TCDD1100大直徑車輪熱成形工藝的研究

張磊　杜云崗　白恩澤

摘 要：TCDD1100車輪是我公司出口土耳其的產品，也是目前我公司出口產品中外徑最大的車輪。該車輪結構復雜，即輻板薄且較長，車輪輪輞較重，熱成形金屬分布和流動相對復雜。

關鍵詞：大直徑車輪；鍛軋成形；變形；熱成形

中圖分類號：U463.34 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0002-01

太原重工軌道交通設備有限公司是國內唯一一家同時生產軌道交通用車輪、車軸和輪對的企業，是從事軌道交通移動裝備用輪、軸和輪對等產品的研發、設計、生產、銷售和服務的專業化制造基地。公司產品覆蓋機、客、貨、動、城規等全系列各種規格、型號的輪、軸和輪對。多年來，公司以優質的產品服務于鐵路事業，積極與國內外著名的公司合作，在同行業中享有很高的聲譽。TCDD1100車輪結構工藝性差，對機械性能（特別是60 mm斷面硬度、低溫沖擊等）和機加工精度等都有較高的要求，在鍛軋成形、熱處理和機加工等環節都不同程度地存在問題和困難。

1 車輪熱成型工藝方案的制訂

針對該車輪的結構特點制訂相關的方案，并查閱了φ1250機車輪、葉輪和MLXYφ1016車輪成形時的坯料分布、成形外徑、鐓粗高度、軋制量和熱處理變形量等參數，制訂了如下方案：①考慮到車輪的外徑尺寸較大，可能會產生較大的偏心量，所以，決定在輪轂側面單邊留15 mm余量。沖孔尺寸為φ145，將法蘭加厚，確保在產生較大偏心量的情況下不會影響車輪的后續加工，如圖1所示。②考慮該車輪輪輞重量大，且為“波”形輻板，熱處理會產生較大變形，同時，參考了土耳其920車輪和MLXY1016車輪模具的設計方案，決定在理論變形的基礎上將輪轂和靠近輪轂一側的輻板整體向車輪內側下移6 mm，并將內、外側輻板最高點的圓弧以大圓弧過渡，確保熱處理變形后鍛件各部分余量分布均勻，具體如圖2所示。③在6 000 t水壓機成形環節，環形加熱爐加熱二段、均熱段在車輪連續生產時，加熱溫度執行上限，要確保坯料加熱時間和均勻性，并要保證高泵站壓力處于27～28 MPa之間。具體的成形方案是：軋制量為90 mm時，設計相應的成形模、鐓粗板。因為軋制量較大，所以，為了防止軋制時出現折皮，預先制備了兩種形式的成形環，即有輪緣和無輪緣，如圖3所示。

采用上述方案，公司首次投料為36件車輪進行小批量試制。其中，采用帶輪緣成形環，將鐓粗高度調整至152 mm時，輪轂和輪輞金屬填充飽滿，沖孔、軋制和壓彎等工序均未發生異常情況。通過對熱鍛件進行測量，確認其尺寸都在要求的范圍內，外形尺寸也比較理想。對冷態毛坯車輪進行測量，發現除了輻板偏厚、外輻距偏小外，其余尺寸都比較理想。這說明，模具的設計是較為合理的。

2 結論

按照本文制訂的鍛軋和熱處理工藝，TCDD 1100大直徑車輪共生產了500件，全部一次生產合格。這為公司今后生產較大輪型的車輪積累了寶貴的經驗，更為重要的是提高了產品檔次，增加了市場份額。

作者簡介：張磊（1983—），男，學士，主要從事火車車輪生產工藝設計方面的工作。

〔編輯：白潔〕

Abstract： TCDDΦ1100 wheel is our export products in Turkey， also the largest outer diameter wheel for outlet. The wheel has complex structure. The spoke is a long but thin and the wheel rim is heavier. While hot rolling forming， metal distribution and flow is relatively complicated.

Key words： large diameter wheels； wrought forming； deformation； thermoforming

摘 要：TCDD1100車輪是我公司出口土耳其的產品，也是目前我公司出口產品中外徑最大的車輪。該車輪結構復雜，即輻板薄且較長，車輪輪輞較重，熱成形金屬分布和流動相對復雜。

關鍵詞：大直徑車輪；鍛軋成形；變形；熱成形

中圖分類號：U463.34 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0002-01

太原重工軌道交通設備有限公司是國內唯一一家同時生產軌道交通用車輪、車軸和輪對的企業，是從事軌道交通移動裝備用輪、軸和輪對等產品的研發、設計、生產、銷售和服務的專業化制造基地。公司產品覆蓋機、客、貨、動、城規等全系列各種規格、型號的輪、軸和輪對。多年來，公司以優質的產品服務于鐵路事業，積極與國內外著名的公司合作，在同行業中享有很高的聲譽。TCDD1100車輪結構工藝性差，對機械性能（特別是60 mm斷面硬度、低溫沖擊等）和機加工精度等都有較高的要求，在鍛軋成形、熱處理和機加工等環節都不同程度地存在問題和困難。

1 車輪熱成型工藝方案的制訂

針對該車輪的結構特點制訂相關的方案，并查閱了φ1250機車輪、葉輪和MLXYφ1016車輪成形時的坯料分布、成形外徑、鐓粗高度、軋制量和熱處理變形量等參數，制訂了如下方案：①考慮到車輪的外徑尺寸較大，可能會產生較大的偏心量，所以，決定在輪轂側面單邊留15 mm余量。沖孔尺寸為φ145，將法蘭加厚，確保在產生較大偏心量的情況下不會影響車輪的后續加工，如圖1所示。②考慮該車輪輪輞重量大，且為“波”形輻板，熱處理會產生較大變形，同時，參考了土耳其920車輪和MLXY1016車輪模具的設計方案，決定在理論變形的基礎上將輪轂和靠近輪轂一側的輻板整體向車輪內側下移6 mm，并將內、外側輻板最高點的圓弧以大圓弧過渡，確保熱處理變形后鍛件各部分余量分布均勻，具體如圖2所示。③在6 000 t水壓機成形環節，環形加熱爐加熱二段、均熱段在車輪連續生產時，加熱溫度執行上限，要確保坯料加熱時間和均勻性，并要保證高泵站壓力處于27～28 MPa之間。具體的成形方案是：軋制量為90 mm時，設計相應的成形模、鐓粗板。因為軋制量較大，所以，為了防止軋制時出現折皮，預先制備了兩種形式的成形環，即有輪緣和無輪緣，如圖3所示。

采用上述方案，公司首次投料為36件車輪進行小批量試制。其中，采用帶輪緣成形環，將鐓粗高度調整至152 mm時，輪轂和輪輞金屬填充飽滿，沖孔、軋制和壓彎等工序均未發生異常情況。通過對熱鍛件進行測量，確認其尺寸都在要求的范圍內，外形尺寸也比較理想。對冷態毛坯車輪進行測量，發現除了輻板偏厚、外輻距偏小外，其余尺寸都比較理想。這說明，模具的設計是較為合理的。

2 結論

按照本文制訂的鍛軋和熱處理工藝，TCDD 1100大直徑車輪共生產了500件，全部一次生產合格。這為公司今后生產較大輪型的車輪積累了寶貴的經驗，更為重要的是提高了產品檔次，增加了市場份額。

作者簡介：張磊（1983—），男，學士，主要從事火車車輪生產工藝設計方面的工作。

〔編輯：白潔〕

Abstract： TCDDΦ1100 wheel is our export products in Turkey， also the largest outer diameter wheel for outlet. The wheel has complex structure. The spoke is a long but thin and the wheel rim is heavier. While hot rolling forming， metal distribution and flow is relatively complicated.

Key words： large diameter wheels； wrought forming； deformation； thermoforming

摘 要：TCDD1100車輪是我公司出口土耳其的產品，也是目前我公司出口產品中外徑最大的車輪。該車輪結構復雜，即輻板薄且較長，車輪輪輞較重，熱成形金屬分布和流動相對復雜。

關鍵詞：大直徑車輪；鍛軋成形；變形；熱成形

中圖分類號：U463.34 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0002-01

太原重工軌道交通設備有限公司是國內唯一一家同時生產軌道交通用車輪、車軸和輪對的企業，是從事軌道交通移動裝備用輪、軸和輪對等產品的研發、設計、生產、銷售和服務的專業化制造基地。公司產品覆蓋機、客、貨、動、城規等全系列各種規格、型號的輪、軸和輪對。多年來，公司以優質的產品服務于鐵路事業，積極與國內外著名的公司合作，在同行業中享有很高的聲譽。TCDD1100車輪結構工藝性差，對機械性能（特別是60 mm斷面硬度、低溫沖擊等）和機加工精度等都有較高的要求，在鍛軋成形、熱處理和機加工等環節都不同程度地存在問題和困難。

1 車輪熱成型工藝方案的制訂

針對該車輪的結構特點制訂相關的方案，并查閱了φ1250機車輪、葉輪和MLXYφ1016車輪成形時的坯料分布、成形外徑、鐓粗高度、軋制量和熱處理變形量等參數，制訂了如下方案：①考慮到車輪的外徑尺寸較大，可能會產生較大的偏心量，所以，決定在輪轂側面單邊留15 mm余量。沖孔尺寸為φ145，將法蘭加厚，確保在產生較大偏心量的情況下不會影響車輪的后續加工，如圖1所示。②考慮該車輪輪輞重量大，且為“波”形輻板，熱處理會產生較大變形，同時，參考了土耳其920車輪和MLXY1016車輪模具的設計方案，決定在理論變形的基礎上將輪轂和靠近輪轂一側的輻板整體向車輪內側下移6 mm，并將內、外側輻板最高點的圓弧以大圓弧過渡，確保熱處理變形后鍛件各部分余量分布均勻，具體如圖2所示。③在6 000 t水壓機成形環節，環形加熱爐加熱二段、均熱段在車輪連續生產時，加熱溫度執行上限，要確保坯料加熱時間和均勻性，并要保證高泵站壓力處于27～28 MPa之間。具體的成形方案是：軋制量為90 mm時，設計相應的成形模、鐓粗板。因為軋制量較大，所以，為了防止軋制時出現折皮，預先制備了兩種形式的成形環，即有輪緣和無輪緣，如圖3所示。

采用上述方案，公司首次投料為36件車輪進行小批量試制。其中，采用帶輪緣成形環，將鐓粗高度調整至152 mm時，輪轂和輪輞金屬填充飽滿，沖孔、軋制和壓彎等工序均未發生異常情況。通過對熱鍛件進行測量，確認其尺寸都在要求的范圍內，外形尺寸也比較理想。對冷態毛坯車輪進行測量，發現除了輻板偏厚、外輻距偏小外，其余尺寸都比較理想。這說明，模具的設計是較為合理的。

2 結論

按照本文制訂的鍛軋和熱處理工藝，TCDD 1100大直徑車輪共生產了500件，全部一次生產合格。這為公司今后生產較大輪型的車輪積累了寶貴的經驗，更為重要的是提高了產品檔次，增加了市場份額。

作者簡介：張磊（1983—），男，學士，主要從事火車車輪生產工藝設計方面的工作。

〔編輯：白潔〕

Abstract： TCDDΦ1100 wheel is our export products in Turkey， also the largest outer diameter wheel for outlet. The wheel has complex structure. The spoke is a long but thin and the wheel rim is heavier. While hot rolling forming， metal distribution and flow is relatively complicated.

Key words： large diameter wheels； wrought forming； deformation； thermoforming