火车轮锻件的工艺要求及应变分析

2020-07-01 16:09:17 zxhcl 7

火车轮锻件在锻造前的准备包括原材料选择、算料、下料、加热、计算变形力、选择设备、设计模具。锻造前还需选择好润滑方法及润滑剂。

火车轮锻件径向截面上由轮缘和踏面形成的轮廓线。火车轮锻件的轮缘和踏面外形的选择,不仅影响火车轮锻件在轨道上的磨耗和使用寿命,而且直接关系到设备的的曲线通过性能和走行质量。轮缘使车轮锻件能可靠地通过曲线和道岔,不致脱轨。

踏面呈圆锥形,在滚动圆附近锥度1:10。通过曲线时,外侧车轮以靠近轮缘的较大直径在外轨上滚动,内侧车轮以较小直径在内轨上滚动,这样,一方面使车轮锻件随线路方向变化而起导向作用,同时内外轮滚动距离的不同还可补偿内外轨长度之差的影响。

火车轮锻件

在直线上运行时,如果轮对偏离其在线路上的中心位置,则两轮滚动半径之差将使轮对向恢复其中心位置的方向运动。车轮外侧锥度为1:5,可加大轮对两轮滚动半径之差,使其易于通过小半径曲线。减小踏面锥度有助于抑制蛇行运动,但轮缘磨耗显著加剧,旋轮周期和车轮使用寿命大为缩短。这种办法仅在一些高速客运列车上采用。

火车轮锻件缘踏面外形在运行初期磨耗较快,以后逐渐趋向稳定,磨耗减慢。旋修恢复后的外形仍不能保持很长时间,而且金属切削量很大。因此,有些   的铁路采用了一种接近于磨耗达到相对稳定状态的轮对踏面外形,称为凹形踏面,又称磨耗形踏面。采用这种外形不仅可减少车轮磨耗,延长旋修周期,而且由于改善了轮轨接触状态,接触应力也可有所降低。

锻造用材料涉及面很宽,既有多种牌号的钢及高温合金,又有铝、镁、钛、铜等有色金属;既有经过一次加工成不同尺寸的棒材和型材,又有多种规格的锭料;除了大量采用适合我国资源的国产材料外,又有来自国外的材料。所锻件材料大多数是已列入   标准的,也有不少是研制、试用及推广的新材料。众所周知,锻件产品的质量往往与原材料的质量密切相关,因此对锻件厂的工作者来说,必需具有必备的材料知识,要善于根据工艺要求选择合适的材料。

锻件

火车轮锻件成形是在外力作用下产生的,因此,正确计算变形力,是选择设备、进行模具校核的依据。对变形体内部进行应力应变分析,也是优化工艺过程和控制锻件组织性能所不可缺少的。

变形力的分析方法主要有四种。主应力法虽不十分严密,但比较简单直观,可以计算出总压力及锻件与工具接触面上的应力分布。滑移线法对于平面应变问题是严格的,对于高件局部变形求解应力分布比较直观,但适用范围较窄。上限法可以给出高估的载荷,上限元还可以预计变形时锻件外形变化。有限元法不仅可以给出外载荷及锻件外形的变化,还可以给出内部的应力应变分布,缺点是用计算机的机时较多,特别是按弹塑性有限元求解时,需要计算机容量较大,机时较长。近来有趋势采用联合的方法分析问题,例如。用上限法进行粗算,在关键部位用有限元细算。

减少摩擦,不仅可以节约能源,还可以提高模具寿命。由于变形比较均匀,有助于提高锻件产品的组织性能,减少摩擦的重要措施之一就是采用润滑。由于锻件的锻造加工方式不同及工作温度的差异,所用润滑剂也不同。玻璃润滑剂多用于高温合金及钛合金锻造。对钢的热锻,水基石墨是应用很广泛的润滑剂,对于冷锻,由于压强很高,锻前往往还需要进行磷酸盐或草酸盐处理。