? 鐵路交通是我國運輸系統(tǒng)的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展過程中，鐵路運輸扮演著不可替代的重要角色。我國一直以來都十分重視鐵路運輸?shù)陌l(fā)展。最近幾年以來，隨著以高鐵為代表的新型鐵路運輸技術(shù)的應(yīng)用，我國鐵路運輸朝著高速、重載方向發(fā)展，車輪在復(fù)雜的運行工況和惡劣的工作條件下，受到來自于速度效應(yīng)和制動方式的雙重影響，對其耐磨性、強韌性以及抗疲勞性提出了更高的要求。但是我國現(xiàn)有的車輪鍛壓生產(chǎn)技術(shù)，還不能完全滿足鐵路運輸發(fā)展對火車車輪質(zhì)量的要求。尤其是我國高速列車的車輪，在車輪的制造中，還存在廢品率較高的現(xiàn)象。因此，筆者認(rèn)為，研究火車車輪鍛壓生產(chǎn)工藝，提高我國火車車輪鍛壓生產(chǎn)技術(shù)水平，制造優(yōu)質(zhì)火車車輪，對于降低我國火車整車生產(chǎn)成本，促進(jìn)鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，有十分重要的現(xiàn)實意義。
? ? 1.火車車輪概述。
???1.1.我國火車車輪形制特征簡析?
火車車輪是火車整車零件中的一個關(guān)鍵組成部分，是火車機車生產(chǎn)中技術(shù)較高的環(huán)節(jié)之一。由于火車的種類繁多，工作環(huán)境和機車構(gòu)造也不盡相同，所以火車車輪的結(jié)構(gòu)形式和形制特征也多種多樣。一般由輪轂、輪輞、輻板三個部分組成。
??? 火車車輪屬于典型的金屬塑性成形產(chǎn)品，常常會出現(xiàn)多種內(nèi)部和外部缺陷。比較常見的有偏心缺陷、組織和填充不完全等缺陷。所以車輪生產(chǎn)中對鍛壓技術(shù)要求較高。
? ? 1.2.我國現(xiàn)行車輪生產(chǎn)工藝。
當(dāng)前包括我國在內(nèi)的世界各國普遍采用模鍛——軋制法（又稱整體輾鋼車輪生產(chǎn)法）進(jìn)行火車車輪鍛造生產(chǎn)，這一方法主要采用模鍛和軋制擴徑兩個主要步驟來完成車輪主體的成形。和鑄造法相比較，該法所生產(chǎn)的車輪內(nèi)在質(zhì)量要好很多，與全模鍛制造法相比，該法的優(yōu)點在于對模鍛設(shè)備的要求較低。全世界有20多個生產(chǎn)廠家，雖然各自的生產(chǎn)工藝有其獨有特點，但是總體來說從流程來講可以分為三個主要步驟：預(yù)成型及成型、軋制擴徑和壓彎沖孔。通過初步總結(jié)，筆者認(rèn)為，各廠家在工藝上的差別，主要體現(xiàn)在預(yù)成型及成型的差異上，壓彎壓力機的配置方面則基本相同，沖孔設(shè)備的配置也只是稍有差別。
? ? 2.火車車輪鍛造工藝分析。
? ? 2.1.車輪預(yù)成型工藝。
? ? 車輪坯料采用圓柱形鋼坯下注，坯料直徑介于380mm——406mm之間。使用高速鋸床對鋼坯進(jìn)行鋸切成段，成段坯料經(jīng)加熱后，有機械手夾持上料到壓力機進(jìn)行預(yù)成型工序。在預(yù)成型工序中，上磨具采用成型模，下模具則選用中央突起的壓痕模，以此實現(xiàn)對輪輞、輪轂的金屬體積分配。在壓力機模鍛工序采用的是靜壓力鍛造，整個鍛造過程在一次行程中完成。優(yōu)異的車輪預(yù)成型工藝，不但能夠保證車輪初步形狀的成形，同時還可以起到改善車輪內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和金屬流線的雙重作用。但是如果此階段的工藝不合理，則會直接導(dǎo)致車輪偏心、填充不完全等缺陷。給后續(xù)加工階段操作帶來困難，嚴(yán)重的還會直接導(dǎo)致車輪報廢。
? ?2.2.車輪成型工藝。
?? 在車輪的成型階段，主要得到的是輪轂和壓制輻板的形狀，同時完成輪輞主要部位的成形。其過程屬于典型的開式無飛邊模鍛。模具壓下后，首先受壓的是車輪的輻板處，車輪內(nèi)層金屬受到來自中央沖頭的作用力，帶動外側(cè)金屬沿水平方向流動。隨著下壓量的急劇增大，輪坯的最外側(cè)金屬和成形模的內(nèi)壁接觸。在中央沖頭和成形模內(nèi)壁的共同作用下，輪坯內(nèi)的金屬形成一個分流面，分別流向輪轂和輪輞下側(cè)以及輪輞上側(cè)。在該流程中， 輪輞下側(cè)的填充情況最佳。此外，由于該工序中模具模膛的高度有所不同，所以直接導(dǎo)致輪坯中不同部分的金屬變形量不一樣，其中輻板處變形量最為突出，而輪輞部分的變形量則最小。車輪成形工藝是熱成形機組軋壓能力匹配的關(guān)鍵工藝。合理科學(xué)的成形工藝，不僅要保證壓力機的壓力極限數(shù)值滿足事先設(shè)定的工藝數(shù)值，同時還要滿足下道工序中軋機的軋制能力需求。
?? ?2.3.車輪壓彎工藝。
? ? 車輪壓彎工序一般情況下是和沖孔工序一起在同一臺壓力機上進(jìn)行，是火車車輪熱成形中的最后一道工序。其主要目的是對輻板進(jìn)行壓彎成形、對輪輞表面進(jìn)行平整以及確定車輪兩側(cè)和車輪內(nèi)徑等的成形。
? ? 2.4.輪坯各個部位加工余量的確定。
? ? 車輪加工中的鍛造余量，是整個車輪鍛造工藝設(shè)計中非常重要的環(huán)節(jié)。它與車輪材料的利用率、成品率以及生產(chǎn)率密切相關(guān)，直接決定著車輪生產(chǎn)的成本。因此，要合理確定輪坯合理的鍛造余量。