способ изготовления заготовок для цельнокатаных колес

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАГОТОВОК ДЛЯ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ КОЛЕС, включающий осадку исходной заготовки, разгонку ее пуансоном, центрирование на формовочном штампе, имеющем верхнюю и нижнюю части, и формовку заготовки горячей штамповкой, включающей формообразование подвижным пуансоном ступицы с полостью и перемычкой, отличающийся тем, что формовку осуществляют в два этапа, на первом из которых перемещением верхней части формовочного штампа формообразуют обод и диск толщиной, равной толщине диска готового изделия, а второй этап, состоящий из упомянутого формообразования ступицы с полостью и перемычкой, ведут при фиксированном положении верхней части штампа относительно нижней его части.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению цельнокатаных колес.

Известен способ изготовления заготовок для цельнокатаных колес, заключающийся в том, что после осадки заготовки в калибровочном кольце и калибровки ее наружной поверхности заготовку центрируют по этой поверхности и окончательно осаживают с одновременной разгонкой металла пуансоном и выполнением основания ступицы с калибровкой его наружной поверхности, а центрирование заготовки перед формовкой на формовочном прессе осуществляют по откалиброванной поверхности ступицы [1].

К недостатку этого способа относится то, что окончательное оформление ступицы осуществляется на калибровочном прессе после прокатки заготовки на колесопрокатном стане, в результате чего металл ступицы теряет температуру, а это приводит к образованию таких дефектов как невыполнение верхней части ступицы, к появлению дефектов в виде рванин, трещин, плен.

Кроме того, в результате формовки ступицы пуансоном на калибровочном прессе возникающие в металле центральной зоны заготовки напряжения вызывают его течение из ступицы в диск, что приводит к увеличению толщины диска у ступицы и искажению его конфигурации, т.е. к снижению точности размеров диска колеса. В дальнейшем такие колеса требуют ремонтной обточки по диску, что снижает технико-экономические показатели производства и ухудшает товарный вид продукции.

Известен также способ изготовления заготовок для цельнокатаных колес, включающий осадку исходной заготовки, разгонку ее пуансоном, центрирование на формовочном штампе, имеющем верхнюю и нижнюю части, и формовку заготовки горячей штамповкой, включающей формообразование подвижных пуансоном ступицы с полостью и перемычкой [2].

Недостатком этого способа является значительная трудоемкость, обусловленная тем, что в процессе формовки выполняют только обод, а диск затем прокатывают на стене, и, как следствие, пониженная производительность.

Технический результат обеспечиваемый изобретением, состоит в упрощении процесса при повышении качества изделий и производительности.

Это достигается тем, что в способе изготовления заготовок для цельнокатанных колес, включающем осадку исходной заготовки, разгонку ее пуансоном, центрирование на формовочном штампе, имеющем верхнюю и нижнюю части, и формовку заготовок горячей штамповкой, включающей формообразование подвижным пуансоном ступицы с полостью и перемычкой, формовку осуществляют в два этапа, на первом из которых перемещением верхней части формовочного штампа формообразуют обод и диск толщиной, равной толщине диска готового изделия, а второй этап, состоящий из упомянутого формообразования ступицы с полостью и перемычкой, ведут при фиксированном положении верхней части штампа относительно нижней его части.

На фиг. 1 показано промежуточное положение штампов при формовке диска заготовки; на фиг.2 - положение штампов по окончании операции формовки диска на окончательную толщину (первый этап); на фиг.3 - положение штампов и пуансона в конечный момент формообразования ступицы, полости ступицы и перемычки (второй этап).

На чертеже обозначено: нижняя часть 1 формовочного штампа, верхняя часть 2 формовочного штампа, заготовка 3, пуансон 4 для формовки ступицы; ступица 5, перемычка 6 ступицы, формовочное кольцо 7, регулируемый упор 8, нижняя плита 9, Р_а - усилие формовки диска; P_max - максимальное усилие основной траверсы пресса; Р - усилие формовки ступицы; Р_п - усилие распора штампов, P_r - гидростатическое давление металла на штампы; возникающее от давления пуансона; S - площадь, на которую действует гидростатическое давление; t_a - промежуточная толщина диска; t_k - конечная толщина диска.

Сущность способа заключается в следующем.

Нагретую до температуры деформирования заготовку после осадки и разгонки укладывают на нижнюю часть 1 формовочного штампа (фиг.1), центрируют ее, нажатием верхней части 2 формовочного штампа усилием Р_а осуществляют формирование заготовки 3 до толщины диска t_k, равной толщине диска готового изделия (фиг. 2). После этого движение верхней части 2 штампа прекращают и фиксируют его в данном положении относительно нижней части 1 формовочного штампа.

Далее усилием Р пуансона 4 производят формирование ступицы 5, полости ступицы и перемычки 6, причем в течение всего периода формообразования ступицы 5 верхнюю часть 2 штампа удерживают относительно нижней части 1, не изменяя размера толщины диска t_k.

После получения ступицы 5 пуансон 4 выводят из полости ступицы, производят подъем верхней части 2 штампа и удаление отформованной заготовки из-под пресса. Диск по толщине и ступицу по длине при этом получают требуемых размеров.

П р и м е р. При изготовлении железнодорожного цельнокатаного колеса диаметром 957 мм по ГОСТ 9036-88 нагретую до температуры 1260^оС исходную заготовку массой 470 кг и высотой 300 мм предварительно осаживали гладкими плитами на прессе усилием 20 МН, осаживали в технологическом кольце с последующей разгонкой пуансоном на прессе усилием 50 МН. Полученную заготовку диаметром 865 мм и высотой 110 мм центрировали на нижней части формовочного штампа пресса двойного действия усилием 90/20 МН, после чего основной траверсой с усилием 80 МН производили штамповку диска. Диаметр верхней и нижней частей формовочного штампа составлял 800 мм. При достижении толщины диска размера 25 мм у ступицы формовочное кольцо 7 опускалось на регулируемый упор 8. После касания формовочным кольцом этого упора все усилие, развиваемое гидроцилиндром основной траверсы пресса, равное 90 МН, воспринималось этим регулируемым упором.

Затем включали в работу в гидроцилиндр вспомогательной траверсы для формовки пуансоном ступицы. В процессе ее формообразования усилие на пуансоне составляло 7,5 МН. В связи с тем, что после формовки диска на основную траверсу воздействовали усилием 9 МН, которое больше усилия распора частей формовочного штампа ( 40 МН) от формовки ступицы, подъем верхней части формовочного штампа не происходит.

После оформления ступицы, которое определяли по моменту прекращения движения пуансона, производили последовательно сброс давления из гидроцилиндра вспомогательной траверсы, гидроцилиндра основной траверсы пресса, подъем пуансона, верхней части штампа и удаление отформованной заготовки из-под пресса. Затем на колесопрокатном стане производили докатку обода до внутреннего диаметра равного 813 мм, выкатку гребня и поверхности катания.