способ изготовления профильных заготовок для осей подвижного состава

Формула изобретения

Способ изготовления профильных заготовок для осей подвижного состава, включающий изготовление из слитка черновой заготовки и последующее формирование ковкой профильной заготовки, отличающийся тем, что изготовление черновой заготовки производят ковкой в несколько проходов, при этом ковку при изготовлении черновой заготовки и ковку при формировании профильной заготовки осуществляют на ковочном прессе в четырехбойковом ковочном устройстве путем обжатия со сдвиговыми деформациями в поперечной плоскости заготовки при каждом единичном обжатии, единичные обжатия на первых трех проходах ковки при изготовлении черновой заготовки производят с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении, а при формировании профильной заготовки осуществляют четырехсторонние радиальные обжатия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении профильных заготовок для осей ходовой части подвижного состава железных дорог.

Известно формирование профильных заготовок ковкой в четырехбойковом ковочном устройстве путем четырехстороннего радиального обжатия со сдвиговыми деформациями в поперечной плоскости заготовки при каждом единичном обжатии [1].

Этот способ обеспечивает повышение качества металла.

Однако этот способ не обеспечивает получения профильных заготовок для осей ходовой части подвижного состава высокой точности.

Известен способ ковки слитков в четырехбойковом ковочном устройстве со сдвиговыми деформациями на ковочном прессе [2].

Данный способ также не обеспечивает получение точных профильных заготовок осей подвижного состава.

Известен также способ изготовления профильных заготовок для осей ходовой части подвижного состава, включающий изготовление черновых заготовок из слитков ковкой или прокаткой и последующее формирование профильных заготовок ковкой [3].

Данный способ обеспечивает получение профильных заготовок для осей подвижного состава с высоким качеством металла и с высокой точностью геометрических параметров.

Однако известный способ отличается низкой производительностью процесса.

В основу изобретения поставлена задача путем изменения схемы ковки с использованием специального четырехбойкового ковочного устройства обеспечить повышение производительности процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления профильных заготовок для осей подвижного состава, включающего изготовление из слитка черновой заготовки и последующее формирование ковкой профильной заготовки, новым является то, что изготовление черновой заготовки производят ковкой в несколько проходов, при этом ковку при изготовлении черновой заготовки и ковку при формировании профильной заготовки осуществляют на ковочном прессе в четырехбойковом ковочном устройстве путем обжатия со сдвиговыми деформациями в поперечной плоскости заготовки при каждом единичном обжатии, единичные обжатия на первых трех проходах ковки при изготовлении черновой заготовки производят с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении, а при формировании профильной заготовки осуществляют четырехсторонние радиальные обжатия.

Патентуемый способ осуществляют следующим образом.

Слиток круглого, квадратного или многогранного поперечного сечения нагревают до температуры деформации, подают на ковочный пресс, оснащенный четырехбойковым ковочным устройством, и куют в этом устройстве в несколько проходов путем обжатия со сдвиговыми деформациями в поперечной плоскости заготовки при каждом единичном обжатии. При этом на первых трех проходах при изготовлении черновой заготовки единичные обжатия производят с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении. После окончания этого этапа осуществляют формирование профильной заготовки путем обжатия участков заготовки в радиальном направлении в четырехбойковом ковочном устройстве.

При изготовлении черновой заготовки и при формировании профильной заготовки за счет четырехсторонних радиальных обжатий слитка и заготовки в четырехбойковом ковочном блоке обеспечивается интенсивная вытяжка металла и за счет этого повышается производительность процесса ковки. Изготавливать черновую заготовку и формировать профильную заготовку можно в одном четырехбойковом ковочном устройстве одним комплектом бойков с плоскими рабочими поверхностями. По другому варианту технологии профильную заготовку формируют во втором четырехбойковом ковочном устройстве вырезными бойками.

При изготовлении черновых заготовок в четырехбойковом ковочном устройстве единичные обжатия на первых трех проходах ковки производят с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении. Такая схема обжатий обеспечивает интенсивную деформационную проработку литой структуры слитка за счет потоков вытеснения между бойками и предписанных потоков металла в радиальных направлениях, создающих большие сдвиговые деформации в поперечном сечении заготовки. Полученную черновую заготовку проковывают в четырехбойковом ковочном устройстве на профильные заготовки для осей подвижного состава.

За счет черновой ковки слитка с интенсивными сдвиговыми деформациями, возникающими при единичных обжатиях с вытеснением металла между бойками, требуемое по ГОСТ 30272-96 качество металла обеспечивается при коэффициенте укова не менее 3. Изготовление профильных заготовок для осей подвижного состава с более малым по сравнению с известными способами коэффициентом вытяжки обеспечивает повышение производительности процесса ковки.

Пример. Исходный слиток восьмигранного поперечного сечения из осевой стали, имеющий средний размер поперечного сечения 390 мм, нагрели до температуры деформации и проковали его в четырехбойковом ковочном устройстве на гидравлическом ковочном прессе усилием 20 МН на черновую заготовку диаметром 250 мм.

При изготовлении черновой заготовки единичные обжатия на первых трех проходах ковки производили с вытеснением металла между бойками и последующим обжатием этих участков заготовки в радиальном направлении. После черновой ковки удалили прибыльную и донную части слитка, а полученную заготовку разрезали на мерные длины. Полученную черновую заготовку диаметром 250 мм нагрели до температуры ковки и проковали на гидравлическом ковочном прессе усилием 20 МН в четырехбойковом ковочном устройстве на профильную заготовку для оси подвижного состава. Коэффициент укова (K₁) при изготовлении черновой заготовки составил 2,43, а коэффициент укова (К₂) при формировании профильной заготовки - 1,3. Общий коэффициент укова (К) составил 3,16. Качество металла соответствовало требованиям ГОСТ30272-96.

Для сравнения по способу-прототипу изготовили такие же профильные заготовки из слитков с размерами поперечных сечений 390 мм и 555 мм.

В таблице приведены технологические параметры и производительность процесса при изготовлении профильных заготовок по патентуемому способу (опыты №№1-3) и способу-прототипу (опыты №№4,5).

Таблица
№ опыта	Изготовление черновой заготовки в ковочном устройстве с коэф. укова K1, един.	Изготовление профильной заготовки в ковочном устройстве с коэф. укова К2, един.	Общий коэф укова К, един.	Производительность процесса, един.	Примечание
1	2,43	1,3	3,16	2,3	Качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96
2	2,7	1,4	3,78	1,5	Качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96
3	3,9	1,64	6,4	1,2	Качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96
4 прототип			3,2	-	Качество металла не соответствует требованиям ГОСТ 30272-96
5 прототип	-	-	6,4	1	Качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96

Из данных таблицы следует, что при изготовлении профильных заготовок для осей подвижного состава по патентуемому способу по сравнению со способом-прототипом производительность процесса повышается в 1,2-2,3 раза. При этом качество металла соответствует требованиям ГОСТ 30272-96.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1407639, Кл. B 21 J 5/00, 1987 г.

2. Патент РФ №2006327, Кл. B 21 J 1/04, 1994 г.

3. ГОСТ 30272-96. Оси черновые (заготовки профильные) для подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия.