TCDD1100大直径车轮热成形工艺的研究
2014-09-17张磊杜云岗白恩泽
张磊 杜云岗 白恩泽
摘 要：TCDD1100车轮是我公司出口土耳其的产品，也是目前我公司出口产品中外径最大的车轮。该车轮结构复杂，即辐板薄且较长，车轮轮辋较重，热成形金属分布和流动相对复杂。
关键词：大直径车轮；锻轧成形；变形；热成形
中图分类号：U463.34 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0002-01
太原重工轨道交通设备有限公司是国内唯一一家同时生产轨道交通用车轮、车轴和轮对的企业，是从事轨道交通移动装备用轮、轴和轮对等产品的研发、设计、生产、销售和服务的专业化制造基地。公司产品覆盖机、客、货、动、城规等全系列各种规格、型号的轮、轴和轮对。多年来，公司以优质的产品服务于铁路事业，积极与国内外著名的公司合作，在同行业中享有很高的声誉。TCDD1100车轮结构工艺性差，对机械性能（特别是60 mm断面硬度、低温冲击等）和机加工精度等都有较高的要求，在锻轧成形、热处理和机加工等环节都不同程度地存在问题和困难。
1 车轮热成型工艺方案的制订
针对该车轮的结构特点制订相关的方案，并查阅了φ1250机车轮、叶轮和MLXYφ1016车轮成形时的坯料分布、成形外径、镦粗高度、轧制量和热处理变形量等参数，制订了如下方案：①考虑到车轮的外径尺寸较大，可能会产生较大的偏心量，所以，决定在轮毂侧面单边留15 mm余量。冲孔尺寸为φ145，将法兰加厚，确保在产生较大偏心量的情况下不会影响车轮的后续加工，如图1所示。②考虑该车轮轮辋重量大，且为“波”形辐板，热处理会产生较大变形，同时，参考了土耳其920车轮和MLXY1016车轮模具的设计方案，决定在理论变形的基础上将轮毂和靠近轮毂一侧的辐板整体向车轮内侧下移6 mm，并将内、外侧辐板最高点的圆弧以大圆弧过渡，确保热处理变形后锻件各部分余量分布均匀，具体如图2所示。③在6 000 t水压机成形环节，环形加热炉加热二段、均热段在车轮连续生产时，加热温度执行上限，要确保坯料加热时间和均匀性，并要保证高泵站压力处于27～28 MPa之间。具体的成形方案是：轧制量为90 mm时，设计相应的成形模、镦粗板。因为轧制量较大，所以，为了防止轧制时出现折皮，预先制备了两种形式的成形环，即有轮缘和无轮缘，如图3所示。
采用上述方案，公司首次投料为36件车轮进行小批量试制。其中，采用带轮缘成形环，将镦粗高度调整至152 mm时，轮毂和轮辋金属填充饱满，冲孔、轧制和压弯等工序均未发生异常情况。通过对热锻件进行测量，确认其尺寸都在要求的范围内，外形尺寸也比较理想。对冷态毛坯车轮进行测量，发现除了辐板偏厚、外辐距偏小外，其余尺寸都比较理想。这说明，模具的设计是较为合理的。
2 结论
按照本文制订的锻轧和热处理工艺，TCDD 1100大直径车轮共生产了500件，全部一次生产合格。这为公司今后生产较大轮型的车轮积累了宝贵的经验，更为重要的是提高了产品档次，增加了市场份额。
作者简介：张磊（1983—），男，学士，主要从事火车车轮生产工艺设计方面的工作。
〔编辑：白洁〕
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车轮是我公司出口土耳其的产品，也是目前我公司出口产品中外径最大的车轮。该车轮结构复杂，即辐板薄且较长，车轮轮辋较重，热成形金属分布和流动相对复杂。
关键词：大直径车轮；锻轧成形；变形；热成形
中图分类号：U463.34 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0002-01
太原重工轨道交通设备有限公司是国内唯一一家同时生产轨道交通用车轮、车轴和轮对的企业，是从事轨道交通移动装备用轮、轴和轮对等产品的研发、设计、生产、销售和服务的专业化制造基地。公司产品覆盖机、客、货、动、城规等全系列各种规格、型号的轮、轴和轮对。多年来，公司以优质的产品服务于铁路事业，积极与国内外著名的公司合作，在同行业中享有很高的声誉。TCDD1100车轮结构工艺性差，对机械性能（特别是60 mm断面硬度、低温冲击等）和机加工精度等都有较高的要求，在锻轧成形、热处理和机加工等环节都不同程度地存在问题和困难。
1 车轮热成型工艺方案的制订
针对该车轮的结构特点制订相关的方案，并查阅了φ1250机车轮、叶轮和MLXYφ1016车轮成形时的坯料分布、成形外径、镦粗高度、轧制量和热处理变形量等参数，制订了如下方案：①考虑到车轮的外径尺寸较大，可能会产生较大的偏心量，所以，决定在轮毂侧面单边留15 mm余量。冲孔尺寸为φ145，将法兰加厚，确保在产生较大偏心量的情况下不会影响车轮的后续加工，如图1所示。②考虑该车轮轮辋重量大，且为“波”形辐板，热处理会产生较大变形，同时，参考了土耳其920车轮和MLXY1016车轮模具的设计方案，决定在理论变形的基础上将轮毂和靠近轮毂一侧的辐板整体向车轮内侧下移6 mm，并将内、外侧辐板最高点的圆弧以大圆弧过渡，确保热处理变形后锻件各部分余量分布均匀，具体如图2所示。③在6 000 t水压机成形环节，环形加热炉加热二段、均热段在车轮连续生产时，加热温度执行上限，要确保坯料加热时间和均匀性，并要保证高泵站压力处于27～28 MPa之间。具体的成形方案是：轧制量为90 mm时，设计相应的成形模、镦粗板。因为轧制量较大，所以，为了防止轧制时出现折皮，预先制备了两种形式的成形环，即有轮缘和无轮缘，如图3所示。
采用上述方案，公司首次投料为36件车轮进行小批量试制。其中，采用带轮缘成形环，将镦粗高度调整至152 mm时，轮毂和轮辋金属填充饱满，冲孔、轧制和压弯等工序均未发生异常情况。通过对热锻件进行测量，确认其尺寸都在要求的范围内，外形尺寸也比较理想。对冷态毛坯车轮进行测量，发现除了辐板偏厚、外辐距偏小外，其余尺寸都比较理想。这说明，模具的设计是较为合理的。
2 结论
按照本文制订的锻轧和热处理工艺，TCDD 1100大直径车轮共生产了500件，全部一次生产合格。这为公司今后生产较大轮型的车轮积累了宝贵的经验，更为重要的是提高了产品档次，增加了市场份额。
作者简介：张磊（1983—），男，学士，主要从事火车车轮生产工艺设计方面的工作。
〔编辑：白洁〕
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车轮是我公司出口土耳其的产品，也是目前我公司出口产品中外径最大的车轮。该车轮结构复杂，即辐板薄且较长，车轮轮辋较重，热成形金属分布和流动相对复杂。
关键词：大直径车轮；锻轧成形；变形；热成形
中图分类号：U463.34 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0002-01
太原重工轨道交通设备有限公司是国内唯一一家同时生产轨道交通用车轮、车轴和轮对的企业，是从事轨道交通移动装备用轮、轴和轮对等产品的研发、设计、生产、销售和服务的专业化制造基地。公司产品覆盖机、客、货、动、城规等全系列各种规格、型号的轮、轴和轮对。多年来，公司以优质的产品服务于铁路事业，积极与国内外著名的公司合作，在同行业中享有很高的声誉。TCDD1100车轮结构工艺性差，对机械性能（特别是60 mm断面硬度、低温冲击等）和机加工精度等都有较高的要求，在锻轧成形、热处理和机加工等环节都不同程度地存在问题和困难。
1 车轮热成型工艺方案的制订
针对该车轮的结构特点制订相关的方案，并查阅了φ1250机车轮、叶轮和MLXYφ1016车轮成形时的坯料分布、成形外径、镦粗高度、轧制量和热处理变形量等参数，制订了如下方案：①考虑到车轮的外径尺寸较大，可能会产生较大的偏心量，所以，决定在轮毂侧面单边留15 mm余量。冲孔尺寸为φ145，将法兰加厚，确保在产生较大偏心量的情况下不会影响车轮的后续加工，如图1所示。②考虑该车轮轮辋重量大，且为“波”形辐板，热处理会产生较大变形，同时，参考了土耳其920车轮和MLXY1016车轮模具的设计方案，决定在理论变形的基础上将轮毂和靠近轮毂一侧的辐板整体向车轮内侧下移6 mm，并将内、外侧辐板最高点的圆弧以大圆弧过渡，确保热处理变形后锻件各部分余量分布均匀，具体如图2所示。③在6 000 t水压机成形环节，环形加热炉加热二段、均热段在车轮连续生产时，加热温度执行上限，要确保坯料加热时间和均匀性，并要保证高泵站压力处于27～28 MPa之间。具体的成形方案是：轧制量为90 mm时，设计相应的成形模、镦粗板。因为轧制量较大，所以，为了防止轧制时出现折皮，预先制备了两种形式的成形环，即有轮缘和无轮缘，如图3所示。
采用上述方案，公司首次投料为36件车轮进行小批量试制。其中，采用带轮缘成形环，将镦粗高度调整至152 mm时，轮毂和轮辋金属填充饱满，冲孔、轧制和压弯等工序均未发生异常情况。通过对热锻件进行测量，确认其尺寸都在要求的范围内，外形尺寸也比较理想。对冷态毛坯车轮进行测量，发现除了辐板偏厚、外辐距偏小外，其余尺寸都比较理想。这说明，模具的设计是较为合理的。
2 结论
按照本文制订的锻轧和热处理工艺，TCDD 1100大直径车轮共生产了500件，全部一次生产合格。这为公司今后生产较大轮型的车轮积累了宝贵的经验，更为重要的是提高了产品档次，增加了市场份额。
作者简介：张磊（1983—），男，学士，主要从事火车车轮生产工艺设计方面的工作。
〔编辑：白洁〕
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
