Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению цельнокатаных железнодорожных колес для вагонов повышенной грузоподъемности. Сущность изобретения: перед осадкой нагретую заготовку выдерживают на воздухе в течение 15 30 с. Перед формовкой и прокаткой выравнивают температуру металла отдельных элементов заготовки выдержкой ее перед деформацией, а перед заключительной стадией калибровкой повышают температуру диска за счет тепла обода и ступицы. Таким образом обеспечивают различным элементам заготовки на всех стадиях горячего деформирования низкий температурный градиент и за счет этого уменьшают местную вытяжку (утонение) диска в переходных зонах его к ободу ступице, тем самым обеспечивая увеличенную до 25 тс нагрузку на ось вагона.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2039626
Класс(ы) патента: B21K1/28, B21H1/04
Номер заявки: 93020972/08
Дата подачи заявки: 23.04.1993
Дата публикации: 20.07.1995
Заявитель(и): Нижнетагильский металлургический комбинат (RU)
Автор(ы): Дьяков Александр Михайлович[RU]; Шегусов Алексей Мартынович[RU]; Немчинов Владимир Андрианович[RU]; Валетов Михаил Серафимович[UA]; Мирошниченко Николай Григорьевич[UA]; Парышев Юрий Михайлович[RU]; Агеенко Юрий Яковлевич[RU]
Патентообладатель(и): Нижнетагильский металлургический комбинат (RU)
Описание изобретения: Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности, к изготовлению цельнокатаных железнодорожных колес для вагонов повышенной грузоподъемности методом горячей штамповки и прокатки.
Известен способ изготовления железнодорожных вагонных колес, направленный на ограничение течение металла заготовки в радиальном направлении торцовых ее поверхностей [1] Это достигается путем принудительного охлаждения торцовых поверхностей, а также использованием гофрированных осадочных плит, создающих эффект торможения течению металла в радиальном направлении.
Известное технологическое решение направлено, в основном, на распределение торцовых поверхностей исходных заготовок в диске колеса и обеспечение их эксплуатационной надежности в рамках существующей грузоподъемности подвижных средств железнодорожного транспорта вагонов при нагрузке на ось колесной пары до 22 тс.
Основной недостаток этого способа является увеличение температурного градиента между отдельными зонами заготовки и прокатываемого колеса, что приводит к различной вытяжке (из-за разных температур) диска по периметру, его разнотолщинности и снижению конструктивной прочности колеса.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления цельнокатаных железнодорожных колес, который включает нагрев заготовок, их осадку, формовку, прокатку и калибровку колеса [2]
По этому способу исходную заготовку устанавливают торцовой поверхность на подину, нагревают ее до температуры 1260-1280оС в течение 4,5-5,0 ч, затем ее без задержек (чтобы сохранить температуру металла) передают на прессопрокатную линию, где осаживают с охлаждением торцовых поверхностей, формируют и прокатывают колеса и затем калибруют с выгибкой диска. Последняя операция сопровождается удлинением диска путем вытяжки. Эти операции выполняются с минимальными затратами времени на передачу заготовки от агрегата к агрегату (с целью сохранения температуры металла).
К недостаткам способа относится то, что еще при нагреве исходных заготовок имеет место разность температуры их центра и поверхности до 70оС, а также между отдельными наружными поверхностями (между торцом, которым заготовка стоит на подине, и боковой поверхностью около 50оС). Эта разность усугубляется перед формовкой и прокаткой, а при калибровке (выгибке диска) колеса с большим градиентом температуры металла диска, с одной стороны, и ступицы с ободом, с другой, приводит к интенсивному истечению металла в зонах, прилегающих к ободу и ступице (местные утонения диска до 2,5% у обода и ступицы там температура металла повышенная, где имеют место максимальные напряжения от рабочих нагрузок в эксплуатации).
Задача, решаемая данным способом, заключается в том, чтобы на всех стадиях деформирования при садке, формовке, прокатке и калибровке обеспечить минимальный температурный градиент отдельных зон и элементов заготовки и колеса, что позволит получать диск равномерной толщины по периметру колеса и обеспечить их эксплуатацию с повышенной нагрузкой, в частности до 25 тс на ось без изменения формы и размеров колес.
Это достигается тем, что в способе включающем нагрев исходных заготовок, их осадку, формовку, прокатку и калибровку, перед осадкой нагретую заготовку выдерживают на воздухе в течение 15-30 с, перед формовкой и прокаткой выравнивают температуру металла отдельных элементов заготовки выдержкой ее перед деформацией, а перед заключительной стадией калибровкой повышают температуру диска за счет тепла обода и ступицы.
Выдержка нагретой исходной заготовки в течение 15-30 с (для заготовки массой до 350 кг 15 с, для заготовки массой более 450 кг 30 с) обеспечивает снижение температуры поверхности на 35-40оС и выравнивание температуры осевой зоны со смежными зонами, что обеспечивает равномерность течения металла в радиальном направлении и исключает растекание в этом направлении некачественной осевой зоны.
Выравнивание температуры перед формовкой и прокаткой между объемами металла под ступицу, обод и диск обеспечивает их выполнение без асимметрии, а повышение температуры металла диска за счет тепла обода и ступицы перед его выгибкой исключает (или значительно снижает) вероятность местной вытяжки (утонения) диска в опасных его сечениях.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
выдержка на воздухе в течение 15-30 с нагретой заготовки перед ее осадкой;
выравнивание температуры металла отдельных элементов заготовки перед формовкой и прокаткой;
повышение температуры диска за счет тепла обода и ступицы перед последней стадией калибровкой.
Способ заключается в следующем.
Нагретую до температуры 1260-1280оС на поверхности заготовку выдерживают на воздухе 15-30 с для выравнивания температуры между боковыми, наружной и центральными зонами и подают на осадочный пресс, где осуществляют осадку и разгонку металла. Затем перед формовкой выравнивают температуру между боковой и торцовыми поверхностями выдержкой перед деформацией, формуют ступицу, часть диска и обод. После формовки вновь выравнивают температуру между диском, ободом и ступицей выдержкой перед прокаткой. В прокатаном на стане колесе (раскатка диска и обода по диаметру) повышают температуру диска за счет тепла обода и ступицей выдержкой колеса перед калибровкой (выгибкой диска).
Проведенные прокатки экспериментальных партий колес в колесопрокатном цехе Нижнетагильского металлургического комбината по предлагаемому способу показали, что температура диска перед заключительной операцией калибровкой повышалась от температуры с 950 до 1050оС, причем по периметру колеса перепад температур не превышал 40оС, а утонение диска в переходных участках к ободу и ступице было не более 1,0
П р и м е р. Для изготовления вагонных железнодорожных колес использовали исходную круглую заготовку массой 475 кг, ее нагревали в кольцевой печи до температуры 1280оС одним из торцов на подине в течение 4,5 ч. После выдачи из печи в течение 30 с выдерживали на воздухе, снижая температуру боковой поверхности с 1280 до 1240оС. Осаживали на прессе 3000 тс, вели разгонку центральной зоны. Перед формовкой выравнивали температуру периферийной зоны (1230оС) и центральной (1200оС), после чего формовали на прессе 8000 тс ступицу, обод и часть диска. Выдержкой заготовки на воздухе в течение 20 с перед прокаткой на стане выравнивали температуру между диском, ободом и ступицей до 1170оС. В прокатанном до диаметра 957 мм колесе перед выгибкой диска повышали его температуру с 950 до 1050оС за счет тепла ступицы и обода (температура 1140оС) выдержкой колеса на воздухе в течение 25 с. На прессе 3000 тс осуществляли калибровку колеса с выгибкой диска. При этом толщина диска у обода составила 20 мм, у ступицы 25 мм, отклонение толщины диска по его периметру от номинала не превышало 0,2 мм.
Эти показатели обеспечивают эксплуатационную надежность вагонных колес с нагрузкой на ось 25 тс.
Формула изобретения: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС для вагонов повышенной грузоподъемности, включающий нагрев исходных заготовок, их осадку, формовку, прокатку и калибровку, отличающийся тем, что перед осадкой нагретую заготовку выдерживают на воздухе в течение 15 30 с, перед формовкой и прокаткой заготовку выдерживают до выравнивания температуры металла отдельных элементов заготовки, а перед заключительной стадией калибровкой повышают температуру диска за счет тепла обода и ступицы.