铁路货车钩尾框的锻造工艺

李立峰王正军蔺昊崔屹

摘要：铁路货车在我国的运输行业占有重要的地位，因此对铁路货车的钩尾框的锻造工艺要求非常高，如果车钩尾框的质量不合格，就会出现裂纹或者断裂的情况发生，给铁路货车安全带来一定威胁，同时也会造成经济上的损失，货物的散落也会影响铁路的交通安全。本文对铁路或车钩尾框的锻造工艺进行分析。

关键词：铁路货车；钩尾框；锻造工艺

随着国家经济的不断增长，人们对物质的需求不断增加，因此，铁路部门不断的提高车辆的运行速度，高速行驶的了铁路货车钩尾框在横向拉力和纵向牵扯力的作用下，造成了极大的负担，也就要求钩尾框的载荷力不断的提高，才能满足铁路货运的运输要求，保证铁路货运安全，避免经济损失的发生。

一、钩尾框

（一）钩尾框的含义

铁路货车钩尾框是车头与车厢、车厢与车厢之间的连接部件，具有一定的灵活性，是可以根据实际的运输情况进行增加和减少车厢的连接部件。钩尾框不仅具有连接的作用，还具有承载力的作用，因此，钩尾框是铁路货物运输中的重要组成部分，在保证了铁路货车安全的同时，也间接的促进了我国经济的增长，在铁路货物运输中占有重要的地位。

（二）钩尾框的分类

钩尾框分为铸造钩尾框和锻造钩尾框，由于铁路运输速度的不断提高，货物运输的重量却没有减少，形成了高速重运的运输局面，因此对钩尾框的承载力要求也在提高，从使用铸造17型车钩尾框改为使用锻造钩尾框。锻造钩尾框的强度更大，比铸造钩尾框的疲劳寿命高处60倍，提高了80%，同时但在钩尾框的使用寿命和质保期也得到了延长，有原来的8年变为现在的25年，质保期的的延长减少了铁路的运输成本，提高了铁路运输的收益。同时锻造工艺的钩尾框更加的科学，更好的利用力学的性能，提高钩尾框的承载力，减少力对钩尾框造成的性能的损伤，提高了钩尾框的使用效率，提高了钩尾框的质量，保障了铁路货车的行车安全。

（三）钩尾框锻造工艺的特点

由于钩尾框是一个不规则的部件，因此在进行钩尾框的模型锻造时，很难一次成型，特别是钩尾框中的方槽部分，形成难度极其大，所以，钩尾框的督造曹勇拌料展开的方法先进行模型的锻造，再将模型锻件弯曲成形，然后将锻件的头部用连接板焊接起来，形成一个完整的钩尾框。

二、两种型号钩尾框的锻造工艺

（一）17型钩尾框锻造工艺

1、自由锻精制坯两火锻造工艺

在铸改锻初期曾尝试过整体锻造的工艺方案，但所需设备吨位大（16t模锻锤），材料消耗量大，并消耗大量机加工工时，效率低，成本很高。而采用展开锻造后折弯成形的工艺，大大降低了生产成本，使锻造钩尾框实现了商品化生产，锻造工艺采用自由锻制坯，31500kN摩擦压力机（后改用80000kN摩擦压力机）展开模锻后折弯成形。工艺流程为：锯床下料→加热→自由锻制坯→二次加热→31500kN以上摩擦压力机上锻造（展开锻造）→液压机上折弯→整形→焊接→超声波探伤→机械加工→热处理→表面处理→磁粉探伤→成品。但是，该工艺仍然存在不足：自由锻制坯效率低，操作难度大，耗时长，火次多，材料利用率低，模锻打击力大，综合成本较高。与铸造钩尾框比，锻造钩尾框使用寿命大大延长。但依然存在着能耗大，材料利用率低，劳动条件差，生产效率低，生产成本高，产品表面质量较差等问题。

1、自由坯掉头模锻工艺

自由坯掉头模型锻造在锻造时很难一次成形，因此，在进行自由坯掉头锻造时，分为了多次锻造的方法。自由坯掉头的两次锻造发是先下料，然后在室式加热炉内进行加热，当料可以进行拔长处理时，用800t的液压机进行自由锻拔长制坯处理，然后再进行加热，当加热到一定的时间时，就使用10t的模锻锤对锻造的模型一端进行锤压，打造出模型的大概形状，然后用400t摩擦压边机进行切边的处理，再用10t模锻锤进行锻造模型的校正，锻造模型的另一边也采用相同的锻造、切边和校正的方法进行加工。当模型锻造完成后，在使用连接板进行焊接时，会出现爪部充不满的现象，影响到后期的使用，因此改为使用三次锻造法。

三次模锻工艺的流程与第一次的模型锻造流程即为相似，但是在中自由锻的拔长制坯过程后，先将终端部分进行了锻造和切边，然后再进行两端的锻造、切边和加工的工作。

2、辊锻-模锻复合成形工艺

三次锻造法虽然能够保证锻件的使用，但是仍然还在一些不足之处，例如锻件两侧的长度尺寸和同轴度之间的误差会导致在弯曲变形时部件会出现晃动的现象，而且，三次锻造的方法也会使锻件的表现出现氧化皮压痕这类的缺陷。要在锻件制造时要在一个流程中完成锻造的所有工序，增加了成本，但是能够收到的效益却不高。因此钩尾框锻件的两侧平板，可以辊锻时完成成型的工作，这样锻件两侧会更加对称，误差会更小，精度会更高。而且使用辊锻的优点是时间比较短，不需要对坯料作过多的降温工作，就可以达到模型锻造成形的目的。辊锻-模锻成型的工艺流程是：先进行下料，然后在中频感应加热炉中国进行加热，，加热到一定程度时，使用ZGD1000辊锻机进行坯料的加工，然后使用8000t的摩擦压力机对模锻进行加工，再用2000t油压机进行切边的工作，模锻的校正也需要使用2000t油压机。整个成形的过程十分流畅，避免了多次锻造出现的氧化皮压痕的问题的出现。

复合成型工艺的优点：锻造坯料只需一次加热，降低加热成本；合理设计多道次精密辊锻工艺和模具，可有效地解决复杂锻件截面差大的问题，使精辊锻件形状更接近于这类锻件展开后的直线形状和尺寸，以辊锻实现部分锻件净形或近净形成形，减少锻件飞边，节省原材料；采用大型辊锻机自动辊锻技术，可大大提高生产效率，并减轻工人的劳动强度；大部分的变形由精密辊锻工艺完成，减轻了终锻设备和模具的负荷，延长了设备和模具寿命。以上因素综合结果大大降低了锻件生产成本。

（二）16型钩尾框辊锻-墩头-模锻工艺

在17型锻造钩尾框开发完成的基础上，16型锻造钩尾框、13B型锻造钩尾框等产品的开发工作又接续进行了。这些钩尾框展开后的中间段（尾部）和两个侧臂（侧板）与17型钩尾框基本相同，完全可以采用Φ160mm坯料，按17型钩尾框的工艺在ZGD1000辊锻机上进行制坯。但是，由于端头部分横截面积增加较多，经过计算其端头部分需要用Φ180mm甚至Φ200mm的坯料进行锻造。但是，ZGD1000辊锻机最大坯料尺寸为Φ160mm，而且中频感应加热炉也无法满足坯料直径增大的要求。针对出现的问题，首先提出一个方案：用Φ180mm或Φ200mm的坯料在自由锻锤上对其中间部分进行拔长至Φ160mm；然后进行辊锻制坯。而两端头为Φ180mm或Φ200mm，中间部分为Φ160mm的坯料无法通过中频感应加热炉，该方案不可行。经过比较研究，最终确定工艺方案为：用Φ160mm坯料在ZGD1000辊锻机上对其中间部分和两个侧板部分进行制坯，接着利用其余热在特制的镦头机上对其端头相应的部分进行镦粗至Φ180mm或Φ200mm，如图7所示。然后送到燃气室式加热炉中进行整体升温加热，最后在8000t摩擦压力机上进行模锻成形。经过计算确定特制的镦头机工艺参数为：镦锻力500t；夹紧力630t。

三、结语

铁路货车钩尾框的锻造工艺为铁路运输的安全和质量提供了保证，使用合理的模锻方法，不仅节约了成本，还能够保证模锻的质量。促进了铁路运输也的发展，也促进了经济的发展。

参考文献：

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