鐵路貨車用40Cr扁孔圓銷的批量制作工藝

摘 要：本文闡述的40Cr圓銷是鐵道部運輸局運裝貨車〔2010〕575號規定的鐵路貨車用制動圓銷，現已在鐵路新制貨車和既有貨車轉向架固定杠桿與固定杠桿支點，固定杠桿支點與固定杠桿支點座，固定杠桿、游動杠桿與制動梁支柱，固定杠桿、游動杠桿與中（下）拉桿間、柔性支點內的鏈蹄環間采用。我公司根據《鐵路貨車制動扁孔圓銷和圓銷技術條件》要求，從2010年9月份起，著手扁孔圓銷試制工藝研究。經過近一年時間的逐漸完善，2012年已確定了扁孔圓銷批量生產制作工藝。本文從下料、沖孔、車削、壓型、調質、表面淬火+回火、探傷及發黑等方面對扁孔圓銷的批量制作工藝進行了較為詳細的敘述。

關鍵詞：40Cr 扁孔圓銷 批量生產 制作工藝 下料 沖孔 壓型 調質 探傷 發黑

中圖分類號：TU714 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0134-01

2010年8月27日至2012年4月12日期間，鐵道部運輸局先后下發運裝貨車〔2010〕575號、運裝貨車745號及運輛貨車函[2012]187號文件，制定了鐵路新制貨車和既有貨車制動圓銷改造方案，規定轉向架固定杠桿與固定杠桿支點，固定杠桿支點與固定杠桿支點座，固定杠桿、游動杠桿與制動梁支柱，固定杠桿、游動杠桿與中（下）拉桿間、柔性支點內的鏈蹄環間采用扁孔圓銷，扁孔圓銷需求量大增。

從2010年9月，著手扁孔圓銷試制工藝研究。通過部級認證后開始小批量生產、經過不斷的工藝改進，2012年已確定了成熟的扁孔圓銷批量生產制作工藝，現生產能力達到每月十余萬件，確保公司貨車造修用扁孔圓銷的供應。

1 生產依據

1.1 生產依據

Q/QC56-125-2010鐵路貨車制動扁孔圓銷和圓銷。

1.2 相關要求

扁孔圓銷型式符合圖1規定。

2 工藝流程

下料→沖扁孔→車削外圓及端面→頭部加熱及壓型→調質→表面淬火+回火→探傷→發黑。

3 工藝內容

3.1 下料

采用現有的棒料剪切機，使用定位板和刀板進行定位剪切下料，保證尺寸。

由于熱沖孔過程存在制件的表面變形，選擇比制件直徑規格大4 mm的棒料。該規格棒料經不用偏心裝夾車削外圓后，沖孔變形能被有效消除，提高工作效率。

通過計算和生產實際情況，確定各規格下料的最佳長度為：（1）Φ20扁孔圓銷下料長度L=L1+47；（2）Φ28扁孔圓銷下料長度L=L1+65；（3）Φ32扁孔圓銷下料長度L=L1+68；（4）Φ36扁孔圓銷下料長度L=L1+72。

式中L1為成品扁孔銷頭部下平面與扁孔最近距離（即圖1中的L1）

3.2 沖扁孔

采用160 kW可控硅中頻電源裝置進行加熱，壁式冷凝器循環系統進行冷卻，風冷和水冷同時進行。采用80 t或100 t沖床進行扁孔沖壓。沖床安裝好沖孔模后，將圓銷桿部一端置于電爐感應裝置上加熱，加熱長度控制在30～40 mm之間，加熱溫度為1000 ℃～1150 ℃之間時取出放入沖床下模中進行沖扁孔。

沖孔模具的結構決定產品的沖孔質量。試制初期，沖孔后桿徑變形過大，給加工帶來極大的不便。公司自行設計制造了沖頭及沖孔模具，在沖床上下行程過程中自動快速完成夾緊、沖孔、松開動作。同時輔助采用循環泵，實現沖孔過程中自動澆水冷卻，解決模具升溫過快問題，提高模具生產壽命。

3.3 車削外圓及端面

試制初期，采用普通車床進行扁孔圓銷外圓加工，由于扁孔處斷續車削，存在打刀現象，1臺普通車床加工外圓及兩端面需用時約5～10 min，工作效率極低，成為制約扁孔圓銷批量生產的瓶頸問題。采用YT系列的硬質合金可換刀頭，可以減少打刀現象，也可以快速更換刀頭，減少磨刀時間，有效提高加工效率。為了達到批量生產能力，新增2臺專用自動機床對圓銷桿部進行車削，實現兩端面車削及桿部外圓車削兩部進行，機床自動上料，極大地提高了車削加工效率，每個工件只需2 min左右。

車削外圓時必須嚴格保證桿部直徑尺寸，可以用壓型下胎模型進行自檢，減少檢測時間。壓型前對車削產生的毛刺必須徹底清除，以保證壓型后表面質量。

3.4 頭部加熱及壓型

采用中頻爐進行加熱。首先啟動冷卻水系統，然后啟動中頻爐，將圓料的一端約35～40 mm放入電爐感應圈內加熱，加熱時間60～90 s，達到700 ℃后取出壓型。但加熱溫度不得高于750 ℃。加熱圓料時不允許有過熱、過燒等鍛造缺陷，過熱、過燒的圓料不允許壓型使用，加熱后圓料不允許蘸水。

壓型在摩擦壓力機上進行，自制頭部壓型模具。批量壓型前首先要進行試壓型，以檢查其下料尺寸、模具等是否符合要求，試壓合格后方可批量壓型。壓型時要沖滿，標記清晰，圓銷表面不得有裂紋、發現裂紋的要及時挑出。

3.5 調質

采用現有的保護氣氛網帶爐生產線進行淬火加熱，淬火裝爐溫度為840 ℃，保溫溫度為840±10 ℃，保溫時間為30～40 min，淬火劑溫度不大于30 ℃，工件淬火后的硬度應大于45 HRC。采用具備風扇的75kw回火爐進行回火加熱。自制了淬火筐及回火筒，用于裝盛扁孔圓銷?；鼗饻囟葹?00℃～350℃，保溫時間為120～150 min，保溫結束后立即出爐空冷?；鼗鹩捕纫幎?0～35 HRC。

3.6 探傷

采用磁粉探傷機進行逐件連續濕法探傷，探傷部位為兩端面以外的全部外表面。

3.7 發黑

采用帶加熱裝置的堿性除油槽、內襯防腐裝置的酸洗槽、帶有電加熱裝置的發黑槽、浸油槽及清洗槽進行發黑處理。按照溶液的合適配比、溶液溫度和浸液時間進行操作，扁孔圓銷表面氧化膜均勻呈黑色，不允許呈現紅棕色或紅色氧化斑點。

4 結語

40Cr扁孔圓銷是鐵路貨車用新型制動圓銷，造修需求量大。我公司按此工藝已批量生產一年，不但能夠滿足新造4000輛/年及檢修10000輛/年同時生產使用，而且具有外銷能力。

參考文獻

[1]姜江，彭其鳳.表面淬火技術[M].化學工業出版社，2006，1.

[2]鐵道部運輸局裝備部.鐵路貨車制動扁孔圓銷和圓銷技術條件[R].2010，8.