车轮轮箍轧制

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1、车轮轮箍轧制(rolling of wheel and tyre)将钢坯轧制成车轮轮箍的金属塑性加工工艺。同铸造的车轮相比，轧制的车轮力学性 能能得到提高。因此，当今世界各国广泛采用轧制工艺生产车轮轮箍。车轮和轮箍用于机车、车辆以及其他专用车辆的走行部。车轮可分为组合车轮和整体 车轮两大类（图1）,组合车轮由轮箍和轮心两部分组成（图la）,整体车轮分轮毂、轮辐、轮 辋和踏面 4个部位（图 1b）。图 1 车轮种类a-组合车轮；b-整体车轮1-轮心； 2-轮箍； 3-轮毂； 4-轮辐； 5-轮辋； 6-踏面1851 年德国建成辗环轧机, 1854 年英国首先实现轮箍的轧制。车轮的轧制则是从 19

2、02 年和 1904 年车轮轧机分别在美国和德国问世后才开始的。中国于1964 年建成第一座车轮轮 箍厂,生产轧制的车轮、轮箍、盘形件和环形件产品。但自蒸汽机车停止生产以来,机车轮 箍需用量呈现递减趋势。随着美国研制出新型铸钢车轮和世界各国对高速机车的浓厚兴趣, 尤其是无轮磁力高速机车的出现,轧制车轮将面临着严峻的挑战。车轮生产 车轮生产工艺流程如图 2 所示。钢坯经加热、锻造、轧制和热处理以及机械 加工,生产出车轮。车轮生产的热变形工序如图 3a 所示。撫fil与冲孔I也印1j叽心f|淳址与回丸I图 2 车轮轮箍生产工艺流程图钢锭与切割 由平炉、电炉或转炉冶炼出的优质碳素钢，铸成钢锭或连铸坯

3、，钢的含碳 量在0.5%0.65%范围内。人们对采用低合金钢制造车轮日益关注。钢锭或连铸坯（或者 初轧坯），经锯切或机床切割制成钢坯。加热 为提高金属的塑性、降低金属的变形抗力和保证终锻温度，钢坯在转底式环形加 热炉（或室式炉）中经3.54.5h加热到1270C左右。镦粗与压痕镦粗是为了确定坯形直径的大小。压痕是为了预分配轮坯成形前的金属量 和固定轮坯中心。钢坯的镦粗与压痕一般在 30MN 水压机上进行。锻压成形 经过镦粗与压痕的轮坯在模锻压力机上压出车轮的轮毂，部分轮辐和供轧制 的轮辋雏形。成形时钢坯的一部分金属流向中心模腔形成轮毂，另一部分金属流向周边形成 轮辋，还有一部分金属形成轮辐。成

4、形模锻一般在 80MN 水压机上进行。图 3 热变形示意图a-车轮；b-轮箍轧制 车轮轧机属于特殊轧机，按车轮辗轧时在轧机中放置方式分类，有立式车轮轧机 和卧式车轮轧机两种类型，见图 4。成形轮坯在七辊或六辊车轮轧机上轧出车轮的踏面轮缘、 轮辋和车轮外径。车轮轧机的一对斜辊辗轧出车轮的直径大小，一对夹紧辊轧出车轮的轮辋 踏面形状，用主传动的主辊和斜辊带动车轮在轧制位置旋转，用一对抱辊来稳定轧件在轧制 位置上平稳转动（也有采用两只主辊来代替一对抱辊的）。冲孔与压弯 轧制的车轮在压力机上冲出轮毂中心孔，弯曲轮辐和压制出车轮外形尺寸。该工序具有定径、整形和打印的功能。车轮的终轧温度控制在950980

5、C范围。用于冲孔压弯的压力机，一般采用30MN水压机。等温 采用加热等温工艺或热坑缓冷工艺是把冶炼过程带进钢中的氢扩散出去，防止热轧后的车轮产生白点。车轮等温是将不小于600C的热态车轮68个一垛，吊入井式炉内 加热，在640C左右下进行等温。等温时间是根据钢中的含氢量来确定，一般在3h左右， 等温后成垛将车轮吊出炉外空冷。图 4 车轮轧机种类a-立式车轮轧机；b-卧式车轮轧机1-主辊； 2-夹紧辊； 3-斜辊； 4-抱辊机械加工 车轮冷却至室温，经检查、分类和表面磨修后进行机械加工。车轮加工在专 用机床上进行，加工包括粗镗和精镗轮毂孔，切削轮毂上下端面，加工轮辋及轮缘踏面。特 殊用途的车轮还

6、要进行轮辐全面加工。淬火与回火 车轮热处理的目的是在车轮的轮辋上获得索氏体组织，踏面上具有一定淬 火硬度，使车轮具有较高的综合力学性能从而提高车轮使用寿命。车轮在环形炉内加热到860880C后，从炉内取出在820860C温度下对车轮踏面和 轮辋进行喷水淬火，然后迅速装入回火炉进行回火。检验入库 对成品车轮进行超声波探伤和磁粉探伤，检测车轮各部外观尺寸，对用于高 速运载的车轮还要进行平衡测定，最后进行落锤试验和力学性能检验，合格车轮涂漆入库。轮箍生产 用钢坯生产轮箍的工艺流程如图2所示。轮箍的热变形过程包括镦粗、冲孔、 粗轧和精轧等工序如图36所示。粗轧和精轧同一般的环形件辗轧一样镦粗与冲孔加热

7、的钢坯在 30MN 水压机上镦粗并冲。粗轧扩径中心冲孔的钢坯，套入八辊卧式粗轧机的夹紧辊上，一侧由斜辊与水平辊构 成对钢坯轴向压缩，另一侧由夹紧辊与主辊构成对钢坯径向压缩，再用两对抱辊夹持着轧件 使轧制时保持稳定。主辊和水平辊为主传动辊，驱使轧件在 8 个轧辊间旋转，随着各部变形 的进行，钢坯被逐渐轧成具有轮箍雏形的大直径的轮坯。这种既有径向变形又有轴向变形的 轧制过沉chefl程是在径向一轴向辗环机（图5a）上完成的，大型环件辗轧机多采用这种类 型精整轧制将轮坯套入精轧机夹紧辊上，夹紧辊带着轮坯进入由夹紧辊与主辊构成的孔 型中去，对轮坯进行径向压缩。经辗轧扩径，轧出轮箍踏面形状和内外径尺寸。图 5 辗环轧机类型a-径向-轴向辗环轧机；b-径向辗环轧机1-主辊； 2-夹紧辊； 3-斜辊； 4-抱辊； 5-轧件这种仅能完成径向变形的轧机称径向辗环轧机（图5b）, 般中小型环件辗轧机都采用 这种类型。等温 轮箍轧后采用加热等温工艺或热坑缓冷工艺以消除轮箍中的白点。淬火与回火 轮箍在井式炉内加热到850r左右成垛吊入水池（或油池）中进行淬火，随 即进入井式炉在560580C范围进行回火。矫直与检查入库 成品轮箍经超声波探伤及外观尺寸形状检查，对表面缺陷进行清理， 对轮箍不圆度进行矫直，按规定进行落锤试验和力学性能检验，合格轮箍验收入库。