[发明专利]一种长轴类锻件预制坯方法及装置

说明书

本发明提供的一种长轴类锻件预制坯方法及装置，其中所述方法包括：步骤1，坯料的一端送入辊锻工位，直到所述坯料的一端完成辊锻行程，将所述坯料抽出；步骤2，将坯料的另一端送入下一辊锻工位，直到所述坯料的另一端完成辊锻行程，将所述坯料抽出；其中，所述辊锻工位和所述下一辊锻工位分别为两台辊锻机上的辊锻工位；或者，为一台辊锻机上不同的辊锻工位；且所述辊锻机在辊锻行程结束处设有过渡部分。本发明提供的预制坯方法适合超长预制坯的成形，且能够在较低的设备要求下，高效率的完成良好的预制坯充形；同时避免了变截面件成形引入的弯曲及双道次分别成形引入的折叠缺陷；因此，特别适合于辙叉等长轴类复杂截面锻件的预制坯成形。

技术领域

本发明涉及锻造技术领域，更具体地，涉及一种长轴类锻件预制坯方法及装置。

背景技术

对于铁路上使用的辙叉部件来说，其长度可达6米，同时延轴线方向截面形状变化复杂，目前一般是采用铸造工艺大批量生产。但随着对重载铁路线路质量的要求不断提高，铸造辙叉的性能已不能完全满足要求，需要采用锻造工艺成形整体结构。

而此类锻件作为典型的超长变截面长轴类锻件，锻造工艺的实现过程难度很大：由于锻件本身的几何形状，分模面选取受限，投影面积大，带来最终的成形吨位很高；由于锻件沿轴向截面形式多，质量分布差别很大，端部和中部的成形方式完全不同；锻件中还存在小翼、筋等薄壁难成形特征。采用自由锻及大量机加工的工艺线路对设备的吨位要求较小，但考虑到复杂的截面形式，需要大量的型砧才能够实现终成形，同时敷料多、耗时长，在轴向精度上也很难把控，几乎只能适应小规模的生产；而采用模锻工艺吨位大、充形困难，对设备要求高，使用合理的预制坯工艺能起到对坯料材料的预分配，从而显著改善最终吨位及充形效果。

目前长轴类锻件制坯通常是采用自由锻、模锻预锻、辊锻、楔横轧等形式：(1)自由锻设备要求最低，但由于型砧等的限制，预制坯结构一般比较简单，无法实现轴向方向上的斜面或是锥面等特征；(2)模锻预锻制坯轴向精度最高，但考虑到投影面积，吨位较大，一般难以实现轴向上坯料分配，需要和其他预制坯工艺配合；(3) 辊锻工艺比较适合进行长轴类锻件的预制坯加工，但在预制坯的尺寸形状方面有一定限制，模具的设计加工都较为复杂；(4)楔横轧工艺效率和精度都很高，但几乎只能加工回转体工件，同时对于加工长度有一定限制，超长轴类零件实现难度很大。

以图1a和图1b所示的某型号辙叉热锻件的锻造成形工艺为例说明，该型号辙叉热锻件(不包含飞边)，由两侧的翼轨1-1、中心位置的叉心1-2及由叉心延伸出的叉跟轨1-3构成，整体由最外侧的耳板1-4连接固定，辙叉中部的中空区域布置有两个筋板1-5-1、1-5-2特征。该型号辙叉(不包含飞边)全长约6米，最大宽度约450毫米，最大高度约180毫米，全重在1.5吨左右。对于该型号辙叉热锻件，模锻终锻吨位可达10万吨，在翼轨叉跟端根部(即锻件两端)、翼轨外缘小翼、耳板肋板等位置充形困难。

设计的预制坯需要与热锻件材料分布形式相配合。此类辙叉锻件在轴向上端部多中间少，沿截面方向上则为两侧多中间少，主要截面形式有两种，如图2a所示的“U”形的半包围截面2-1；以及图2b所示的“П”形的半包围截面2-2为主。在此基础上，设计预制坯外形，如图3所示，截面类型继承了终锻件的主要截面形式，简化了耳板及其他复杂的截面特征，同时保证了在如叉心、筋板位置特征部位的充形高度。预制坯工艺需要将此预制坯由轧制坯料成形，一般选取方坯，而目前的针对辙叉长轴类锻件预制坯工艺在应用于此型号辙叉时存在一定缺陷和问题：

(1)采用自由锻工艺生产预制坯。由于预制坯形状复杂，特征截面较多，在采用自由锻预制坯的过程中需要采用多组上下砧，由于预制坯截面形式，上砧不能采用平砧，需多组之间切换。另外由于轴向方向有斜面等特征，在加工方面具有较大的困难，在众多型砧切换位置的精度很难保证，工艺稳定性差。