專利名稱：一種高速機車空心車軸及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速機車使用的空心車軸及制作方法，屬于機車車軸技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了滿足當(dāng)前國民經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，高速機車運行速度也越來越快，相應(yīng)的高速機車結(jié)構(gòu)也需要不斷優(yōu)化。當(dāng)前高速機車用車軸普遍采用實心軸結(jié)構(gòu)，雖然這種結(jié)構(gòu)制作加工非常方便，但車軸應(yīng)力在截面上的分布是不均勻的，越接近表面就越大，而在中心的應(yīng)力很小。在當(dāng)前制造水平及工藝措施下，對所有零部件的細小結(jié)構(gòu)都應(yīng)減小質(zhì)量。為了減輕簧下重量對機車車輛和線路的有害影響，車軸結(jié)構(gòu)也急需改進。同時，隨著我國對能源消耗和環(huán)境影響的要求不斷提高，鋼材的生產(chǎn)成本逐漸增加，而車軸專用材料的有效利用率，同樣急需提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高速機車用空心車軸及制作工藝，這種空心車軸不僅減輕簧下重量對機車車輛和線路的有害影響，同時可以提高車軸專用材料的有效利用率，可節(jié)省材料10%-15%左右。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
一種高速機車空心車軸，它的車軸體為空心圓柱體，車軸體的兩端有密封端蓋，密封端蓋由緊定螺栓固定在車軸體的兩端面上。上述高速機車用空心車軸，所述車軸體的空心圓柱體的內(nèi)腔直徑為等徑。上述高速機車用空心車軸，所述車軸體的空心圓柱體的內(nèi)腔直徑為不等徑，空心圓柱體內(nèi)腔的兩端部分的直徑小于中間部分的直徑。一種高速機車空心車軸的制作方法，空心車軸材質(zhì)為40Cr、或35CrMo、或42CrMo、或27SiMn、或35SiMn、或35CrMnSi合金鋼，采用以下步驟:
1.工件端部或整體用加熱線圈加熱到鍛造溫度，40Cr、27SiMn和35SiMn材質(zhì)加熱為1050-11500C , 35CrMo,42CrMo 和 35CrMnSi 材質(zhì)加熱為 1000-1100°C ；
2.再利用鍛壓機，將毛坯料用模具擠壓鐓粗成型，將工件端部的內(nèi)徑縮小，外徑增大；
3.擠壓鐓粗成型后，留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔浚?br> 4.采用車加工機床對毛坯粗車；
5.通過專用設(shè)備熱處理，對工件進行調(diào)質(zhì)處理；
6.完成熱處理后，采用精車加工機床對半成品精車，經(jīng)過磨床磨削加工后，使工件達到使用要求；
7.對空心車軸內(nèi)外表面，采用專用設(shè)備進行除銹處理，內(nèi)外表面經(jīng)過防腐處理；
8.在車軸兩端加裝密封蓋。上述高速機車空心車軸的制作方法，空心車軸的熱處理參數(shù)如下:
淬火溫度為820-870度； 保溫時間為1.5-3.5小時；
淬火介質(zhì)為5%—15%的NaCl溶液或清水(使用溫度在20-60°C)；
回火溫度為450-670度；
保溫時間為1.5-4小時。本發(fā)明的有益之處是:
本發(fā)明采用合金鋼材的空心軸料或圓管制作，內(nèi)腔直徑隨結(jié)構(gòu)變化為等徑或不等徑，車軸體兩端加裝端蓋密封，車軸體經(jīng)過熱處理工藝，提高了整體力學(xué)性能。與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，本發(fā)明既能滿足高速機車對車軸的使用要求，又可以減輕簧下重量對機車車輛和線路的有害影響，提高了車軸專用材料的有效利用率，降低了成本，節(jié)約了資源，減少了環(huán)境污染。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是發(fā)明本的等徑結(jié)構(gòu)示意 圖3是發(fā)明本的不等徑結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明的側(cè)視 圖5是本發(fā)明的熱處理工藝圖。圖中標記如下:車軸體1、密封端蓋2、緊定螺栓3。
具體實施例方式本發(fā)明采用合金鋼材質(zhì)，車軸體I為空心圓柱體，車軸體I的兩端有密封端蓋2，密封端蓋2由緊定螺栓3固定在車軸體I的兩端面上。圖中顯示，本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)是采用空心軸料或圓管加工，端部采用模具擠壓成型，空心圓柱體內(nèi)腔直徑不隨結(jié)構(gòu)變化。圖中顯示，本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)是采用空心軸料或圓管，端部采用模具擠壓、收口等成型，空心圓柱體內(nèi)腔直徑隨結(jié)構(gòu)變化，空心圓柱體內(nèi)腔的兩端部分的直徑小于中間部分的直徑。本發(fā)明的空心車軸的制作方法如下:
空心車軸材質(zhì)為40Cr、或35CrMo、或42CrMo、或27SiMn、或35SiMn、或35CrMnSi合金鋼，其成分按照GB/T3077-1999規(guī)范。制作空心車軸采用以下步驟:
1.工件端部或整體用加熱線圈加熱到鍛造溫度，40Cr、27SiMn和35SiMn材質(zhì)加熱為1050-1150°C，35CrMo、42CrMo 和 35CrMnSi 材質(zhì)加熱為 1000-1100°C ；
2.再利用鍛壓機，將毛坯料用模具擠壓鐓粗成型，將工件端部的內(nèi)徑縮小，外徑增大；
3.擠壓鐓粗成型后，留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔浚?br> 4.采用車加工機床對毛坯粗車；
5.通過專用設(shè)備熱處理，對工件進行調(diào)質(zhì)處理；
6.完成熱處理后，采用精車加工機床對半成品精車，經(jīng)過磨床磨削加工后，使工件達到使用要求； 7.采用專用設(shè)備對空心車軸內(nèi)外表面進行除銹處理，達到GB/T8923的規(guī)定，除銹等級不低于&級，內(nèi)外表面經(jīng)過防腐處理；
8.在車軸兩端加裝密封蓋。本發(fā)明的空心車軸的熱處理參數(shù)如下:
淬火溫度為820-870度；
保溫時間為1.5-3.5小時；
淬火介質(zhì)為5%—15%的NaCl溶液或清水(使用溫度在20-60°C)；
回火溫度為450-670度；
保溫時間為1.5-4小時。本發(fā)明的幾個實施例如下:
實施例1:材質(zhì)為40Cr的合金鋼，淬火溫度為860°C ;保溫時間為2-2.5小時；淬火介質(zhì)為機油；回火溫度為580°C ;保溫時間為2.5-3小時。實施例2:材質(zhì)為35CrMo合金鋼，淬火溫度為860度；保溫時間為1.5-2小時；淬火介質(zhì)為5%—15%的NaCl溶液或清水；回火溫度為650度；保溫時間為2-2.5小時。實施例3:材質(zhì)為42CrMo的合金鋼，淬火溫度為850度；保溫時間為1.5-2小時；淬火介質(zhì)為5%—15%的NaCl溶液或清水；回火溫度為630度；保溫時間為2-2.5小時。實施例4:材質(zhì)為27SiMn的合金鋼，淬火溫度為870度；保溫時間為2-2.5小時；淬火介質(zhì)為5%—15%的NaCl溶液或清水；回火溫度為480度；保溫時間為2.5-3小時。實施例5:材質(zhì)為35SiMn的合金鋼，淬火溫度為860度；保溫時間為2-2.5小時；淬火介質(zhì)為5%—15%的NaCl溶液或清水；回火溫度為550度；保溫時間為2-2.5小時。實施例6:
材質(zhì)為35CrMnSi的合金鋼，淬火溫度為830度；保溫時間為2-2.5小時；淬火介質(zhì)為5%—15%的NaCl溶液或清水；回火溫度為500度；保溫時間為2.5-3小時。上述6個實施例的熱處理力學(xué)性能參數(shù)如下表:
熱處理力學(xué)性能參數(shù)表
權(quán)利要求
1.一種高速機車用空心車軸，其特征在于:它的車軸體(I)為空心圓柱體，車軸體(I)的兩端有密封端蓋(2)，密封端蓋(2)由緊定螺栓(3)固定在車軸體(I)的兩端面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速機車用空心車軸，其特征在于:所述車軸體(I)的空心圓柱體的內(nèi)腔直徑為等徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速機車用空心車軸，其特征在于:所述車軸體(I)的空心圓柱體的內(nèi)腔直徑為不等徑，空心圓柱體內(nèi)腔的兩端部分的直徑小于中間部分的直徑。
4.一種高速機車空心車軸的制作方法，空心車軸材質(zhì)為40Cr、或35CrMo、或42CrMo、或27SiMn、或35SiMn、或35CrMnSi合金鋼，其特征在于:采用以下步驟: a.工件端部或整體用加熱線圈加熱到鍛造溫度，40Cr、27SiMn和35SiMn材質(zhì)加熱為1050-1150°C，35CrMo、42CrMo 和 35CrMnSi 材質(zhì)加熱為 1000-1100°C ； b.再利用鍛壓機，將毛坯料用模具擠壓鐓粗成型，將工件端部的內(nèi)徑縮小，外徑增大； c.擠壓鐓粗成型后，留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔浚? d.采用車加工機床對毛坯粗車； e.通過專用設(shè)備熱處理，對工件進行調(diào)質(zhì)處理； f.完成熱處理后，采用精車加工機床對半成品精車，經(jīng)過磨床磨削加工后，使工件達到使用要求； g.對空心車軸內(nèi)外表面采用專用設(shè)備進行除銹處理，內(nèi)外表面經(jīng)過防腐處理； h.在車軸兩端加裝密封蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速機車空心車軸的制作方法，其特征在于:空心車軸的熱處理參數(shù)如下: 淬火溫度為820-870度； 保溫時間為1.5-3.5小時； 淬火介質(zhì)為5%—15%的NaCl溶液或清水(使用溫度在20-60°C); 回火溫度為450-670度； 保溫時間為1.5-4小時。
全文摘要
一種高速機車空心車軸及制作方法，屬于機車車軸技術(shù)領(lǐng)域，用于減輕簧下重量對機車車輛和線路的有害影響，并提高車軸專用材料的有效利用率。其技術(shù)方案是它的車軸體為空心圓柱體，車軸體的兩端有密封端蓋，密封端蓋由緊定螺栓固定在車軸體的兩端面上；它采用熱鍛壓、粗車、熱處理調(diào)質(zhì)、精車、磨削、除銹、防腐處理等加工工序制作。本發(fā)明的有益效果是車軸體采用合金鋼材的空心軸料或圓管制作，內(nèi)腔直徑隨結(jié)構(gòu)變化為等徑或不等徑，車軸體兩端加裝端蓋密封。與現(xiàn)有技術(shù)相比，既能滿足高速機車對車軸的使用要求，又可以減輕簧下重量對機車車輛和線路的有害影響，提高了車軸專用材料的有效利用率，降低了成本，節(jié)約了資源，減少了環(huán)境污染。
文檔編號B23P15/14GK103161817SQ20131011730
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者姚振江, 李力, 毛普防 申請人:唐山德泰機械制造有限公司