? 鐵路交通是我國運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展過程中，鐵路運(yùn)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(yùn)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(yùn)輸技術(shù)的應(yīng)用，我國鐵路運(yùn)輸朝著高速、重載方向發(fā)展，車輪在復(fù)雜的運(yùn)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(dòng)方式的雙重影響，對其耐磨性、強(qiáng)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(yùn)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(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，有十分重要的現(xiàn)實(shí)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(gè)關(guān)鍵組成部分，是火車機(jī)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(jī)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(gè)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(huì)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(kuò)徑兩個(gè)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(diǎn)在于對模鍛設(shè)備的要求較低。全世界有20多個(gè)生產(chǎn)廠家，雖然各自的生產(chǎn)工藝有其獨(dú)有特點(diǎn)，但是總體來說從流程來講可以分為三個(gè)主要步驟：預(yù)成型及成型、軋制擴(kuò)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(jī)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(jī)械手夾持上料到壓力機(jī)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(shí)現(xiàn)對輪輞、輪轂的金屬體積分配。在壓力機(jī)模鍛工序采用的是靜壓力鍛造，整個(gè)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(shí)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(huì)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(huì)直接導(dǎo)致車輪報(bào)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(shí)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(dòng)外側(cè)金屬沿水平方向流動(dòng)。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(gè)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(jī)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(jī)的壓力極限數(shù)值滿足事先設(shè)定的工藝數(shù)值，同時(shí)還要滿足下道工序中軋機(jī)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(tái)壓力機(jī)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(gè)部位加工余量的確定。
? ? 車輪加工中的鍛造余量，是整個(gè)車輪鍛造工藝設(shè)計(jì)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。