探究机车车辆的车轴锻造工艺
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摘 要：随着社会的发展和时代的不断进步，交通工具的技术水平逐渐提高，尤其是机车工具的制造和生产水平有了很大提高。机车中车轴是重要的组成部分，是通过悬架和车架相连，其功能是传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向作用力的部件，因此，需要高度重视其锻造工艺和质量。本文主要以机车车轴的生产工艺为研究对象，具体从车轴锻造工艺方面展开论述，并就存在的问题提出合理化的建议和措施，以提高机车车轴的锻造水平和质量。
中图分类号：U26 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0093-02
铁路运输业是国家大力扶持和发展的重点行业，关系着我国市场发展的空间和范围。因此，需要高度重视铁路运输业的发展状况，车轴是铁路机车车辆走行部的重要部件，其质量的好坏直接会影响到铁路运输的安全。随着现代化社会的发展和时代的不断进步，交通运输业也在不断发展，传统的40钢车轴已经难以满足现代高速列车车轴的要求了，必须要提高车轴的强度，增强车轴的使用寿命，避免机车在高速运作中出现车轴裂纹等现象，严重威胁着铁路运输的安全和稳定，下面针对机车车辆生产中车轴的锻造工艺问题进行阐述和讨论。
1 机车车轴锻造工艺概述
针对铁路机车车辆而言，车轴完全承担着车辆的荷重与自重，同时列车运行与停车过程也承担着车辆的制动力与冲击力，此外车辆的受力情况随着行驶状态的改变而改变。因此，必须要提高机车车辆车轴的质量，以确保机车车辆行驶的安全性和稳定性。（1）车轴的原材料及锻后热处理必须达到既定的技术要求；（2）车轴成型必须经轧制、锻造的塑性变形过程，提高车轴的力学性能。
目前，我国常用的车轴锻造工艺包括自由锻造工艺和径向锻造工艺，其中前者主要采用水压机，后者主要采用大型数控型径向锻造机。例如，径向锻造机精锻工艺，就塑性成形原理而言，快锻液压机具有较大的锻造压力及径向锻造锤头具有较小的打击力，因此，快锻液压机具有较佳的锻透效果。就锻件的外观而言，若采用快锻液压机进行锻造处理，则车轴锻件的端头呈外凸状；若采用精锻机进行锻造处理，那么车轴锻件的端头呈内凹状。
当前奥地利、德国等国家已经拥有相当成熟的火车机车车辆车轴锻造工艺，其中产自奥地利的径向锻造机或卧式径向四锤头精密锻造机已占据世界主要市场，因此，可大幅度提高车轴外形尺寸的精密度，同时能够完全实现全自动锻造，能够从产能、质量、安全环保、成品率等方面实现比较有效的控制，但径向锻造机价格相当昂贵。2008年以前，我国便能够生产8000 kN快锻液压机。近年来，随着新技术的开发与应用，我国的此项生产技术已经能够基本满足国内市场的需要。
2 车轴锻造工艺
金属锻前加热作为锻件生产过程的关键工序，金属的塑性与变形抗力直接影响到金属坯料所制成锻件的质量，因此锻造加热均以增强金属塑性、控制变形抗力为主要目的，以提高锻后组织的性能。由此可见，车轴锻造过程必须高度重视车轴锻造加热。车轴的轴坯主要采用步进式连续加热炉的加热方式，其中钢坯加热过程必须对炉内温度变化及控温表进行跟踪监测，实现对喷嘴燃气流量的控制，进而防止坯料过热或过烧。此外，必须对坯料的均热时间进行严格控制，即均热时间≥2 h；均热段炉温
除此以外，车轴锻造加热过程必须规避某些加热缺陷的产生。金属加热过程，不断输入的外部热量势必持续改变坯料内部的能量状态，一方面会实现金属塑性的提高及变形抗力的降低；另一方面亦会导致某些加热缺陷的产生。例如源自坯料外层组织化学状态变化的缺陷，脱碳或氧化；源自内部组织结构变化的缺陷，例如过烧火过热；源自坯料内部温度分布不均的缺陷，例如坯料开裂，其中就坯料开裂问题而言，尤其针对导温差的高合金钢或断面尺寸大的钢锭，低温阶段务必要采取缓慢加热的原则，同时严格遵循既定的加热规范。
总体而言，车轴锻造加热过程，锻造温度范围的确定及始锻温度与终锻温度的确定均应遵循既定的原则，即锻造温度范围的确定原则：锻造温度范围内必须确保金属的塑性及变形抗力能够满足既定标准，即锻造温度范围尽量更宽，如此实现加热火次的减少及锻造生产率的提高；碳钢始锻温度的确定原则：始锻温度低出Fe-C平衡图的固相线150 ℃～250 ℃；碳钢终锻温度的确定原则：终锻温度高出Fe-C平衡图的A1线25 ℃～75 ℃。
结合上述研究内容，本章节以LZ50钢车轴为例，简要分析LZ50钢车轴的锻造工艺。根据相关原则最终确定LZ钢车轴坯料的始锻温度、终锻温度分别为1150 ℃左右、≥800 ℃，其中若
LZ50钢车轴锻造完成后，必须依照规范进行锻后校直冷却处理，具体操作步骤：自检锻造后的车轴校直自检合格后的车轴，注意校直过程必须确保轴温≥510 ℃，此外校直后的车轴毛坯必须放入专用冷床进行冷却处理，切忌热态堆放。
总体而言，须对车轴的始锻温度、终锻温度进行严格控制，坚决做到轴坯加热温度里外均衡及预热与加热结合，如此规避某些加热缺陷的产生，进而实现车轴疲劳强度的提高及使用寿命的延长，以满足铁路机车车辆提速重载的实际需要。严格的按照车轴锻造流程的每一个步骤进行锻造，避免因温度控制等问题而影响车轴的生产质量，影响其使用效果和使用寿命等。
3 结语
列车是铁路运输的重要交通工具，而车轴则是列车上重要的组成部分，只有提高机车车轴的质量，才可以保证铁路交通运输的安全和稳定。车轴锻造中必须要注重金属塑性、控制变形抗力等特点，尤其是要关注车轴锻造加热的过程，把握好车轴锻造的加热温度，严格的按照车轴锻造的程序和步骤进行，并在完成锻造后用快锻机对锻打完毕的工件进行预校直，保证车轴部件的生产质量。因为车轴锻造质量对车轴质量起着直接性的影响，所以必须高度重视车轴锻造工艺，重视每一个生产细节，打造最完美的车轴，提高其使用寿命，减少因车轴质量而导致的交通事故，保证列车交通运输的安全性和稳定性，为交通运输事业贡献力量。
参考文献
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