本發(fā)明涉及輪形鍛件熱成形技術領域，更具體地說，涉及火車輪三面輾軋成形方法。

背景技術：

火車輪作為行走部件，在火車運行中起著承載、牽引、導向、制動的作用，對火車的安全性和平穩(wěn)性有著關鍵性的影響。隨著火車的高速化、重載化對車輪的質量提出了更高的要求，而合理的車輪熱成形工藝是確保車輪內在質量和形狀尺寸精度的基礎，因此，深入研究車輪的生產工藝對促進我國軌道交通事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

眾多鐵路車輛單位曾對鑄造車輪和輾鋼車輪作了比較性研究和實驗，結果表明：輾鋼車輪的性能優(yōu)于鑄鋼車輪，尤其在斷裂韌性方面，輾鋼車輪可以提供最大限度的安全性。

目前世界上整體輾鋼車輪的制造方法主要有：全模鍛成形和多工步壓軋成形兩種方法。

全模鍛法是將坯料墩粗制坯后，在鍛模內將整個車輪直接模鍛成形，無需軋制工序。此工藝具有諸多優(yōu)點，比如：成形質量好、材料利用率高、機械性能好、輪輞和輻板區(qū)域的組織具有較高的均一性、細晶粒度以及密度，但此成形方法需使用大功率的鍛壓設備，且生產效率低下等原因，而未被廣泛應用。

世界上各車輪制造廠普遍采用的是多工步壓軋成形法，其成形法主要包括預成形及成形、軋制擴徑和壓彎沖孔三道工序，生產需采用2～3臺壓力機，1臺專用車輪多輥軋機。此壓軋成形的車輪，金屬有較大塑性變形，能獲得高的內在質量，同時相對于全模鍛法來說，此壓軋成形法需要經過預成形和軋制兩個工序分配變形量，能夠降低對模鍛設備的要求。但多工步壓軋成形方法也存在如下問題：一、工序繁多，生產率較低；二、在生產大直徑車輪時，經常遇見壓力機噸位不夠等情況；三、設備數量多、投資大；四、生產不同規(guī)格車輪時，需更換模具數量眾多，耗時耗力；五、經常遇見車輪成形偏心問題。

技術實現要素：

1、要解決的問題

針對現有技術存在的問題及不足，本發(fā)明提供了一種火車輪三面輾軋成形方法，該方法在保證金屬流動均勻、材質致密度高、表面質量好、機械性能好、尺寸精度高等諸多優(yōu)點的基礎上，可以簡化車輪設計工藝，減少機組數量，降低壓力機噸位，并且很好地解決了車輪在輾軋成形過程中的偏心問題。

2、技術方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為

本發(fā)明的一種火車輪三面輾軋成形方法，其步驟為：

步驟一：坯料的切割及加熱：

由火車輪成品留出加工余量，得到車輪坯形狀，根據輪坯的重量，加上輪轂孔的沖孔沖塊以及坯料加熱的燒損，得出車輪下料重量，然后采用圓盤冷鋸對鋼錠或連鑄坯進行切割，由此得到坯料，而后將其放置在加熱爐中加熱；

步驟二：高壓水除鱗：

將加熱好的坯料放入除鱗機里，利用高壓水除掉坯料表面的氧化鐵皮；

步驟三：墩粗、沖孔：

在壓力機上完成墩粗、沖孔工步，此工序要控制墩粗坯的外徑、壓力機壓下量及沖孔孔徑，以便于在雙面輾壓過程中，金屬合理分配、雙向流動；

步驟四：三面輾軋成形：

將帶孔坯料套上芯軸、兩邊擋板，放入三面輾軋機內，進行輾軋成形，此工序分為兩步：雙面輾壓、對稱軋制；

雙面輾壓：帶孔坯料中心被芯軸固定，繞主軸轉動；兩對輾壓頭對稱布置在帶孔坯料兩側，一方面繞各自對稱軸旋轉,并驅動工件繞芯軸轉動；一方面下壓，以使坯料發(fā)生連續(xù)局部塑性變形，通過控制兩對輾壓頭的轉速、進給量，使坯料金屬合理分配、均勻流向兩側，形成車輪的輪轂、輪輞部位，雙面輾壓后，輪轂部位已成形完整；

對稱軋制：利用兩側主輥對輾壓后坯料進行對稱軋制，兩側主輥同時、同速進給，使輪輞部位的金屬流動，以使輪輞充型完好。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述的步驟一中坯料加熱的燒損率按3.5％計算。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述的步驟一中坯料加熱至1250℃。

3、有益效果

相比于現有技術，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的一種火車輪三面輾軋成形方法，車輪生產所需專用模具減少，節(jié)省生產成本；生產不同規(guī)格車輪時，更換模具數量減少，省時省力，提高生產效率，并且很好地解決了車輪在輾軋成形過程中的偏心問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖；

圖2為本發(fā)明中雙面輾壓變形后的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明中對稱軋制變形后的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明進一步進行描述：

實施例1

如圖1-3所示，本實施例的一種火車輪三面輾軋成形方法，其步驟為：

步驟一：坯料的切割及加熱：

由火車輪成品留出加工余量，得到車輪坯形狀，根據輪坯的重量，加上輪轂孔的沖孔沖塊以及坯料加熱的燒損，燒損率按3.5％計算，得出車輪下料重量，然后采用圓盤冷鋸對鋼錠或連鑄坯進行切割，由此得到坯料，而后將其放置在加熱爐中加熱至1250℃；

步驟二：高壓水除鱗：

將加熱好的坯料放入除鱗機里，利用高壓水除掉坯料表面的氧化鐵皮，防止在輾壓過程中，氧化鐵皮壓入車輪內部造成缺陷；

步驟三：墩粗、沖孔：

在壓力機上完成墩粗、沖孔工步，此工序要控制墩粗坯的外徑、壓力機壓下量及沖孔孔徑，以便于在雙面輾壓過程中，金屬合理分配、雙向流動；

步驟四：三面輾軋成形：

將帶孔坯料套上芯軸、兩邊擋板，放入三面輾軋機內，進行輾軋成形，此工序分為兩步：雙面輾壓、對稱軋制；

雙面輾壓：帶孔坯料中心被芯軸固定，繞主軸轉動；兩對輾壓頭對稱布置在帶孔坯料兩側，一方面繞各自對稱軸旋轉,并驅動工件繞芯軸轉動；一方面下壓，以使坯料發(fā)生連續(xù)局部塑性變形，通過合理控制兩對輾壓頭的轉速、進給量，使坯料金屬合理分配、均勻流向兩側，形成車輪的輪轂、輪輞部位，并且使用對稱輾壓工藝可以很好地防止工件在輾壓過程中發(fā)生翹起、扭動等情況而導致成形缺陷，雙面輾壓后，輪轂部位已成形完整；

對稱軋制：由于雙面輾壓后，輪輞部位未能完全成型，因此利用兩側主輥對輾壓后坯料進行對稱軋制，兩側主輥同時、同速進給，使輪輞部位的金屬流動，以使輪輞充型完好，且對稱軋制工藝能有效地解決車輪在制造過程中偏心問題。

本實施例的一種火車輪三面輾軋成形方法，車輪生產所需專用模具減少，節(jié)省生產成本；生產不同規(guī)格車輪時，更換模具數量減少，省時省力，提高生產效率，并且很好地解決了車輪在輾軋成形過程中的偏心問題。

以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經創(chuàng)造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。