轨道车辆辗钢车轮制造技术

2021-04-21 00:00:00 0

     车轮是轨道车辆走行部最重要的部件之一,其 产品质量直接关系到轨道车辆的行车安全。一方面随着中国轨道交通的大力发展,国内高速动车组和城轨地铁车辆对新造车轮的需求日益增长;另一方面,车轮是易损易耗件,需要定期更换,因此维修市场非常庞大。同时,随着车速的不断提高,高速车轮的专业化生产技术要求也越来越高。目前,国、内外车轮的制造技术主要有铸钢车轮和辗钢车轮两种,辗钢车轮日益增多,是轨道车辆应用最广泛的车轮。

起重机车轮|锻造车轮|轨道轮|行车轮|车轮锻件


目前国内产能和供应情况

     我国目前轨道机车车辆车轮的主要生产厂家有马鞍山钢铁股份有限公(以下简称马钢)车轮公司、 山西太重车轮厂、中美合资大同爱碧玺铸造有限公司、中美合资信阳同合车轮有限公司,其中马钢车轮公司和太重车轮厂均生产辗钢车轮,大同爱碧玺铸造有限公司和信阳同合车轮有限公司均生产铸钢车轮。

     近几年,铁道部成功引进时速为200 km及以上的动车组技术,动车的运营速度由250 km/h平台提高到350 km/h平台,并向380 km/h平台以上的运行速度迈进,高速铁路和动车组各项技术不仅达到了世界先进水平,而且形成了具有自主知识产权的高速铁路成套技术体系。但作为高速动车组关键走行零部件的车轮、车轴,由于制造技术相对落后,国产化尚未完成。因此,实现高速轮、轴的具有自主知识产权及配套制造能力的国产化进程任重道远。

国外车轮制造厂家简述

     鲁齐尼(Lucchini)集团是欧洲目前的主要钢铁企业之一,也是意大利特种钢的生产基地。鲁齐尼可以生产各种规格的车轮、轮箍、车轴和制动盘,并能够提供轮对组装和维护服务。意大利的ETR450、ETR500及芬兰的SM3、西班牙的S104等动车组均采用鲁齐尼制造的轮对。鲁齐尼制造的弹性车轮、 消音车轮轮对还广泛应用于城际列车、城市轨道交通和地铁车辆,目前,中国的CRH3、CRH5型车均采用了鲁齐尼产品。鲁齐尼有很强的科研开发能力,在轮对开发方面有齐全的设备,并以开展实物轮、轴性能和疲劳试验闻名于世。

德国波鸿公司

     德国波鸿交通技术集团(以下简称BVV)是一家国际领先的轨道车辆车轮和轮对制造商,成立于1842年,生产了世界上第1个锻造车轮,拥有先进的技术和较大的市场影响力。BVV拥有高速车轮和车轴的先进生产线及高速轮对组装线,拥有世界最先进的车轮热处理生产线和专有技术。

GHH - Valdunes 集团

     GHH - Valdunes 集团是德国 Gutehoffnungshtitte (GHH)公司和法国Valdunes公司合并成立的公司, 该公司从事高铁车轮、车轴及轮对研发制造的历史超过30年,在全球车轮、车轴制造业占有领先地位。该公司为法铁SNCF独家供应商和德国DB的主要供应商,阿尔斯通的高速列车TGV获得了574.8km/h的世界铁路速度纪录,其上安装的车轮就是该公司制造的。

辗钢车轮制造工艺

     辗钢车轮锻件的制造采用的主要工艺为:炼钢、热成 形、热处理、机加工,炼钢工艺包括炼钢、炉外精炼和浇注

     热成形工艺包括预成型、成型、轧制和冲孔压弯。圆钢坯在环形炉中加热;预成型工序的功能是将圆形配料经过镦粗、预成型和成型工步;成型即车轮的基本形状完成,其中轮毂和轮毂孔部位成型结束,辐板和轮辋部分金属分配完成,形成基本形状;轧制的作用是将车轮辐板辗轧扩径,将轮辋轧制到指定高度,并完成车轮踏面和轮缘的成型。目前,用于轧制的车轮乳机主要有两种:一种为卧式轧机,另一种是立式轧机。冲孔压弯方式有压力机和旋转锻造机两种。辐板压弯工序用于平整轮辋,且将辐板压弯变形到所需要的位置,多数厂家还在这一步完成轮毂孔冲孔。完成热变形的轮坯,温度为850 ~950 t,一般采用缓冷和等温工艺控制冷却速度,将温度冷却至室温,等待下一步工序。

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车轮制造技术未来发展

     我国目前在高速动车组车轮制造方面与世界先进水平尚存在一定的差距,尤其在新材质特种钢的冶炼、热处理工艺研究手段和工作内容方面尚不成熟。在未来发展中应注重于高速车轮材质的研发、新型车轮的预测和试验方法、新型车轮淬火方式的研发、车轮检测方式的研究以及轮对综合模拟仿真性能检测等方面。


     车轮辐板的强度直接关系到行车安全,辐板形状对车轮的结构强度和刚度有着较大的影响。 目前国内外采用的辐板形状有:S形辐板、波浪形辐板、直辐板和盆形辐板m。直辐板较其他各形辐板质量更小,缺点是径向刚度过大、轴向刚度较小,然而随着高速动车组的大规模制造,由于受结构限制,动车组动力轮对多采用轮装式制动盘,因此,车轮辐板形状也多采用直辐板形式,配有高精度的辐板孔以安装制动盘,如中国CRH1、CRH2、CRH3型动车组动力轮对用车轮,这对高速车轮的受力以及加工均提出了新的要求。

     为保证加工精度、消除累积误差,同时简化工艺流程,国际上提出了车轮加工中心的概念,即将车轮成形加工(包括辐板、踏面、轮毂正反两面)、辐板孔加工、注油孔加工、轮毂孔加工集中在一台设备上完成,保证高效地完成车轮所有部位的精加工,目前,该技术已经在部分工厂得以应用。