TCDD1100大直徑車輪熱成形工藝的研究

張磊　杜云崗　白恩澤

摘 要：TCDD1100車輪是我公司出口土耳其的產(chǎn)品，也是目前我公司出口產(chǎn)品中外徑最大的車輪。該車輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即輻板薄且較長(zhǎng)，車輪輪輞較重，熱成形金屬分布和流動(dòng)相對(duì)復(fù)雜。

關(guān)鍵詞：大直徑車輪；鍛軋成形；變形；熱成形

中圖分類號(hào)：U463.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0002-01

太原重工軌道交通設(shè)備有限公司是國(guó)內(nèi)唯一一家同時(shí)生產(chǎn)軌道交通用車輪、車軸和輪對(duì)的企業(yè)，是從事軌道交通移動(dòng)裝備用輪、軸和輪對(duì)等產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的專業(yè)化制造基地。公司產(chǎn)品覆蓋機(jī)、客、貨、動(dòng)、城規(guī)等全系列各種規(guī)格、型號(hào)的輪、軸和輪對(duì)。多年來(lái)，公司以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品服務(wù)于鐵路事業(yè)，積極與國(guó)內(nèi)外著名的公司合作，在同行業(yè)中享有很高的聲譽(yù)。TCDD1100車輪結(jié)構(gòu)工藝性差，對(duì)機(jī)械性能（特別是60 mm斷面硬度、低溫沖擊等）和機(jī)加工精度等都有較高的要求，在鍛軋成形、熱處理和機(jī)加工等環(huán)節(jié)都不同程度地存在問(wèn)題和困難。

1 車輪熱成型工藝方案的制訂

針對(duì)該車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制訂相關(guān)的方案，并查閱了φ1250機(jī)車輪、葉輪和MLXYφ1016車輪成形時(shí)的坯料分布、成形外徑、鐓粗高度、軋制量和熱處理變形量等參數(shù)，制訂了如下方案：①考慮到車輪的外徑尺寸較大，可能會(huì)產(chǎn)生較大的偏心量，所以，決定在輪轂側(cè)面單邊留15 mm余量。沖孔尺寸為φ145，將法蘭加厚，確保在產(chǎn)生較大偏心量的情況下不會(huì)影響車輪的后續(xù)加工，如圖1所示。②考慮該車輪輪輞重量大，且為“波”形輻板，熱處理會(huì)產(chǎn)生較大變形，同時(shí)，參考了土耳其920車輪和MLXY1016車輪模具的設(shè)計(jì)方案，決定在理論變形的基礎(chǔ)上將輪轂和靠近輪轂一側(cè)的輻板整體向車輪內(nèi)側(cè)下移6 mm，并將內(nèi)、外側(cè)輻板最高點(diǎn)的圓弧以大圓弧過(guò)渡，確保熱處理變形后鍛件各部分余量分布均勻，具體如圖2所示。③在6 000 t水壓機(jī)成形環(huán)節(jié)，環(huán)形加熱爐加熱二段、均熱段在車輪連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，加熱溫度執(zhí)行上限，要確保坯料加熱時(shí)間和均勻性，并要保證高泵站壓力處于27～28 MPa之間。具體的成形方案是：軋制量為90 mm時(shí)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的成形模、鐓粗板。因?yàn)檐堉屏枯^大，所以，為了防止軋制時(shí)出現(xiàn)折皮，預(yù)先制備了兩種形式的成形環(huán)，即有輪緣和無(wú)輪緣，如圖3所示。

采用上述方案，公司首次投料為36件車輪進(jìn)行小批量試制。其中，采用帶輪緣成形環(huán)，將鐓粗高度調(diào)整至152 mm時(shí)，輪轂和輪輞金屬填充飽滿，沖孔、軋制和壓彎等工序均未發(fā)生異常情況。通過(guò)對(duì)熱鍛件進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)其尺寸都在要求的范圍內(nèi)，外形尺寸也比較理想。對(duì)冷態(tài)毛坯車輪進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)除了輻板偏厚、外輻距偏小外，其余尺寸都比較理想。這說(shuō)明，模具的設(shè)計(jì)是較為合理的。

2 結(jié)論

按照本文制訂的鍛軋和熱處理工藝，TCDD 1100大直徑車輪共生產(chǎn)了500件，全部一次生產(chǎn)合格。這為公司今后生產(chǎn)較大輪型的車輪積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，更為重要的是提高了產(chǎn)品檔次，增加了市場(chǎng)份額。

作者簡(jiǎn)介：張磊（1983—），男，學(xué)士，主要從事火車車輪生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)方面的工作。

〔編輯：白潔〕

Abstract： TCDDΦ1100 wheel is our export products in Turkey， also the largest outer diameter wheel for outlet. The wheel has complex structure. The spoke is a long but thin and the wheel rim is heavier. While hot rolling forming， metal distribution and flow is relatively complicated.

Key words： large diameter wheels； wrought forming； deformation； thermoforming

摘 要：TCDD1100車輪是我公司出口土耳其的產(chǎn)品，也是目前我公司出口產(chǎn)品中外徑最大的車輪。該車輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即輻板薄且較長(zhǎng)，車輪輪輞較重，熱成形金屬分布和流動(dòng)相對(duì)復(fù)雜。

關(guān)鍵詞：大直徑車輪；鍛軋成形；變形；熱成形

中圖分類號(hào)：U463.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0002-01

太原重工軌道交通設(shè)備有限公司是國(guó)內(nèi)唯一一家同時(shí)生產(chǎn)軌道交通用車輪、車軸和輪對(duì)的企業(yè)，是從事軌道交通移動(dòng)裝備用輪、軸和輪對(duì)等產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的專業(yè)化制造基地。公司產(chǎn)品覆蓋機(jī)、客、貨、動(dòng)、城規(guī)等全系列各種規(guī)格、型號(hào)的輪、軸和輪對(duì)。多年來(lái)，公司以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品服務(wù)于鐵路事業(yè)，積極與國(guó)內(nèi)外著名的公司合作，在同行業(yè)中享有很高的聲譽(yù)。TCDD1100車輪結(jié)構(gòu)工藝性差，對(duì)機(jī)械性能（特別是60 mm斷面硬度、低溫沖擊等）和機(jī)加工精度等都有較高的要求，在鍛軋成形、熱處理和機(jī)加工等環(huán)節(jié)都不同程度地存在問(wèn)題和困難。

1 車輪熱成型工藝方案的制訂

針對(duì)該車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制訂相關(guān)的方案，并查閱了φ1250機(jī)車輪、葉輪和MLXYφ1016車輪成形時(shí)的坯料分布、成形外徑、鐓粗高度、軋制量和熱處理變形量等參數(shù)，制訂了如下方案：①考慮到車輪的外徑尺寸較大，可能會(huì)產(chǎn)生較大的偏心量，所以，決定在輪轂側(cè)面單邊留15 mm余量。沖孔尺寸為φ145，將法蘭加厚，確保在產(chǎn)生較大偏心量的情況下不會(huì)影響車輪的后續(xù)加工，如圖1所示。②考慮該車輪輪輞重量大，且為“波”形輻板，熱處理會(huì)產(chǎn)生較大變形，同時(shí)，參考了土耳其920車輪和MLXY1016車輪模具的設(shè)計(jì)方案，決定在理論變形的基礎(chǔ)上將輪轂和靠近輪轂一側(cè)的輻板整體向車輪內(nèi)側(cè)下移6 mm，并將內(nèi)、外側(cè)輻板最高點(diǎn)的圓弧以大圓弧過(guò)渡，確保熱處理變形后鍛件各部分余量分布均勻，具體如圖2所示。③在6 000 t水壓機(jī)成形環(huán)節(jié)，環(huán)形加熱爐加熱二段、均熱段在車輪連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，加熱溫度執(zhí)行上限，要確保坯料加熱時(shí)間和均勻性，并要保證高泵站壓力處于27～28 MPa之間。具體的成形方案是：軋制量為90 mm時(shí)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的成形模、鐓粗板。因?yàn)檐堉屏枯^大，所以，為了防止軋制時(shí)出現(xiàn)折皮，預(yù)先制備了兩種形式的成形環(huán)，即有輪緣和無(wú)輪緣，如圖3所示。

采用上述方案，公司首次投料為36件車輪進(jìn)行小批量試制。其中，采用帶輪緣成形環(huán)，將鐓粗高度調(diào)整至152 mm時(shí)，輪轂和輪輞金屬填充飽滿，沖孔、軋制和壓彎等工序均未發(fā)生異常情況。通過(guò)對(duì)熱鍛件進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)其尺寸都在要求的范圍內(nèi)，外形尺寸也比較理想。對(duì)冷態(tài)毛坯車輪進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)除了輻板偏厚、外輻距偏小外，其余尺寸都比較理想。這說(shuō)明，模具的設(shè)計(jì)是較為合理的。

2 結(jié)論

按照本文制訂的鍛軋和熱處理工藝，TCDD 1100大直徑車輪共生產(chǎn)了500件，全部一次生產(chǎn)合格。這為公司今后生產(chǎn)較大輪型的車輪積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，更為重要的是提高了產(chǎn)品檔次，增加了市場(chǎng)份額。

作者簡(jiǎn)介：張磊（1983—），男，學(xué)士，主要從事火車車輪生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)方面的工作。

〔編輯：白潔〕

Abstract： TCDDΦ1100 wheel is our export products in Turkey， also the largest outer diameter wheel for outlet. The wheel has complex structure. The spoke is a long but thin and the wheel rim is heavier. While hot rolling forming， metal distribution and flow is relatively complicated.

Key words： large diameter wheels； wrought forming； deformation； thermoforming

摘 要：TCDD1100車輪是我公司出口土耳其的產(chǎn)品，也是目前我公司出口產(chǎn)品中外徑最大的車輪。該車輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，即輻板薄且較長(zhǎng)，車輪輪輞較重，熱成形金屬分布和流動(dòng)相對(duì)復(fù)雜。

關(guān)鍵詞：大直徑車輪；鍛軋成形；變形；熱成形

中圖分類號(hào)：U463.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）14-0002-01

太原重工軌道交通設(shè)備有限公司是國(guó)內(nèi)唯一一家同時(shí)生產(chǎn)軌道交通用車輪、車軸和輪對(duì)的企業(yè)，是從事軌道交通移動(dòng)裝備用輪、軸和輪對(duì)等產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的專業(yè)化制造基地。公司產(chǎn)品覆蓋機(jī)、客、貨、動(dòng)、城規(guī)等全系列各種規(guī)格、型號(hào)的輪、軸和輪對(duì)。多年來(lái)，公司以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品服務(wù)于鐵路事業(yè)，積極與國(guó)內(nèi)外著名的公司合作，在同行業(yè)中享有很高的聲譽(yù)。TCDD1100車輪結(jié)構(gòu)工藝性差，對(duì)機(jī)械性能（特別是60 mm斷面硬度、低溫沖擊等）和機(jī)加工精度等都有較高的要求，在鍛軋成形、熱處理和機(jī)加工等環(huán)節(jié)都不同程度地存在問(wèn)題和困難。

1 車輪熱成型工藝方案的制訂

針對(duì)該車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制訂相關(guān)的方案，并查閱了φ1250機(jī)車輪、葉輪和MLXYφ1016車輪成形時(shí)的坯料分布、成形外徑、鐓粗高度、軋制量和熱處理變形量等參數(shù)，制訂了如下方案：①考慮到車輪的外徑尺寸較大，可能會(huì)產(chǎn)生較大的偏心量，所以，決定在輪轂側(cè)面單邊留15 mm余量。沖孔尺寸為φ145，將法蘭加厚，確保在產(chǎn)生較大偏心量的情況下不會(huì)影響車輪的后續(xù)加工，如圖1所示。②考慮該車輪輪輞重量大，且為“波”形輻板，熱處理會(huì)產(chǎn)生較大變形，同時(shí)，參考了土耳其920車輪和MLXY1016車輪模具的設(shè)計(jì)方案，決定在理論變形的基礎(chǔ)上將輪轂和靠近輪轂一側(cè)的輻板整體向車輪內(nèi)側(cè)下移6 mm，并將內(nèi)、外側(cè)輻板最高點(diǎn)的圓弧以大圓弧過(guò)渡，確保熱處理變形后鍛件各部分余量分布均勻，具體如圖2所示。③在6 000 t水壓機(jī)成形環(huán)節(jié)，環(huán)形加熱爐加熱二段、均熱段在車輪連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，加熱溫度執(zhí)行上限，要確保坯料加熱時(shí)間和均勻性，并要保證高泵站壓力處于27～28 MPa之間。具體的成形方案是：軋制量為90 mm時(shí)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的成形模、鐓粗板。因?yàn)檐堉屏枯^大，所以，為了防止軋制時(shí)出現(xiàn)折皮，預(yù)先制備了兩種形式的成形環(huán)，即有輪緣和無(wú)輪緣，如圖3所示。

采用上述方案，公司首次投料為36件車輪進(jìn)行小批量試制。其中，采用帶輪緣成形環(huán)，將鐓粗高度調(diào)整至152 mm時(shí)，輪轂和輪輞金屬填充飽滿，沖孔、軋制和壓彎等工序均未發(fā)生異常情況。通過(guò)對(duì)熱鍛件進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)其尺寸都在要求的范圍內(nèi)，外形尺寸也比較理想。對(duì)冷態(tài)毛坯車輪進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)除了輻板偏厚、外輻距偏小外，其余尺寸都比較理想。這說(shuō)明，模具的設(shè)計(jì)是較為合理的。

2 結(jié)論

按照本文制訂的鍛軋和熱處理工藝，TCDD 1100大直徑車輪共生產(chǎn)了500件，全部一次生產(chǎn)合格。這為公司今后生產(chǎn)較大輪型的車輪積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，更為重要的是提高了產(chǎn)品檔次，增加了市場(chǎng)份額。

作者簡(jiǎn)介：張磊（1983—），男，學(xué)士，主要從事火車車輪生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)方面的工作。

〔編輯：白潔〕

Abstract： TCDDΦ1100 wheel is our export products in Turkey， also the largest outer diameter wheel for outlet. The wheel has complex structure. The spoke is a long but thin and the wheel rim is heavier. While hot rolling forming， metal distribution and flow is relatively complicated.

Key words： large diameter wheels； wrought forming； deformation； thermoforming