火車輪鍛造工藝以及鍛造技術(shù)

  火車輪是軌道車輛走行部最重要的部件之一，其產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)系到軌道車輛的行車安全。一方面隨著中國軌道交通的大力發(fā)展，國內(nèi)高速動車組和城軌地鐵車輛對新造車輪的需求日益增長；另一方面，車輪是易損易耗件，需要定期更換，因此維修市場非常龐大 。同時，隨著車速的不斷提高，高速車輪的專業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)要求也越來越高。目前，國、內(nèi)外車輪的制造技術(shù)主要有鍛造車輪和鑄造車輪兩種，鍛造車輪日益增多，是軌道車輛應(yīng)用最廣泛的車輪。

  整體軌道輪是指成型過程采用鍛壓一輾軋工藝制造的整體車輪，也稱輾鋼車輪。

  火車輪鍛件的制造采用的主要工藝為：煉鋼、熱成形、熱處理、機(jī)加工和檢測。

  (1)煉鋼工藝包括煉鋼、爐外精煉和澆注。

  (2)熱成形工藝包括預(yù)成型、成型、軋制和沖孔壓彎。圓鋼坯在環(huán)形爐中加熱；預(yù)成型工序的功能是將圓形配料經(jīng)過鐓粗、預(yù)成型和成型工步；成型即車輪的基本形狀完成，其中輪轂和輪轂孔部位成型結(jié)束，輻板和輪輞部分屬分配完成，形成基本形狀；軋制的作用是將車輪輻板輾軋擴(kuò)徑，將輪輞軋制到指定高度，并完成車輪踏面和輪緣的成型。目前，用于軋制的車輪軋機(jī)主要有兩種：一種為臥式軋機(jī)，另一種是立式軋機(jī)；沖孔壓彎方式有壓力機(jī)和旋轉(zhuǎn)鍛造機(jī)兩種。輻板壓彎工序用于平整輪輞，且將輻板壓彎變形到所 需要的位置，多數(shù)廠家還在這一步完成輪轂孔沖孔。完成熱變形的輪坯，溫度為850～950oC，一般采用緩冷和等溫工藝控制冷卻速度，將溫度冷卻至室溫，等待下一步工序。

  (3)車輪熱處理的主流工藝是輪輞淬火+回火。還有一些生產(chǎn)廠家采用過輪輞浸入式淬火+回火工藝，以及正火等工藝，淬火方式上也有連續(xù)淬火、間歇淬火、立式淬火和臥式淬火等。

  (4)機(jī)加工指的是采用專用或通用立式車床對車輪進(jìn)行半精加工和精加工，使車輪的形狀、表面質(zhì)量以及形位公差滿足圖紙要求。車輪加工一般分為單體設(shè)備加工、成線設(shè)備加工。 隨著計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,成線設(shè)備加工越來越多，效率也越來越高。質(zhì)量也得到進(jìn)一步保證，其坐產(chǎn)工藝緊湊、自動化水平高,代表了當(dāng)前國內(nèi)外車輪生產(chǎn)的最高水平。

      (5)車輪生產(chǎn)線的最終檢驗包括:輪輞表面布氏硬度測試、車輪超聲波探傷、車輪磁粉探傷、車輪靜平衡試驗，表面質(zhì)量檢查、外形尺寸檢測等，檢測項目涉及力學(xué)性能、內(nèi)部和外部的完好性、外形尺寸等。

      我國目前在高速動車組車輪制造方面與作界先進(jìn)水平尚存在一定的差距，尤其在新材質(zhì)特種鋼的冶煉、熱處理工藝研究手段和工作內(nèi)容方面尚不成熟。在未來發(fā)展中應(yīng)注重于高速車輪材質(zhì)的研發(fā)、新型車輪的預(yù)測和試驗方法、新型車輪淬火方式的研發(fā)、車輪檢測方式的研究以及輪對綜合模擬仿真性能檢測等方面。

   車輪輻板的強(qiáng)度直接關(guān)系到行車安全，輻板形狀對車輪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度有著較大的影響。目前國內(nèi)外采用的輻板形狀有:S形輔板、波浪形輻板、直輻板和盆形輻板。直輻板較其他各形輻板質(zhì)量更小，缺點(diǎn)是徑向剛度過大，軸向剛度較小，然而隨著高速動車組的大規(guī)模制造,由于受結(jié)構(gòu)限制動車組動力輪對多采用輪裝式制動盤，因此,車輪輻板形狀也多采用直輻板形式,配有高精度的輻板孔以安裝制動盤,如中國 CRHT、CRH2、CRH3 型動車組動力輪對用車輪，這對高速車輪的受力以及加工均提出了新的要求。

   為保證加工精度、消除累積誤差，同時簡化工藝流程，國際上提出了車輪加工中心的概念，即將車輪成形加工(包括輻板、踏面、輪轂正反兩面)、輻板孔加工、注油孔加工、輪轂孔加工集中在一臺設(shè)備上完成，保證高效地完成車輪所有部位的精加工，目前，該技術(shù)已經(jīng)在部分工廠得以應(yīng)用。