一种铁路接触网用定位支座锻造方法及定位支座与流程

1.本技术涉及锻造加工技术领域，尤其涉及一种铁路接触网用定位支座锻造方法及定位支座。


背景技术：

2.目前用于电气化铁路接触网中定位器的安装和定位用的定位支座，包括l型定位支座(如图3所示)以及rl型定位支座(如图4所示)，原为铝合金重力铸造工艺制造，材料为alsi7mg0.6，通过铸造工艺制得的铸件内部组织疏松，易产生气孔、裂纹等缺陷，强度、韧性均较低，还存在粗晶问题，特别是塑韧性差，要求贮运、安装、使用时不能撞击或非正常受力，否则易出现裂纹甚至断裂，因此依靠铸造工艺制得的定位支座整体质量不稳定，对于质量要求较高的安装使用环境，存在安全隐患。


技术实现要素：

3.本技术的主要目的在于提供一种铁路接触网用定位支座锻造方法及定位支座，旨在解决现有铸造工艺制得的定位支座整体质量较差的技术问题。
4.为实现上述目的，本技术提供一种铁路接触网用定位支座锻造方法，包括以下步骤：
5.毛坯选材：选用符合压力加工制造要求的毛坯材料；
6.下料：切割所述毛坯材料以制得毛坯；
7.预锻加热：将所述毛坯加热到460
±
15℃；
8.预锻：将加热后的毛坯放入到预锻模内，始锻温度为450℃，以制得预锻件；
9.终锻加热：将所述预锻件加热到460
±
15℃；
10.终锻：将加热后的预锻件放入到成型模内，进行精密锻造，以得到成型件。
11.可选地，所述预锻加热的时间与所述终锻加热的时间的比值为：1:0.5～1:0.8。
12.可选地，所述将加热后的毛坯放入到预锻模内，始锻温度为450℃，以制得预锻件的步骤之后，所述将所述预锻件加热到460
±
15℃的步骤之前，还包括以下步骤：
13.切边：将所述预锻件放入到切边模内，以进行切边和整形。
14.可选地，所述毛坯材料的材质为6082铝合金。
15.可选地，所述将加热后的预锻件放入到成型模内，进行精密锻造，以得到成型件的步骤之后，还包括以下步骤：
16.切边：将所述成型件再次放入到切边模内，进行进一步的切边和整形，以制得初成品。
17.可选地，所述将所述成型件再次放入到切边模内，进行进一步的切边和整形，以制得初成品的步骤之后，还包括以下步骤：
18.热处理：对初成品进行固溶处理和完全时效处理，以使所述初成品表面硬度为125
±
15hbs。
19.可选地，所述对初成品进行固溶处理和完全时效处理，以使所述初成品表面硬度为125
±
15hbs的步骤之后，还包括以下步骤：
20.对热处理后的初成品进行机加工、钻孔和倒角处理。
21.可选地，所述对热处理后的初成品进行机加工、钻孔和倒角处理的步骤之后，还包括以下步骤：
22.整体抛丸处理。
23.可选地，所述整体抛丸处理的步骤之后，还包括以下步骤：
24.表面阳极氧化并封闭处理，制得成品锻件。
25.一种定位支座，由上述的一种铁路接触网用定位支座锻造方法制得。
26.本技术所能实现的有益效果如下：
27.本技术采用锻造工艺来制造定位支座，制得的定位支座锻件组织致密度高、金相组织均匀，金属流线随形，大大提高其综合机械性能，强度较高，韧性更为大幅度提高，贮运、安装及使用维护均非常有利，且锻件疲劳寿命提高，同时考虑到锻造工艺会造成锻件薄筋充型及局部折叠的问题，因此本技术还通过优化选材的方式，即通过选用符合压力加工制造要求的毛坯材料，从而减少坯料成型时局部金属移动量，避免锻件薄筋转角部位局部折叠，解决长宽薄筋充型难题，以及严格控制预锻和终锻的加热温度，减小粗晶问题，使得通过锻造工艺制得的定位支座既能满足高质量的性能要求，又能克服锻造工艺带来的新的问题，为锻造工艺也能制备定位支座提供了可行性，使得定位支座锻件的成功研制，为柔性接触网系统运行安全提供了更好的保障。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
29.图1为本技术的实施例中一种铁路接触网用定位支座锻造方法的流程示意图；
30.图2为本技术的实施例中预锻加热时间与终锻加热时间的比值对应晶粒度的曲线关系示意图；
31.图3为本技术制得的l型定位支座的结构示意图；
32.图4为本技术制得的rl型定位支座的结构示意图。
33.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
36.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
37.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
38.实施例1
39.参照图1，本实施例提供一种铁路接触网用定位支座锻造方法，包括以下步骤：
40.毛坯选材：选用符合压力加工制造要求的毛坯材料；
41.下料：切割所述毛坯材料以制得毛坯；
42.预锻加热：将所述毛坯加热到445℃；
43.预锻：将加热后的毛坯放入到预锻模内，始锻温度为450℃，以制得预锻件；
44.终锻加热：将所述预锻件加热到445℃；
45.终锻：将加热后的预锻件放入到成型模内，进行精密锻造，以得到成型件。
46.实施例2
47.参照图1，本实施例提供一种铁路接触网用定位支座锻造方法，包括以下步骤：
48.毛坯选材：选用符合压力加工制造要求的毛坯材料；
49.下料：切割所述毛坯材料以制得毛坯；
50.预锻加热：将所述毛坯加热到460℃；
51.预锻：将加热后的毛坯放入到预锻模内，始锻温度为450℃，以制得预锻件；
52.终锻加热：将所述预锻件加热到460℃；
53.终锻：将加热后的预锻件放入到成型模内，进行精密锻造，以得到成型件。
54.实施例3
55.参照图1，本实施例提供一种铁路接触网用定位支座锻造方法，包括以下步骤：
56.毛坯选材：选用符合压力加工制造要求的毛坯材料；
57.下料：切割所述毛坯材料以制得毛坯；
58.预锻加热：将所述毛坯加热到475℃；
59.预锻：将加热后的毛坯放入到预锻模内，始锻温度为450℃，以制得预锻件；
60.终锻加热：将所述预锻件加热到475℃；
61.终锻：将加热后的预锻件放入到成型模内，进行精密锻造，以得到成型件。
62.在实施例1-3中，均采用锻造工艺来制造定位支座，制得的定位支座锻件组织致密度高、金相组织均匀，金属流线随形，大大提高其综合机械性能，强度较高，韧性更为大幅度提高，贮运、安装及使用维护均非常有利，且锻件疲劳寿命提高。但由于铁路接触网用定位
支座零件主体筋板较薄，宽深比较大，若仅仅采用常规锻造工艺存在无法解决薄筋充型及局部折叠的问题，因此通过进一步研究和分析，发现铝合金材料锻造的变形抗力较大，而锻造温度位于中低温区域，且锻造温区狭窄，对于宽深比大的锻件，储能量较低，导致固态金属移动动力小，其充型难度相对较大，因此实施例还通过优化选材的方式，即通过选用符合压力加工制造要求的毛坯材料，从而减少坯料成型时局部金属移动量，避免锻件薄筋转角部位局部折叠，解决长宽薄筋充型难题，以及严格控制预锻和终锻的加热温度，减小粗晶问题，使得通过锻造工艺制得的定位支座既能满足高质量的性能要求，又能克服锻造工艺带来的新的问题，为锻造工艺也能制备定位支座提供了可行性，使得定位支座锻件的成功研制，为柔性接触网系统运行安全提供了更好的保障。
63.需要说明的是，压力加工指的是利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金属压力加工，又称金属塑性加工，因此在毛坯选材的步骤，即选择符合锻造工艺的毛坯材料。预锻模是使毛坯在制坯工序后进一步变形，以保证终锻时获得成形饱满、无折叠和裂纹等缺陷的成型件。
64.另外，由于锻模锻造时运行速度过快，会增大变形抗力，而锻模锻造时运行速度过慢，又会因变形能力不够而难以实现锻造成型，这里在锻造工艺实施过程中，可根据锻造设备情况，制订合理的锻模运行速度，最优化锻件变形速率，减小变形抗力，同时，严格控制坯料从加热炉到锻模的时间，尽最大可能防止毛坯储能损耗，改善锻坯成型条件。
65.实施例4
66.参照图1-图2，本实施例是在实施例1-3的基础上做了进一步改进，具体为：所述预锻加热的时间与所述终锻加热的时间的比值为：1:0.5～1:0.8。
67.在本实施例中，考虑到锻造工艺造成的粗晶问题，严格控制预锻和终锻的加热温度和时间，对比预锻变形量与终锻变形量，采用同一加热温度，适当缩短终锻加热时间，可大大减少粗晶问题，如图2所示，采用a、b、c、d四组样例，在加热温度不变的情况下，由试验结果可见，当终锻加热时间为预锻加热时间的50％-80％时，锻件晶粒度在8-9.5级，为细晶组织，铝合金锻件细晶组织使其表面晶粒滑移所需能量更高，不易形成疲劳裂纹，而使其疲劳寿命远高于粗晶组织的锻件。
68.作为一种可选的实施方式，所述将加热后的毛坯放入到预锻模内，始锻温度为450℃，以制得预锻件的步骤之后，所述将所述预锻件加热到460
±
15℃的步骤之前，还包括以下步骤：
69.切边：将所述预锻件放入到切边模内，以进行切边和整形。
70.在本实施方式中，优化了预锻工艺，在制得预锻件后，进行加热之前还增加了切边工序，防止预锻飞边对于终锻成型的干扰，为终锻创造更为有利的成型条件。
71.需要说明的是，切边模是利用冲模修边工序件的边缘，使其具有一定高度、直径和形状的冲压模具，切边模主要用于修整拉深件的边缘，让端面平整美观，便于下一步装配。切边模广泛用于机械制造、汽车零件生产、饮料瓶加工、紧固件模具配套等领域。
72.作为一种可选的实施方式，所述毛坯材料的材质为6082铝合金。
73.在本实施方式中，选用6082铝合金为锻造工艺的毛坯材料，具有组织致密度高、金相组织均匀，金属流线随形的优点，大大提高其综合机械性能，强度较高，韧性更为大幅度
提高，疲劳寿命明显高于铸件，对于安装使用维护均非常有利。
74.6082铝合金和现有alsi7mg0.6铸造材料的成分对比如下表：
[0075][0076]
6082铝合金和现有alsi7mg0.6铸造材料的性能对比如下表：
[0077]
材料牌号rm(mpa)rp0.2(mpa)a(％)hb说明alsi7mg0.6≥250≥210≥185
±
15t66082≥310≥260≥10125
±
15t6
[0078]
作为一种可选的实施方式，所述将加热后的预锻件放入到成型模内，进行精密锻造，以得到成型件的步骤之后，还包括以下步骤：
[0079]
切边：将所述成型件再次放入到切边模内，进行进一步的切边和整形，以制得初成品。
[0080]
在本实施方式中，制得成型件后，再进行切边处理，可进一步提高锻件成型质量。
[0081]
作为一种可选的实施方式，所述将所述成型件再次放入到切边模内，进行进一步的切边和整形，以制得初成品的步骤之后，还包括以下步骤：
[0082]
热处理：对初成品进行固溶处理和完全时效处理，以使所述初成品表面硬度为125
±
15hbs。
[0083]
在本实施方式中，优化了热处理方式，通过固溶处理加完全时效处理的热处理工艺，可改善锻件的组织，提高锻件的综合机械性能，三种热处理状态锻件机械性能见下表：
[0084]
热处理状态rm(mpa)rp0.2(mpa)a(％)hb备注锻后≤160≤110≥14/ 固溶 不完全时效≥270≥230≥10100
±
15t5固溶 完全时效≥310≥260≥10125
±
15t6
[0085]
而本实施例中的定位支座在实际工况下，水平和垂直荷载都较大，且频繁振动，故采用固溶 完全时效处理。
[0086]
需要说明的是，锻后热处理，又称第一热处理或预备热处理，通常是紧接在锻造过程完成之后进行的。其主要目的是：1.消除锻造应力，降低锻件的表面硬度，提高其切削加工性能，这是锻后热处理最直接和最初级的目的。2.对于不再进行最终热处理(或产品热处理)的锻件，通过锻后热处理还应使锻件达到产品技术条件所要求的各种性能指标。
[0087]
固溶处理是指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的过饱和固溶体，便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相，同时消除由于冷热加工产生的应力，使合金发生再结晶。其次，固溶处理是为了获得适宜的晶粒度，以保证合金高温抗蠕变性能。6082固溶处理的温度范围大约在500～
570℃之间，主要根据各个合金中相析出和溶解规律及使用要求来选择，以保证主要强化相必要的析出条件和一定的晶粒度。对于长期高温使用的合金，要求有较好的高温持久和蠕变性能，应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度；对于中温使用并要求较好的室温硬度、屈服强度、拉伸强度、冲击韧性和疲劳强度的合金，可采用较低的固溶温度，保证较小的晶粒度。高温固溶处理时，各种析出相都逐步溶解，同时晶粒长大；低温固溶处理时，不仅有主要强化相的溶解，而且可能有某些相的析出。对于过饱和度低的合金，通常选择较快的冷却速度；对于过饱和度高的合金，通常为空气中冷却。
[0088]
时效处理可分为自然时效和人工时效两种。自然时效是将工件放在室外等自然条件下，使工件内部应力自然释放从而使残余应力消除或减少。人工时效是人为的方法，一般是加热或是冰冷处理消除或减小淬火后工件内的微观应力、机械加工残余应力，防止变形及开裂。人工时效又可分为完全时效、不完全时效及过时效、稳定化时效等。完全时效获得的强度最高，达到时效强化的峰值；不完全时效的时效温度稍低或时效时间较短，以保留较高的塑性，与完全时效相比较，强度的降低由塑性下降较少来补偿；过时效则相反，时效程度超过强化峰值，相应综合性能较好，特别是抗腐蚀性能较高；稳定化时效的温度比过时效温度更高，其目的是稳定合金的性能及零件尺寸。
[0089]
作为一种可选的实施方式，所述对初成品进行固溶处理和完全时效处理，以使所述初成品表面硬度为125
±
15hbs的步骤之后，还包括以下步骤：
[0090]
对热处理后的初成品进行机加工、钻孔和倒角处理。
[0091]
作为一种可选的实施方式，所述对热处理后的初成品进行机加工、钻孔和倒角处理的步骤之后，还包括以下步骤：
[0092]
整体抛丸处理。
[0093]
在本实施方式中，抛丸处理是为了去除初成品的锻件表面氧化皮，增加锻件表面预压应力，增加其疲劳寿命。
[0094]
需要说明的是，抛丸也是一种机械方面的表面处理工艺的名称，类似的工艺还有喷砂和喷丸。抛丸是一个冷处理过程，分为抛丸清理和抛丸强化，抛丸清理顾名思义是为了去除表面氧化皮等杂质提高外观质量，抛丸强化就是利用高速运动的弹丸(60-110m/s)流速连续冲击被强化工件表面，迫使靶材表面和表层(0.10-0.85mm)在循环性变形过程中发生以下变化：1.显微组织结构发生改性；2.非均匀的塑变外表层引入残余压应力，内表层产生残余拉应力；3.外表面粗糙度发生变化(ra rz)。影响：可提高材料/零件疲劳断裂抗力，防止疲劳失效，塑性变形与脆断，提高疲劳寿命。
[0095]
作为一种可选的实施方式，所述整体抛丸处理的步骤之后，还包括以下步骤：
[0096]
表面阳极氧化并封闭处理，制得成品锻件。
[0097]
在本实施方式中，此步骤是为了增强成品锻件的防腐性能，最终制得高性能高质量的定位支座。
[0098]
需要说明的是，阳极氧化指的是金属或合金的电化学氧化。铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用下，在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程。阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧化。封闭处理是阳极氧化处理的最后一道工序，通常是将氧化处理好的零件放在沸水中进行处理。水与氧化膜作用生成的水合氧化铝(al2o3.h2o)使氧化膜的体积增大、孔隙缩小，增加了零件耐腐蚀能力，同时清除
了残留在氧化膜孔隙中的硫酸溶液，因为它在空隙内仍能与氧化膜起作用，会生成白色斑点，经过沸水处理，便溶解于水中，保证了氧化膜的质量。
[0099]
实施例5
[0100]
参照图3-图4，本实施例提供一种定位支座，由实施例1-3中任一实施例所述的一种铁路接触网用定位支座锻造方法制得。
[0101]
在本实施例中，l型定位支座和rl型定位支座均可由实施例1-3中任一实施例制得，制得的定位支座组织致密度高、金相组织均匀，金属流线随形，大大提高其综合机械性能，强度较高，韧性更为大幅度提高，贮运、安装更加使用维护均非常有利，且锻件疲劳寿命提高，该两种锻件的成功研制，为柔性接触网系统运行安全提供了更好的保障。
[0102]
以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。