楊磊

中信戴卡股份有限公司，中國·河北 秦皇島 066011

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，中國越來越重視車輪加工的工藝管控。為了促進車輪使用性能的進一步提升，改善現(xiàn)有的加工設(shè)備，提升經(jīng)濟效益，降低成本，必須要對車輪機加工工藝進行改進和創(chuàng)新，以提升車輪加工的生產(chǎn)效率以及車輪產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，論文從目前的發(fā)展現(xiàn)狀著手，主要針對車輪加工中的問題與改進進行簡要分析，尋找問題出現(xiàn)的原因并提出合理化建議。

車輪加工；問題分析；改進措施

1 引言

隨著中國鐵路交通事業(yè)的發(fā)展，中國開始逐步重視金屬機械制造工程。為了提升車輪加工的生產(chǎn)工藝效果，應(yīng)采用先進的手段改善車輪加工流程，以提升車輪產(chǎn)品的綜合質(zhì)量和鐵路交通運輸效率，實現(xiàn)其內(nèi)部的生產(chǎn)加工的高效率。在此期間，為了進一步的提高車輪加工水平，提高市場的最高占據(jù)額，中國部分車輪加工基地已經(jīng)開始對所存在的車輪加工問題進行改進，并提出了針對性的措施。

2 車輪加工的現(xiàn)狀

據(jù)相關(guān)的資料統(tǒng)計，全球范圍內(nèi)有35 家列車車輪的制造廠，其主要分布在中、美、日以及法等國。由于世界的車輪加工技術(shù)的發(fā)展歷史長，其目前的工人的熟練度強，加工技術(shù)先進，產(chǎn)品的高效性高，質(zhì)量已經(jīng)受到其他國家社會各界的廣泛認可，但車輪加工生產(chǎn)產(chǎn)量最大的則是中國。針對切削加工車輪工藝，各國的工程技術(shù)人員開展了大量的探究實驗，針對不同的材料特性，選擇多元化的切削技術(shù)進行探究，在反復(fù)的施工中改善其后續(xù)的切削加工問題。在進行結(jié)構(gòu)物件的加工中，對于力學(xué)以及材料的加工、切削加工的學(xué)科知識，必須要對結(jié)構(gòu)物件改善其實際效用，降低加工出現(xiàn)偏差。但是，從目前的加工體系來看，其毛坯材料、幾何工具的剛性以及加工設(shè)備的管理等都存在一定的問題[1]?，F(xiàn)階段的車輪在加工切削過程中容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)物件的處理問題，一旦某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)誤差，其結(jié)構(gòu)物件的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)會出現(xiàn)不對稱，導(dǎo)致車輪在加工中產(chǎn)生變形。與此同時，利用初始的毛坯初始殘余應(yīng)力直接銑削加工，不利于發(fā)揮鋁材自有的價值。

3 車輪加工工藝分析

3.1 車輪結(jié)構(gòu)分析

在車輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，可以將車輪材料用于制作鐵路機車車輪，使用模鑄或者圓坯來對其進行連續(xù)性的鑄造。一般來說，車輪鋼材料中的含碳量遠遠高于其他元素，這些元素對于車輪的使用性能以及加工性能有重要作用。由于車輪結(jié)構(gòu)中各個環(huán)節(jié)中的材料導(dǎo)熱性能差，在切削過程中其熱量不易被帶走，切削區(qū)域的溫度高，刀具磨損量會加強，因此必須要收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，采用專業(yè)性的實驗，對實驗的內(nèi)容進行合理探析，逐步的對結(jié)果進行把控，利用互聯(lián)網(wǎng)以及數(shù)據(jù)庫的方式來對其進行計算處理，實現(xiàn)對其單位面積的切削力度的理解，減少刀刃與切削接觸的面積，保證坯料加熱的流動性。為了進一步的獲取車輪結(jié)構(gòu)加工參數(shù)，其合金材料必須要經(jīng)過軋制、固溶、拉伸等工藝流程，保證切削過程中不受溫度場和彈塑性變形的影響，提升鋁材車輪加工中的平衡性與穩(wěn)定性。如果刀具的工件作用力在切削力、切削熱及加工表層，其所留下的切削殘余應(yīng)力就會降低，且其所得到的結(jié)構(gòu)不理想。

3.2 整扎車輪加工工藝分析

整扎車輪加工生產(chǎn)要求使用圓柱形的坯料，一般用切割機床等將圓形坯料處理，使其能夠切割成一定規(guī)格尺寸，根據(jù)實際的情況來對其進行技藝改進，從而創(chuàng)新施工工藝，節(jié)省整扎車輪加工工藝的生產(chǎn)時間，以此來保證加工工藝的時間的節(jié)省，確定好整扎車輪加工質(zhì)量，提升車輪生產(chǎn)效率。對于連續(xù)鑄造的圓形坯料，要求成品批料的重量誤差小于2.5kg，切距垂直度小于0.5mm，成品的圓形坯料公差范圍小于3mm。除此之外，還需要保證其圓形坯料端面不允許有突起或者是凹陷，一旦發(fā)現(xiàn)就必須要對其進行氣割處理，滿足整扎車輪加工工藝實際需求。按照相關(guān)的規(guī)定，使得切割好的鋼坯按照順序送入加熱爐內(nèi)部進行軋前加熱，以此來提升鋼的塑性，降低軋制變形抗力，消除鑄坯中的結(jié)構(gòu)缺陷。采用環(huán)形加熱爐進行軋前加熱，必須要保證輪殼充滿且鋁合金金屬外排充分，利于成型坯輪緣、外輞面的工藝處理以及使用機械處理[2]。

4 車輪加工工藝中存在的問題

4.1 工藝流程體系不規(guī)范

目前，世界的先進制造工藝基本上都是采用先進行熱處理工藝，再進行機加工工藝，以此保證最后的成品的尺度精度達到國家所規(guī)定的標準。但是由于中國目前對于車輪的加工工藝的整體熟知度存在較大的缺陷，工藝施工流程不規(guī)范的問題屢見不鮮，先機加工后熱處理的流程加工體系在車輛的車輪加工中經(jīng)常被當(dāng)作是標準加工手法，使其在后續(xù)的熱處理過程中無法避免出現(xiàn)車輪變形、曲線不一等情況，使后續(xù)的車輛組裝過程中二次加工的耗費時間增長，車輪的使用壽命消耗過大，也浪費了車輪加工的原材料。由于這種體系上的不完善性，導(dǎo)致了在后續(xù)的車輪硬度提升下，以現(xiàn)有的淬火工藝無法使得車輪的硬度由外向內(nèi)呈梯度降低，降低了車輪的切削加工性能。

4.2 整體車輪毛坯硬度大

在車輪的加工過程中，由于整體車輪的毛坯硬度大、強度高、斷屑困難等往往會導(dǎo)致其后續(xù)的加工效率降低，刀具磨損量大，耗費大量的時間卻沒有得到應(yīng)有的車輪產(chǎn)品質(zhì)量。因此，為了保證其車輪工藝中的部分氧化鐵皮等物質(zhì)得到清理，必須要保證其周邊的預(yù)成型坯均勻度完善，在同一個圓形胚料的處理中，保證其坯料高度誤差小于1～2mm。不僅如此，在工藝的處理中，必須要根據(jù)實際情況對輪坯成型工步的模臺進行處理，設(shè)置出新的車輪體系管控，形成新的頂起成型坯，導(dǎo)致車輪輪轂和壓制輻板有合適的輪輞和成型坯，為軋制做準備，確保產(chǎn)品質(zhì)量的樣板檢查效果。在此期間，由于車輪的毛坯硬度較大還容易出現(xiàn)后續(xù)的車輛運行不穩(wěn)定情況，所以必須要加強對于這方面的重視力度，提升工作人員的加工積極性以及技藝專業(yè)性。

5 車輪加工工藝的改進措施

5.1 采用緩冷工藝

在進行工藝的處理時，熱處理工藝已經(jīng)被車輪緩冷工藝所取代，且成為一種新的高使用頻率的生產(chǎn)工藝。這種新的工藝不僅改善生產(chǎn)過程中的車輪的生產(chǎn)質(zhì)量，改進車輪的組織結(jié)構(gòu)方式，還可以使得車輪生產(chǎn)中的煤氣消耗量降低，提升節(jié)能減排效果，實現(xiàn)緩冷工藝的車輪產(chǎn)能釋放。在生產(chǎn)過程中，車輪壓后緩冷工藝的技術(shù)要求，必須要控制在低于530度，根據(jù)實際情況，將其溫度控制在合理范圍之內(nèi)[3]。采用緩冷工藝容易使其后續(xù)的施工中的車輪加工中的車輪硬度提升，實現(xiàn)后續(xù)的工藝的簡化操作處理，但也能達到中國相關(guān)部門所規(guī)定的效果，對此必須要根據(jù)實際情況對其進行合理化分析，改善其最終的車輪加工技藝，讓淬火工藝與緩冷工藝有機結(jié)合，提升其工藝的使用強度，改善外在的加工工藝的全面性以及加工工藝的處理。

5.2 優(yōu)化車輪的淬火工藝

在車輪加工制作中，車輪的工作應(yīng)力要求在踏面5mm 以下的車輪應(yīng)力硬度達到標準值，以此為標準來對其進行淬火熱處理，按照實際的需求采用連續(xù)噴水淬火的方式，使車輪的硬度從外向內(nèi)以梯度的方式下降，對車輪的人員表面踏面以及車外側(cè)面的硬度進行測量，選擇重點部位進行數(shù)據(jù)計算和衡量，加強其相關(guān)的車輪加工工藝。在精加工過程中，還可以利用區(qū)域熱傳導(dǎo)方式使部分車輪的表面溫度回升，對已形成的珠光體組織進行軟化處理，利用測溫儀來對車輪表面的溫度測量，使它下面5～8mm 的部位硬度達到高峰值，后逐步降低恢復(fù)到熱軋狀態(tài)的硬度水平[4]。除此之外，還必須要加強車輪的熱處理，改善切削加工和材料硬度的沖突，形成一種珠光體結(jié)構(gòu)，改善車間加工性能，提高加工效率，減少刀具的耗損量。以這種方式使得車輪在踏面下5～8mm 處承受大接觸應(yīng)力，提升車輪的抗接觸疲勞性能，延長車輪使用壽命，強化車輪加工效果，減少噴水淬火時間，降低車輪加工成本，使得其在運作過程中使用高質(zhì)量的車輪成品。

5.3 優(yōu)化切削參數(shù)

切削用量優(yōu)化是整個加工工藝過程中的核心內(nèi)容，其可以選擇合理的方式來提高機床和刀具的性能，保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量，提升勞動生產(chǎn)率，降低加工成本。因此，必須要建立合適的數(shù)學(xué)參數(shù)模型，使得其在切削用量的選擇上有明確的優(yōu)化目標，實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟效益，以高生產(chǎn)率、低加工成本、最大化的生產(chǎn)效率作為其目標函數(shù)的具體參數(shù)值，以函數(shù)的方式利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來對其進行數(shù)據(jù)的采集和計算，從而獲取相關(guān)參數(shù)函數(shù)，保證其車輪加工的加工精度，延長車輪加工設(shè)備的使用壽命，降低刀具的磨損率。通過新型的刀具材料來對車輪加工的刀具參數(shù)進行優(yōu)化，選擇合適的切削液或熱處理工藝改善材料的可加工性，對加工材料的切削加工處理進行突破[5]。為了適應(yīng)高韌性的材料，必須要選擇慢速的切削速度，使用圓弧刀片提升進給量，使其接觸面達到20m2，以此作為當(dāng)主軸加工中心，在恒定轉(zhuǎn)速中縮短加工時間。由于多元性的車輪加工難度大，合金刀片的使用性能可以在高溫下得到緩解，以此來改善內(nèi)部的涂層技術(shù)和制造工藝，使得現(xiàn)代涂層技術(shù)可以印制合金刀片上，調(diào)配好合金刀片的構(gòu)成以及涂層材料實施順序，改善車輪加工性能，提高車輪的生產(chǎn)效率，提升刀片的耐磨性，優(yōu)化材料參數(shù)，創(chuàng)新車輪加工工藝模式。

6 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段中國越來越重視車輪加工工藝完善和創(chuàng)新。為了進一步的提升車輪加工效率以及車輪的生產(chǎn)質(zhì)量，必須要根據(jù)實際情況來對其整體的工業(yè)生產(chǎn)流程、監(jiān)管體系等進行有效改進，選擇合適的方式來優(yōu)化車輪加工的淬火工藝，實現(xiàn)內(nèi)部加工工藝的提升，降低刀具損耗，為后續(xù)的加車輪加工創(chuàng)造有利條件。