車輪輪箍軋制

1、.車輪輪箍軋制(rolling of wheel and tyre)將鋼坯軋制成車輪輪箍的金屬塑性加工工藝。同鑄造的車輪相比，軋制的車輪力學(xué)性能能得到提高。因此，當(dāng)今世界各國(guó)廣泛采用軋制工藝生產(chǎn)車輪輪箍。車輪和輪箍用于機(jī)車、車輛以及其他專用車輛的走行部。車輪可分為組合車輪和整體車輪兩大類(圖1)，組合車輪由輪箍和輪心兩部分組成(圖1a)，整體車輪分輪轂、輪輻、輪輞和踏面4個(gè)部位(圖1b)。圖1 車輪種類a-組合車輪；b-整體車輪 1-輪心；2-輪箍；3-輪轂；4-輪輻；5-輪輞；6-踏面1851年德國(guó)建成輾環(huán)軋機(jī)，1854年英國(guó)首先實(shí)現(xiàn)輪箍的軋制。車輪的軋制則是從1902年和1904年車輪軋機(jī)

2、分別在美國(guó)和德國(guó)問(wèn)世后才開(kāi)始的。中國(guó)于1964年建成第一座車輪輪箍廠，生產(chǎn)軋制的車輪、輪箍、盤形件和環(huán)形件產(chǎn)品。但自蒸汽機(jī)車停止生產(chǎn)以來(lái)，機(jī)車輪箍需用量呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。隨著美國(guó)研制出新型鑄鋼車輪和世界各國(guó)對(duì)高速機(jī)車的濃厚興趣，尤其是無(wú)輪磁力高速機(jī)車的出現(xiàn)，軋制車輪將面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。車輪生產(chǎn) 車輪生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。鋼坯經(jīng)加熱、鍛造、軋制和熱處理以及機(jī)械加工，生產(chǎn)出車輪。車輪生產(chǎn)的熱變形工序如圖3a所示。 圖2車輪輪箍生產(chǎn)工藝流程圖鋼錠與切割 由平爐、電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉出的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，鑄成鋼錠或連鑄坯，鋼的含碳量在0.50.65范圍內(nèi)。人們對(duì)采用低合金鋼制造車輪日益關(guān)注。鋼錠或連鑄坯(

3、或者初軋坯)，經(jīng)鋸切或機(jī)床切割制成鋼坯。加熱 為提高金屬的塑性、降低金屬的變形抗力和保證終鍛溫度，鋼坯在轉(zhuǎn)底式環(huán)形加熱爐(或室式爐)中經(jīng)3.54.5h加熱到1270左右。鐓粗與壓痕鐓粗是為了確定坯形直徑的大小。壓痕是為了預(yù)分配輪坯成形前的金屬量和固定輪坯中心。鋼坯的鐓粗與壓痕一般在30MN水壓機(jī)上進(jìn)行。鍛壓成形 經(jīng)過(guò)鐓粗與壓痕的輪坯在模鍛壓力機(jī)上壓出車輪的輪轂，部分輪輻和供軋制的輪輞雛形。成形時(shí)鋼坯的一部分金屬流向中心模腔形成輪轂，另一部分金屬流向周邊形成輪輞，還有一部分金屬形成輪輻。成形模鍛一般在80MN水壓機(jī)上進(jìn)行。圖3  熱變形示意圖a-車輪；b-輪箍軋制 車輪軋機(jī)屬于特殊軋機(jī)

4、，按車輪輾軋時(shí)在軋機(jī)中放置方式分類，有立式車輪軋機(jī)和臥式車輪軋機(jī)兩種類型，見(jiàn)圖4。成形輪坯在七輥或六輥車輪軋機(jī)上軋出車輪的踏面輪緣、輪輞和車輪外徑。車輪軋機(jī)的一對(duì)斜輥輾軋出車輪的直徑大小，一對(duì)夾緊輥軋出車輪的輪輞踏面形狀，用主傳動(dòng)的主輥和斜輥帶動(dòng)車輪在軋制位置旋轉(zhuǎn)，用一對(duì)抱輥來(lái)穩(wěn)定軋件在軋制位置上平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)(也有采用兩只主輥來(lái)代替一對(duì)抱輥的)。沖孔與壓彎 軋制的車輪在壓力機(jī)上沖出輪轂中心孔，彎曲輪輻和壓制出車輪外形尺寸。該工序具有定徑、整形和打印的功能。車輪的終軋溫度控制在950980范圍。用于沖孔壓彎的壓力機(jī)，一般采用30MN水壓機(jī)。等溫 采用加熱等溫工藝或熱坑緩冷工藝是把冶煉過(guò)程帶進(jìn)鋼中的氫

5、擴(kuò)散出去，防止熱軋后的車輪產(chǎn)生白點(diǎn)。車輪等溫是將不小于600的熱態(tài)車輪68個(gè)一垛，吊入井式爐內(nèi)加熱，在640左右下進(jìn)行等溫。等溫時(shí)間是根據(jù)鋼中的含氫量來(lái)確定，一般在3h左右，等溫后成垛將車輪吊出爐外空冷。圖4 車輪軋機(jī)種類a-立式車輪軋機(jī)；b-臥式車輪軋機(jī)1-主輥；2-夾緊輥；3-斜輥；4-抱輥機(jī)械加工 車輪冷卻至室溫，經(jīng)檢查、分類和表面磨修后進(jìn)行機(jī)械加工。車輪加工在專用機(jī)床上進(jìn)行，加工包括粗鏜和精鏜輪轂孔，切削輪轂上下端面，加工輪輞及輪緣踏面。特殊用途的車輪還要進(jìn)行輪輻全面加工。淬火與回火 車輪熱處理的目的是在車輪的輪輞上獲得索氏體組織，踏面上具有一定淬火硬度，使車輪具有較高的綜合力學(xué)性能從

6、而提高車輪使用壽命。車輪在環(huán)形爐內(nèi)加熱到860880后，從爐內(nèi)取出在820860溫度下對(duì)車輪踏面和輪輞進(jìn)行噴水淬火，然后迅速裝入回火爐進(jìn)行回火。檢驗(yàn)入庫(kù) 對(duì)成品車輪進(jìn)行超聲波探傷和磁粉探傷，檢測(cè)車輪各部外觀尺寸，對(duì)用于高速運(yùn)載的車輪還要進(jìn)行平衡測(cè)定，最后進(jìn)行落錘試驗(yàn)和力學(xué)性能檢驗(yàn)，合格車輪涂漆入庫(kù)。輪箍生產(chǎn) 用鋼坯生產(chǎn)輪箍的工藝流程如圖2所示。輪箍的熱變形過(guò)程包括鐓粗、沖孔、粗軋和精軋等工序如圖36所示。粗軋和精軋同一般的環(huán)形件輾軋一樣鐓粗與沖孔加熱的鋼坯在30MN水壓機(jī)上鐓粗并沖。粗軋擴(kuò)徑中心沖孔的鋼坯，套入八輥臥式粗軋機(jī)的夾緊輥上，一側(cè)由斜輥與水平輥構(gòu)成對(duì)鋼坯軸向壓縮，另一側(cè)由夾緊輥與主輥

7、構(gòu)成對(duì)鋼坯徑向壓縮，再用兩對(duì)抱輥夾持著軋件使軋制時(shí)保持穩(wěn)定。主輥和水平輥為主傳動(dòng)輥，驅(qū)使軋件在8個(gè)軋輥間旋轉(zhuǎn)，隨著各部變形的進(jìn)行，鋼坯被逐漸軋成具有輪箍雛形的大直徑的輪坯。這種既有徑向變形又有軸向變形的軋制過(guò)沉chefl程是在徑向一軸向輾環(huán)機(jī)(圖5a)上完成的，大型環(huán)件輾軋機(jī)多采用這種類型精整軋制將輪坯套入精軋機(jī)夾緊輥上，夾緊輥帶著輪坯進(jìn)入由夾緊輥與主輥構(gòu)成的孔型中去，對(duì)輪坯進(jìn)行徑向壓縮。經(jīng)輾軋擴(kuò)徑，軋出輪箍踏面形狀和內(nèi)外徑尺寸。圖5 輾環(huán)軋機(jī)類型 a-徑向-軸向輾環(huán)軋機(jī)；b-徑向輾環(huán)軋機(jī)1-主輥；2-夾緊輥；3-斜輥；4-抱輥；5-軋件這種僅能完成徑向變形的軋機(jī)稱徑向輾環(huán)軋機(jī)(圖5b)，一般中小型環(huán)件輾軋機(jī)都采用這種類型。等溫 輪箍軋后采用加熱等溫工藝或熱坑緩冷工藝以消除輪箍中的白點(diǎn)。淬火與回火 輪箍在井式爐內(nèi)加熱到850左右成