Усовершенствование технологии производства железнодорожных колес с криволинейным диском и метода проектирования калибровок

Колупаева И.В.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Металлургия XI столетия глазами молодых / материалы всеукраинской научно - практической конференции студентов физико - металлургического факультета ДонНТУ. - Донецк: ДонНТУ,2011

    Анализ существующих схем штамповки железнодорожных колес в колесопрокатных цехах ВАТ «ВМЗ» и ВАТ «НТЗ» помогла определить следующие недостатки, которые влияют на брак в металле и на высокие затраты металла. Основными недостатками являются: низкое качество мартеновской стали, значительный разновес по массе заготовок, формовка ассиметричных заготовок, формовка колес без предварительной формовки гребня, закат или невыполнение гребня

    Поэтому данная работа является актуальной, так как после усовершенствования технологической схемы штамповки железнодорожных колес и методов компьютерного проектирования можно устранить такие дефекты как невыполнение гребня, неодновременное заполнение металлом штампов в зоне обода и ступицы и заход по гребню с внутренней стороны колеса.

    Была рассмотрена технологическая схема штамповки колесных заготовок с гребнем для колес ? 957 мм. Данная схема предусматривает использование верхней фигурной плиты на заготовочном прессе силой 50 МН, что обеспечивает предварительную формовку части обода и ступицы.

Рисунок 1 - Технологическая схема штамповки колесных заготовок с гребнем .

    На рисунке 1, в показана штамповка заготовки с предварительно подготовленным ободом и ступицей. На прессе силой 100 МН заготовка центруется верхним формовочным кольцом. На рисунке 1, г, д, е представлены первый, промежуточный и последний моменты заполнения металлом штампа.

    На рисунке 1, д, е обод с гребнем и ступица заполняются почти одновременно.

    Обеспечивается уменьшение ассиметрии заготовок на прессах силой 20 МН, 50 МН и 100 МН. Верхний формовочный штамп обеспечивает самоцентровку заготовки. Самоцентровка заготовки возможна, так как заготовка (рисунок 1, г) не зажимается штампами в первый момент контакта.

    Весь комплекс данных операций позволяет обеспечить повышение точности железнодорожных колес, снижение брака по дефектам профиля и затрат металла.

    С помощью компьютерной программы была спроектирована усовершенствованная калибровка для колес ?957 мм с криволинейным диском. Было выведено окно визуализации формоизменения металла в штампах (Рисунок 2).

Рисунок 2 - Формоизменение металла в штампах при соотношении hT / hD = 1 .

    При разработке калибровки по металлу для заготовочного пресса с помощью компьютерной программы нашли положение нейтрального сечения, относительно которого металл в последний момент штамповки течет в зону обода и ступицы. Видно, что относительно найденной нейтральной линии выполняется ровность масс соответствующих частей заготовки