222.8)公开了一种曲轴弯曲镦锻专用液压机，其特征在于：在活动梁两侧下部均对称安装有其另一端与左、右上功能箱相连接的可通过活动梁的上、下位移推动左、右下功能箱水平相向位移的增力臂杆。不必无限增大油缸，即可使水平压力数倍增加。但是该液压机在具有弯曲曲轴功能的上弯曲模、下弯曲模两侧对称相向安装有两个由固装在机架上的锁模油缸提供工作压力的可锁合上弯曲模与下弯曲模的摆动卡块式锁模装置。上弯曲模、下弯曲模合模后的锁模力由摆动卡块式锁模装置提供。上述专用液压机可以为锻造一体式火车轮轴提供四个方向的挤压力。但是锻造工艺的长径比仍小于1∶2.5，若超出则会产生变形或弯曲。为了适应目前铁路运输业的高速发展，火车轮轴制造行业亟待进行技术改造，提升装备水平，提高火车轮轴产品的生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种一体式火车轮轴及其制造模锻液压机和加工方法，为满足锻镦整体火车轮轴的工艺要求，改进的锻镦液压机，去掉结构复杂的摆动卡块式锁模装置，采用液压保压延时控制方法，既可以提供液压控制的上下垂直锁模保护力，又可以提供两个相向水平锻镦增力。突破了传统的长径比1∶2.5的设计原则，满足了长径比1∶5逐渐过渡到1∶2.5的镦锻一体式火车轮轴工艺要求，仅用两火(6分钟)，即可镦锻成一根整体动车火车轮轴。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种一体式火车轮轴，主要由车轴和左右车轮构成，其特征是：所述车轴和左右车轮由两端的支承轴、左右车轮及左右车轮之间的连接轴锻镦连接成一体轮轴。