способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес

Формула изобретения

1. Способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес при наличии разновеса исходных заготовок и рассеивания диаметров черновых колес, включающий осадку заготовки в плавающем калибровочном кольце, последующую разгонку пуансоном, формовку, прокатку и обточку, отличающийся тем, что толщину диска чернового колеса регулируют пропорционально массе заготовки, причем на стадии формовки путем изменения величины разгонки обратно пропорционально ее массе, а на стадии прокатки путем регулирования раствора между верхним и нижним эджерными валками.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходным параметром для регулирования толщины диска чернового колеса является высота заготовки после ее осадки в плавающем калибровочном кольце.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину диска у обода регулируют путем изменения положения верхнего эджерного валка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии изготовления цельнокатаных железнодорожных колес.

Известен способ изготовления железнодорожных колес методом штамповки [1] . Этот способ позволяет обеспечить высокую точность изделия по геометрии, вместо с тем применение данного способа затруднено из-за необходимости использования мощного прессового оборудования (более 30000 т.с.) Этот способ неприменим при наличии существенного разновеса заготовок.

Наиболее близким по сути к предлагаемому способу является способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес из исходных заготовок с разновесом до 30 кг [2], включающий осадку заготовок в плавающем калибровочном кольце, разгонку пуансоном и прокатку.

При использовании известного способа разгонку заготовки пуансоном осуществляют на постоянную величину. Это обеспечивает стабильную толщину диска при диаметре обода черновых колес по поверхности катания 955-985 мм. Основным недостатком способа является необходимость обточки поверхностного слоя обода со съемом стружки до 10 мм и более. Это приводит к снижению производительности работы на операции отделки колес, преждевременному износу колесообрабатывающих станков, а также к удалению наиболее прочного и качественного поверхностного слоя колеса.

Задачей изобретения является разработка способа изготовления цельнокатаных железнодорожных колес, обеспечивающего снижение рассеяния диаметров черновых колес более чем в два раза в условиях разновеса заготовок до 35 кг.

Технический результат достигается тем, что толщину диска чернового колеса регулируют пропорционально массе заготовки, причем, на стадии формовки путем изменения величины разгонки обратно пропорциональное ее массе, а на стадии прокатки путем регулирования раствора между верхним и нижним эджерными валками, при этом, исходным параметром для регулирования толщины диска чернового колеса является высота заготовки после ее осадки в плавающем калибровочном кольце, а толщину диска у обода регулируют путем изменения положения верхнего эджерного валка.

Снижение рассеяния диаметров черновых колес по поверхности катания в условиях разновеса заготовок до 35 кг позволит повысить пропускную способность отделения отделки колес за счет уменьшения в два раза съема стружки при технологической обточке.

Регулирование толщины диска чернового колеса на стадии формовки предлагается осуществить путем изменения величины разгонки заготовки, поскольку назначение этой технологической операции заключается в распределении массы заготовки между сбодом и ступицей. С увеличением массы заготовки по сравнению с номинальным значением разгонку уменьшают. Это приводит к увеличению толщины диска отформованной заготовки и, соответственно, уменьшению диаметра чернового колеса по поверхности катания. При снижении массы заготовки по сравнению с номинальным значением разгонку увеличивают, при этом уменьшается толщина диска и увеличивается наружный диаметр чернового колеса. Таким образом, регулирующая роль разгонки заключается в том, что ее величина обратно пропорциональна массе исходной заготовки.

Исходным параметром для регулирования толщины диска чернового колеса является высота заготовки после ее осадки в плавающем калибровочном кольце. В данном случае с высокой заготовки идентифицируется ее масса. При разновесе заготовок в пределах 35 кг высота заготовки, осаженной в кольце, находится в пределах 110-118 мм.

Необходимым условием для регулирования толщины диска в зависимости от высоты осаженной заготовки является постоянство давления при осадке заготовки в кольце и последующей ее формовке.

Для предотвращения образования уступа при переходе от отформованной к прокатанной части диска (поскольку толщина диска отформованной заготовки будет варьироваться в пределах 24-30 мм) предлагается регулировать толщину диска у обода за счет изменения положения верхнего эджерного валка по отношению к нижнему эджерному валку. Регулирование толщины диска у ступицы и у обода предлагается осуществлять в интервале 24-30 и 19-24 мм соответственно. С увеличением толщины диска величину разгонки уменьшают с 53 до 47 мм.

На чертеже представлено изменение толщины диска и диаметра чернового колеса по поверхности катания в зависимости от массы заготовки и величины разгонки.

Для промышленного опробирования способа изготовления цельнокатаных железнодорожных колес в условиях колесопрокатного цеха АО Выксунский металлургический завод были отобраны 9 заготовок массой 455, 470 и 490 кг при три заготовки в каждой группе. Заготовки нагревали до температуры 1250^oC, затем деформировали по технологической схеме: предварительная осадка на прессе 2000 т. с. между плоскими плитами до высоты 150 мм, окончательная осадка в плавающем калибровочном кольце на прессе 5000 т.с. до высоты 110, 113,5 и 118 мм, разгонка заготовок пуансоном на величину 53, 50 и 47 мм. соответственно. Формовка заготовки на прессе 1000 т.с. с оформлением диска толщиной 24, 26,5 и 30 мм, соответственно, раскатка диска и прокатка обода в колесопрокатном стане с оформлением толщины диска у обода соответственно 19, 21 и 245 мм. Осадку заготовки в плавающем калибровочном кольце и формовку производили при постоянном давлении, соответствующем 3900 и 7800 т.с. Диаметр черновых колес по поверхности катания соответственно в легкой, средней и тяжелой группах заготовок составил 966, 969 и 973 мм. При технологической обточке колес съем стружки по группам составил соответственно 4, 4,5 и 5 мм.

Для сравнения по технологии прототипа было прокатано 9 заготовок массой 455, 470 и 490 кг по 3 заготовки в легкой, средней и тяжелой группах. Последовательность технологических операций при деформировании по предлагаемому и сравнительному способу была идентичной. При изготовлении колес по технологии прототипа разгонку осуществляли на постоянную величину, при этом диаметр колеса по поверхности катания составил соответственно 967, 972 и 985 мм при толщине диска у ступицы 25 мм и у обода 19,8 мм. Съем стружки при технологической обточке тяжелой группы заготовок составил 10,5 мм на сторону. Это привело к необходимости проведения ремонтной обточки по поверхности катания. В легкой и средней группах съем стружки на сторону составил соответственно 4 и 5 мм. Как следует из приведенных данных, регулирование величины разгонки позволяет стабилизировать диаметр колеса по поверхности катания независимо от массы заготовки.

Предлагаемый способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес позволяет повысить пропускную способность отделения механической обработки, уменьшить износ станков и стабилизировать технологию механической обработки колес.

Литература.

1. Бибик Г.А., Иоффе А.М., Праздников А.В., Староселецкий М.И. "Производство железнодорожных колес"., М. Металлургия, 1982, с. 64.

2. Технологическая инструкция по производству цельнокатаных железнодорожных колес и центров. ТИ 153К-69-95. (Выкса, 1995).