способ изготовления цельнокатаных колес

Формула изобретения

Способ изготовления цельнокатаных колес, включающий порезку металла на исходные заготовки дисковыми пилами, формовку заготовок и их прокатку, отличающийся тем, что порезку металла осуществляют при сохранении поля допуска на массу исходной заготовки со смещением этого поля на половину его величины в сторону минусового допуска, при этом формовку ступицы осуществляют по средним допускам, а прокатку обода на постоянные размеры его элементов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и направлено на совершенствование технологии изготовления изделий типа колес штамповкой и прокаткой.

Известен способ изготовления цельнокатаных колес, включающий порезку металла на исходные заготовки, формовку заготовок и их прокатку [1] При этом в качестве металла для порезки используют отлитые в изложницы конические слитки в сечении "ромашка". Способ является производительным, при порезке слитков на слиткоразрезных стенках за один цикл получают одновременно несколько (до 7) заготовок. В тоже время он не обеспечивает высокой точности размерных параметров готовых изделий, так как при этом получается разновес заготовок до 7-8% от их массы из-за неточности настройки слиткоразрезных станков, неодинаковой плотности металла слитка по его длине и др. Размеры обода (наружный диаметр) колес, изготовленных по известной технологии, имеют весьма большой допуск 950⁺¹⁴ мм.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому результату к данному объекту является способ изготовления цельнокатаных колес, включающий также порезку металла на исходные заготовки, их формовку и прокатку. При этом в качестве металла для порезки на мерные длины используют непрерывнолитые заготовки, а собственно порезку осуществляют дисковыми пилами [2] Такое решение задачи обеспечивает повышение точности размерных параметров колес за счет снижения разновеса исходных заготовок до уровня 1,5-2,0% от их массы. Это достигается тем, что непрерывнолитая заготовка имеет постоянный по длине диаметр и одинаковую плотность металла, а также более высокую точность порезки на пиле. Вместе с тем, по этому способу процесс формовки ведут с получением размеров ступицы на 2/3 допускаемого поля, а прокатку обода с переменными размерами его элементов в разных колесах. Это объясняется тем, что колеса, прокатанные из заготовок повышенной массы с плюсовыми допусками, имеют увеличенные размеры обода, а это влечет за собой повышенный расход металла при последующей механической обработке.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка способа изготовления цельнокатаных колес, обеспечивающего повышенную точность размерных параметров готовых изделий, влекущую за собой экономию металла.

Эта задача решается тем, что в способе изготовления цельнокатаных колес, включающем порезку металла на исходные заготовки дисковыми пилами, формовку заготовок и их прокатку, согласно изобретению порезку металла ведут, при сохранении поля допуска на массу исходной заготовки, со смещением этого поля на половину его величины в сторону минусового допуска, при этом формовку ступицы осуществляют по средним допускам, а прокатку обода на постоянные размеры его элементов.

Сущность способа заключается в следующем. Непрерывнолитую заготовку устанавливают на пиле холодной резки, на которой упор, регулирующий длину отрезаемой заготовки, устанавливают на средней величине минусового допуска. Отрезанные заготовки контрольно взвешивают и нагревают до температуры деформирования. В процессе формовки размеры ступицы выполняют со средними допусками готовых изделий, размеры диска 2/3 допуска (чтобы имелась возможность ремонта колес по диску по таким дефектам, как окалина, плены и пр. с учетом того, что диск механической обработке не подвергается). Последующую прокатку обода осуществляют с получением постоянных размеров его элементов со средними и минусовыми допусками. При последующей механической обработке обода и ступицы получается минимальный расход металла в стружку, а масса всего изделия в готовом состоянии соответствует массе изделия, подсчитанной по средним допускам по всем элементам, в том числе и диску (сдаточная масса).

Способ опробован в промышленных условиях на колесопрокатной линии Нижнетагильского меткомбината. Непрерывнолитая заготовка диаметром 430 мм устанавливалась на дисковой пиле диаметром 1600 мм штучной резки металла. Теоретически рассчитанная масса исходной заготовки для вагонных колес 957 мм по ГОСТ 9036 составляла 460 кг, длина заготовки 400 мм. По существующей технологии допуск на длину заготовки составлял 2 мм. По предлагаемому способу величину поля допуска 4 мм смещали на половину его величины, т.е. на 2 мм, в сторону минусового допуска соответствующей установкой упора пилы таким образом, чтобы длина заготовки получалась равной 400-4 мм. После порезки три заготовки из плавки (200 заготовок) взвешивали на контрольных весах. Масса при этом составила 460, 458, 458 кг. Затем поплавочно их нагревали в кольцевой печи до температуры 1260^oC, подвергали формовке с получением толщины диска у ступицы 27мм при номинале 24⁺⁴ мм и размеров ступицы длины 205 и диаметра 360 мм, полученных с учетом средних допусков на размеры готовых изделий. Прокатку обода вели на постоянные размеры его элементов, т.е. наружный диаметр 9682 и ширину обода 1382 мм для всех колес плавки.

Таким образом, изготовленные по настоящей технологии железнодорожные колеса имели массу, соответствующую сдаточным нормативам, т.е. рассчитанную по средним допускам, и с постоянными размерами обода. Это обеспечило экономию металла на заводе 7 кг на одном колесе, а постоянные размеры обода повышение срока службы колес в эксплуатации на 0,5%