DD201981A5

DD201981A5 - Verfahren zur herstellung von normalachsen, insbes. eisenbahnwagenachsen

Info

Publication number: DD201981A5
Application number: DD81232000A
Authority: DD
Inventors: Jean Cambuzat
Original assignee: Francais Aciers Speciaux
Priority date: 1980-07-22
Filing date: 1981-07-22
Publication date: 1983-08-24
Also published as: AU7311781A; HU189985B; BR8104551A; ES8300530A1; CA1170024A; ZA814381B; KR830005927A; ES503804A0; ATE4293T1; EP0044783B1; AU555552B2; JPS5752543A; PL232305A1; EP0044783A1; FR2487232B1; DE3160703D1; KR850000296B1; FR2487232A1; MX155937A

Abstract

Waehrend das Ziel der Erfindung darin besteht, den Aufwand bei der Herstellung von Normalachsen zu senken, den Materialkoeffizienten gering zu halten und die Gebrauchswerteigenschaften zu erhoehen,besteht die Aufgabe darin,ein Verfahren zur Herstellung von Normalachsen, insbesondere Eisenbahnwagenachsen zu schaffen, wobei eine Warmmassivumformung durch Warm-Stauchfliesspressen zur Anwendung gelangt, die auf das Recken voellig verzichtet und dagegen die Mittelteile eines erwaermten Rohlings staucht und gleichzeitig seine Enden fliesspresst. Dieses wird im wesentlichen dadurch erreicht, dass der Durchmesser des Rohlings kleiner ist als der groesste Durchmesser der herzustellenden Normalachsen, dass mindestens ein Teil des Rohlings auf eine Temperatur zwischen 1100 und 1300 Grad C, vorzugsweise auf etwa 1260 Grad C erwaermt wird und dass die Warmmassivumformung durch Stauchfliesspressen dieses Rohlings ein gleichzeitig ablaufendes Stauchverfahren der Mittelteile und Fliesspressverfahren mindestens einer der beiden Schenkel der Normalachse umfasst, wobei dieses gleichzeitig verlaufende Verfahren durch einen einzigen Pressenhub ausgefuehrt wird. Die Erfindung ist besonders gut auf die Herstellung von Eisenbahnwagenachsen anwendbar.

Description

Berlin, den 29. 10.81 59 450 26

Verfahren zur Herstellung von Normaiachsen, insbesondere Eisenbahnwagenachsen

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Wagenachsen und anderen metallischen Achsen ähnlicher Form in all den Fällen, in denen diese Wagenachsen oder Achsen an beiden Enden.in zylindrischen oder konischen Teilen - den Achsschenkeln - auslaufen, deren mittlerer Durchmesser kleiner als der größte Durchmesser der betrachteten Wagenachse oder Achse ist.

Die Erfindung ist besonders gut auf die Herstellung von Eisenbahnwagenachsen anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Derartige Achsen weisen im allgemeinen den folgenden Aufbau auf, der auch in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist:

- einen ersten Achsschenkel f1, der aus einem Zylinder oder Kegel mittleren Durchmessers d(f ; gebildet wird und mit einem abgerundeten Anschlußstück für die ihm folgende Ableitfläche endet; dieser Achsschenkel dient über ein Achsschenkellager oder eine Achsschenkelbuchse als Fahrzeugträger j s

- eine erste Ableitfläche pd1, die auch manchmal "Fettleitblech" genannt wird, deren Länge gering, deren Profil abgerundet und deren mittlerer Durchmesser d(pd) allgemein größer als der Durchmesser d(f) des Achsschenkels ist;

- eine erste Auflagefläche pe mit einem Durchmesser d(pe),

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232000 0 -²-

der größer als der Durchmesser d(f) des Achsschenkels und der mittlere Durchmesser d(pd; der Ableitfläche ist; auf dieser Auflagefläche wird ein Ead des Fahrzeuges befestigt ;

- einen Körper c, der zylindrisch sein kann, mit einem Durchmesser a(c) bei bestimmten Y/agenachsentypen wie nach Fig. 1, oder zylindrisch-doppelkonisch bei bestimmten anderen Typen wie nach Fig. 2 (d(c; sei in letzterem Falle der Minimaldurchmesser); der Durchmesser d (c) des Körpers ist immer kleiner als der Durchmesser d(pc) der Auflagefläche und im allgemeinen gröBer als der Durchmesser d(f) des Achsschenkels;

- eine zweite Auflagefläche pc2, die mit der ersten identisch ist und zur Aufnahme eines weiteren Rades des Fahrzeuges dient;

- eine zweite Ableitfläche pd2, die mit der ersten identisch ist;

- und schließlich einen zweiten Achsschenkel f2, der mit dem ersten identisch ist und über ein Achsschenkellager als Fahrzeugträger dient.

Es ist zu vermerken, daß zu einer Normalachse auch gehören kann:

- entweder eine Getriebefläche pe mit einem Durchmesser d(pe), der im allgemeinen größer als der Durchmesser des Körpers d(c) und größer als der Durchmesser der Auflage-

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2 320 0 0 0 .3. ...

fläche d(pc) ist; auf dieser Fläche wird das Zahnradgetriebe für den Lokomotivenantrieb befestigt;

- oder (siehe Fig· 3) zwei zusätzliche Flächen ρ disc 1 und und ρ disc 2, die zur Aufnahme der Bremsscheiben der Heisezügwagen, der Waggons oder der Lokomotiven dienen. Ihr Durchmesser d(disc) ist allgemein größer als der Durchmesser des Körpers d(c) und größer als der Durchmesser der Auflagefläche d(pc)· Die Zwischenkörper C^ und Cp haben einen ähnlichen Durehmesser wie d(c;.

Dieses wurde zum Verständnis der folgenden Ausführungen gebracht. Nachfolgend werden die für die Herstellung von Normalachsen bekannten Warmmassivumformverfahren kurz erläutert j die alle durch .Recken des Eohlings gekennzeichnet sind. Sie können in drei verschiedene Kategorien eingeordnet werden:

a).Senkrecht-Freiformschmieden mit ebenem Setzgesenk, mit Untergesenk oder Matrize, das entweder mit Hilfe einer Senkrecht-Hydropresse oder eines Schmiedehammers vorgenommen wird.

b) Waagerecht-Freiformschmieden, das mit Hilfe einer Waagerechtschmiedemaschine mit mehreren Hämmern vorgenommen wird.

c.) Walzen an einer speziellen Walzenstraße mit Rollkörpern, deren Grundprinzip an das Prinzip des Walzens von Stahlrohren oiane Schweißnähte erinnert.

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232000 0 -*-

Diese bekannten Verfahren weisen große Nachteile auf:

- Einmal fordern die Schmiedeverfahren zu a) und b) eine große Anzahl Hammerschläge: zwischen 100 und 130 für das Verfahren zu &) und zwischen 400 und 500 für das Verfahren zu bj, wobei das Produktionstempo nicht sehr hoch ist·

- Dann hängt bei allen bekannten Verfahren die Qualität des erzielten Ergebnisses unter anderem von der Zuverlässigkeit der Steuerung der Presse, der Schmiedemaschine oder der Walze ab, und diese Zuverlässigkeit ist wegen der sehr großen Vielfalt und dem Aufwand der nacheinander vorzunehmenden Grundarbeitsgänge schwer zu gewährleisten.

- Außerdem sind die Überdicken stark bei dem Verfahren zu a) und ziemlich stark beim Verfahren zu b), so daß die Umsatzkoeffizienten (das Verhältnis zwischen dem Gewicht des Rohlings und dem der fertigen Wagenachse nach der Bearbeitung) hoch sind: 1,300 bei dem Verfahren zu a) und 1,250 beim Verfahren zu b).

- Die innere Qualität der nach dem Verfahren zu a) hergestellten Wagenachsen ist gut, die beim Schmieden erzielten Überdicken sind jedoch groß. Dagegen ist die innere Qualität der nach dem Verfahren zu b) hergestellten Wagenachsen durch die im wesentlichen in Form von Überlappungen auftretenden Deformationen schon anfechtbarer, während die Überdicken geringer sind als bei dem Verfahren zu a).

- In dem Verfahren zu a) ist die Geradheit sehr unexakt, und es muß die Achse in einem zusätzlichen Arbeitsgang

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232000 0 -₅-gerichtet werden.

Bine andere bekannte Art der Herstellung einiger Wagenachsen ist ein Verfahren ohne Schmieden mittels eines runden, gewalzten Rohlings, der nach einem Normalglühverfahren gerichtet und dann bearbeitet wird» Die beiden Hauptnachteile dieser bekannten Methode sind, daß die Bearbeitung einige Fasern des gewalzten Metalls zerschneidet, was eine geringere mechanische Festigkeit der Wagenachse bewirken kann, und daß der Metallumsatzkoeffizient, das heißt das Verhältnis zwischen dem Gewicht des Rohlings und dem Gewicht der fertigen Achse, sehr hoch ist.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zur Herstellung von Normalachsen, insbesondere von Eisenbahnwagenachsen so auszubilden, daß der Aufwand bei der Herstellung derselben gesenkt, der Metallumsatzkoeffizient gering wird und darüber hinaus die Gebrauchswerteigenschaften der Achsen erhöht werden.

Darlegung: des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Normalachsen, insbesondere von Eisenbahnwagenachsen mittels Warminassivumformung zu schaffen, wobei eine Warmmassivumformung durch Warm-Stauchfließpressen zur Anwendung gebracht wird, die auf das Recken völlig verzichtet und dagegen die Mittelteile eines erwärmten Rohlings staucht und gleichzeitig seine Enden fließpreßt, so daß dieses Verfahren sich durch einen einsigen Arbeitsgang der

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232000 0 -β-

Kompression des Rohlings in einer geschlossenen Matrize auszeichnet*

Zu diesem Zweck ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Herstellungsverfahren von Normalachsen durch Stauchfließpreßschmieden eines vollen oder rohrförmigen, erwärmten Rohlings, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser des Rohlings kleiner als der größte Durchmesser der herzustellenden Normalachse ist, daß mindestens ein Teil des Rohlings auf eine Temperatur zwischen 1100 und 1300 C, vorzugsweise auf 1260 ⁰C erwärmt wird und daß die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen mindestens eines der beiden Achsschenkel umfaßt, wobei diese gleichzeitig vorgenommenen Arbeitsgänge von einem einzigen Pressenhub realisiert werden.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen einer bestimmten Normalachse in einer Matrize vorgenommen, in der alle Teile unbeweglich sind, und zwar durch zwei aufeinanderfolgende Hübe der Presse, das heißt einen Hub der Presse für jede der beiden seitlichen Hälften der Normalachse, wobei die beiden Hübe der Presse durch eine Zwischenerwärmung und einen Zwischentransport, getrennt werden.

Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung wird die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen einer vollständigen Normalachse mit einem einzigen Hub der Presse vorgenommen, wobei der Körper der Normalachse unbeweglich bleibt, während die Matrize zwei bewegliche Achsschenkelringe umfaßt, die durch Fließpressen die beiden Achsschenkel und die beiden Ableitflächen und gleichzeitig durch Stauchung

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232000 0 -7-

die Auflageflächen formen.

Gemäß einer Besonderheit der Erfindung wird der Rohling in seiner Gesamtheit auf eine Temperatur zwischen 1100 und 1300 ⁰C, vorzugsweise auf etwa 1260 ⁰C erwärmt.

Gemäß einer anderen Besonderheit der Erfindung, die sich von der vorangegangenen unterscheidet, wird der Rohling einer stufenweise differenzierten Erwärmung ausgesetzt.

So wird ganz speziell empfohlen, die Teile des Rohlings, die die Achsschenkel bilden sollen, auf eine Temperatur zwischen 1100 und 125O ⁰C, vorzugsweise auf etwa 1180 ⁰C zu erwärmen.

Neben der vorangegangenen Empfehlung wird ebenfalls empfohlen, die Teile des Rohlings, die bestimmt sind zurBildung der Zwischenauflageflächen, welche die Bremsscheiben oder die Räder aufnehmen sollen, auf eine Temperatur zwischen 1200 und 13OO ⁰C, vorzugsweise auf etwa 1260 ⁰G zu erwärmen.

Handelt es sich um eine Wagenachse, deren zylindrischer Körper durch das Schmieden nicht verformt werden soll, wird der Teil des Rohlings, der zur Bildung des Normalachskörpers bestimmt ist, nicht erwärmt.

Nach einem weiteren Merkmal zeichnet sich das Verfahren zur Herstellung rohrförmiger Normalachsen dadurch aus, daß der Rohling vorher hohlgebohrt und mit Siliziumoxid oder einem beliebigen anderen hochschmelzenden, pulverförmigen Material gefüllt wird, dessen Dilatationskoeffizient in bezug auf den des Achsstahls solcherart ist, daß sein Haft-

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232000 0 -^s-

vermögen am Rohling gut ist, ohne zu groß zu sein, und daß seine Beseitigung bei Umgebungstemperatur keinerlei Schwierigkeiten aufweist.

Um den Rohling im erfindungsgemäßen Verfahren zu erwärmen und ganz speziell dann, wenn es sich um eine stufenweise differenzierte Erwärmung handelt, sollte vorzugsweise eine Induktionserwärmung angewendet werden.

Gemäß einer weiteren Besonderheit der Erfindung besteht der Rohling aus einem gewalzten, runden Stab, der vor der Erwärmung entkrustet wird.

Er kann auch aus einem Vierkantstab mit abgerundeten Ecken oder aus einem Stab mit spitzbogenförmigem Querschnitt, das heißt einem Vierkantstab mit gewölbten Seitenflächen, der vor der Erwärmung entkrustet wird, bestehen.

Das erfindungsgemäße Warmmassivumformverfahren von Normalachsen durch Stauchfließpressen kann sowoüI an einer Senkrechtschmiedepresse als auch an einer Waagerechtschmiedepresse vorgenommen werden. Äußerstenfalls kann die Schmiederichtung auch schräg sein, dies erbringt jedoch keinen praktischen Vorteil·

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird jedes Teil der Matrize unabhängig von der Schmiederichtung einzeln und wirksam geschmiert.

Es ist leicht ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung gegenüber den bekannten Schmiede- oder Walzverfahren von Wagenachsen große Vorteile aufweist.

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232000 0 -*-

Einerseits ist das Herstellungstempo viel hoher, da für eine bestimmte Wagenachse hierbei nor zwei oder sogar nur ein einziger Pressenhub notwendig ist anstelle von 100 bis 130 oder sogar 400 bis 500 wie in diesem oder jenem bekannten Verfahren·

Außerdem ist die Qualität des erzielten Ergebnisses unabhängig von einer mehr oder weniger großen Zuverlässigkeit des Steuersystems, da das geometrische Profil der Matrizenteile, das mit großer Präzision festgelegt wird, die Abmessungen der so hergestellten Wagenachse vorschreibt.

Andererseits kann der Rohling zylindrisch sein, was die Vorbereitung vereinfacht·

Auch sind die Überdicken bei dem so im Stauchfließpreßνerfahren erzielten Schmiederohling, die bei der nachfolgenden Bearbeitung entfernt werden, um die fertige Wagenachse zu erhalten, geringer als bei den bekannten Verfahren·

So ist es, um eine Achse von 520 kg zu erhalten, ausreichend, von einem Kohling unter 600 kg auszugehen, gegenüber 680 kg für einen nach dem Senkrechtschmiedeverfahren bekannten Typs und 65Ο kg für einen nach dem Waagerechtschmiedeverfahren bekannten Typs hergestellten Rohling· Hierbei liegt das Verhältnis zwischen dem Gewicht des Rohlings und dem Gewicht der fertigen Achse unter 1,150.

Vor der Bearbeitung der überdicken braucht die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Achse keine Entgratung, da sie keinerlei Grate aufweist.

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2 320 0 0 0 -10-

"Was die innere Qualität der so erzielten Wagenachse betrifft, so muß bemerkt werden, daß dieses Verfahren einen vollständigen Ifaserverlauf gewährleistet. Bei der Endfertigung werden ganze Fasern abgespant, ohne daß eine bestehende Faser gebrochen wird«

Allgemein ist die Genauigkeit des erfindungsgesäßen Schmiedens besser als bei allen bekannten Verfahren.

Was die Erwärmung betrifft, so ermöglichen die erfindungsgemäßen Varianten des Verfahrens, die eine stufenweise differenzierte Erwärmung vorsehen, zum !Beispiel durch Induktion, eine bedeutende Energieeinsparung im Vergleich zur vollständigen Erwärmung des -Rohlings.

Die Erfindung weist also vielfältige Vorteile auf. Ausführungsoeispiel

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend drei die Erfindung nicht beschrankende Beispiele zur erfindungsgemäßen Herstellung von Eisenbahnwagenachsen beschrieben·

Das erste Beispiel betrifft eine Wagenachse A mit zylindrischem Körper· Das zweite Beispiel betrifft eine Wagenachse B mit zylindrisch-doppelkonischem Körper. Das dritte Beispiel betrifft eine Wagenachse C mit zylindrischem Körper und vier Auflageflächen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: ein Längsprofil der Wagenachse A; Fig· 2: ein Längsprofil der Wagenachse B;

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2 3 2000 0 -n-

Fig. 3ι ein Längsprofil der Wagenachse C mit vier Auflag ef lach en;

Fig. 4 Temperaturkurven der stufenweise differenzierten und 5: Erwärmung für jedes der beiden Enden der Wagenachse C;

Fig, 6, 7 schematische Darstellungen des Stauchfließpreß- und 8: Verfahrens der Wagenachse A; sie umfassen Jeweils:

- in Fig_# 6: eine Ansicht des Rohlings, der Presse und der beweglichen Ashsschenkelringe vor dem Stauchfließpreßverfahren;

- in Fig·· 7i eine Gesamtansicht am Ende des Stauchfließpreßverfahrens;

- in.Fig» 8: eine Gesamtansicht nach dem Stauchfließpreßverfahren, das heißt nach dem Rückzug des oberen.Elements der Presse und nach dem Rückzug der beweglichen Achsschenkelringe;

Fig. 9, 10

und 11: gleichfalls eine schematische Darstellung des Stauchfließpreßverfahrens der Wagenachse B;

sie umfassen jeweils:

- in Fig· 9: eine Ansicht vor dem Stauchfließpreßverfahren ;

- in Fig· 10: eine Ansicht am Ende des Stauchfließpreßverfahrens;

- in Fig· 11: eine Ansicht nach dem Stauchfließpreßverfahren;

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232000 0

12 -

12, 13 eine schematische Darstellung des Stauchfließ-• und 14: preßνerfahrens der Wagenachse C; sie umfassen jeweils:

- S'ig. 12: eine Ansicht vor dem Stauchfließ

pressen;

- Fig. 13: eine Gesamtansicht am Ende des

Stauchfließpressens;

- S¹Ig. 14: eine Gesamtansicht nach dem Stauch

fließpressen.

Diese in den Fig. dargestellten drei Achstypen A, B und C können erfindungsgemäß unter identischen Schmiedebedingungen hergestellt werden, wobei die einzigen Unterschiede geometrischer Art sind,, besonders für die den Körper und die Anzahl der Auflageflächen bildenden Teile der Wagenachse.

Ihre jeweiligen Abmessungen sind folgende; (Angaben in mm):

Wagenachse A Achsschenkel Ableitfläche Auflagefläche Körper

Durchmesser d(f) = 130 d(pd) = 152 d(pc) = 200 d(c) =

173 Länge 191 58 180 1369

Wagenachse B

Durchmesser d(f) = 157,25 ä(pc) = 222,25

d(pd) = 191,28 d(c) =

Länge 298,85 46 193,7 x = 524

7 = 152

x = 524 1200

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2 3 2000 0 -13-

Wagenachse G (sieh© Übersicht über Abmessungen)

Wenn die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen in zwei aufeinanderfolgenden Pressenhüben so vorgenommen wird, daß jeweils ein Hub für gede der beiden Achshälften gilt, wird die erste stufenweise differenzierte Erwärmung für die erste Achshälfte nach der Temperaturkurve 2 der Fig. 4 vorgenommen. In dieser Pig. ist der schematisch dargestellte Rohling 1 der für eine Achse G passende Typ. Es ist ein runder Stab von 2 430 Millimetern Länge und 195 Millimetern Durchmesser. Seine Erwärmung wird durch Induktion auf folgende Weise vorgenommen:

Der Teil 4 des Rohlings 1, das 335 Millimeter lang ist, wird auf eine Temperatur von 1260 ⁰C erwärmt. Es ist dazu bestimmt, die Auflagefläche der Scheibe und des Zwischenkörpers zu bilden.

Das Teil 3 des Eohlings 1, das 600 mm lang ist, wird auf eine Temperatur von 1180 ⁰C erwärmt. Es ist zur Bildung der Auflagefläche des Eades, der Ableitfläche und des Achsschenkels bestimmt.

Das verbleibende -Teil 5 <ä©s Eohlings 1 wird nicht erwärmt und bleibt bei Umgebungstemperatur.

Nach der Warmmassivumformung dieser ersten Hälfte durch Stauchfließpressen wird, wie nachfolgend noch erklärt werden wird, die Induktionserwärmung der zweiten Hälfte des fiohlings 1 vorgenommen, nachdem die erste, bereits geschmiedete Hälfte mit einem Schutzmantel 6 umgeben wurde.

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2320 0 0 0 -ι*-

Das verwendete Wärmeprofil 7 wird in Fig. 5 dargestellt. Es ist zu dem der Fig. 4 symmetrisch. Danach wird der zweite Hub der Presse eingesetzt·

Übersicht über Abmessungen der Walzenachse G (in gun).

Wagenachse C Achs- Ableit- Auflage- Auflagefl. Zwischen- Körper

schenkel fläche fläche d, d· Schei- körper . C3

Räder ben oder

Zahnradgetriebe

Durchmesser d(f)=130 d(pd)=i60 d(pol) =1-85 d(p disc 1) d(C1)=i60 (c)=155

= 188

Länge 217 49 165 184 107 836 ^

VD

-J^ VJI

? 450 26

2 3 2000 0 -

Die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen kann auch mit einem einzigen Pressenhab vorgenommen werden, wenn die beiden Hälften des Rohlings gleichzeitig erwärmt wurden und wenn die zur Verfügung stehende Presse es gestattet·

Die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen einer Wagenachse vom Typ A mit zylindrischem Körper ist in den Fig. 6, 7 und 8 schematisch dargestellt.

In der Fig. 6 wird der Mittelteil des Rohlings 8 vor dem Schmieden zwischen die beiden halbzylindrischen Hälften y und 10 der Matrize gepreßt, die andererseits zwei Aussparungen 11 und 12 aufweisen, welche einen Durchmesser haben, der den für die beiden Auflageflächen zu erzielenden„Abmessungen angepaßt ist. Außerdem werden zwei bewegliche Formwerkzeuge in Form von Achsschenkelringen 13 und 14 mit geeignetem Profil an jedem Ende des Kohlings angebracht.

Wie beim Vergleich der Fig. 6 und 7 festzustellen ist, besteht die erfindungsgemäße WarmmassivUmformung durch Stauchfließpressen darin, die beweglichen Achsschenkelringe 13; 14 (Fig. 6) und 13'; 14* (Fig. 7) entweder in zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen der Presse oder in einem einzigen Arbeitsgang vorzuschieben, so daß die beiden Achsschenkel durch Fließpressen erzielt werden, während die beiden Auflageflächen durch Stauchung entstehen, wobei das Fließpressen und das Stauchen gleichzeitig vor sich gehen.

Nach dem Schmieden (Fig. 8) werden die beiden beweglichen Achsschenkelringe 13''; 14" abgezogen und die Hälfte b der Matrize entfernt, so daß die geschmiedete Wagenachse 15, die auf der anderen Hälfte 10 der Matrize ruht, nun trans-

5 5 26

232000 0 -ι?-

portiert werden kann.

Die Fig· y, -10 und 11 stellen ebenfalls die gleichen Arbeitsgänge der Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen einer Wagenachse mit vier Auflageflächen des Typs C schematisch dar· Der einzige Unterschied besteht in der Tatsache, daß die beiden Hälften 16 und 17 der Matrize zwei zusätzliche Auflageflächen und kein zylindrisches oder zylindrisch-doppelkonisches Profil mehr aufweisen.

Ein Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Warnmassivumformung durch Stauchfließpressen besteht darin, daß nach dem Schmieden die durch weitere Bearbeitung zu eliminierenden restlichen Bearbeitungszugaben hier viel geringer sind als bei den bekannten Schmiedeverfahren·

Die Pig· 12, 13 und 14 stellen ebenfalls die gleichen Arbeitsgänge für die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen einer Wagenaehse mit vier Auflageflächen des Typs C schematisch dar. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die beiden Hälften 18 und 19 der Matrize zwei zusätzliche Auflageflächen haben und kein zylindrisches oder, zylindrisch-doppelkonisches Profil mehr aufweisen.

So gibt nachstehende Tabelle I für eine Wagenaehse des Typs A die Abmessungen des Durchmessers und der Länge der vollständig fertigen Wagenachse, des Schmiederohlings vor der Bearbeitung nach den bekannten Schmiedemethoden und des Schmiederohlings vor der Bearbeitung gemäß der Erfindung an.

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232000 0 -ie-

Tabelle II gibt die gleichen Abmessungen für eine Wagenachse des Typs B an»

Tabelle III gibt die gleichen Abmessungen für eine Wagenachse des Typs C an.

Tabelle I Wagenachse vom Typ A mit zylindrischem Körper (Abmessungen in mm)

Achs- Ableit- Auflage- Körper schenkel fläche flache

Durchmesser

Fertige Achse 130 152 200 173

Schmiederohling nach bekanntem

Verfahren 150 172 220 193

Schmiederohling nach erfindungsgemäßem Verfahren 138 178 208 181

Länge

Fertige Achse 1^1 58 180 1369

Schmiederoüling nach bekanntem

Verfahren 225 60 250 1300.

Schmiederohling nach erfindungsgemäß em Verfahren 205 58 188 1314

59 450

2 3 2 0 0 0 0-^-

Tabelle II Wagenachse vom Typ B mit zylindrisch-doppelkonischem Körper (Abmessungen in mm)

Achs- Ableit- Auflage- Körper schenkel fläche fläche

Durchmesser , . .

Fertige Achse 157,25 191,28 222,25 201,5 /

Schmiederohling nach bekanntem Verfahren 182 213 243 221 /

Schmiederohling nach er- · findungsgemäßem Verfahren 165 199 232 208 /

Länge . χ y χ

Fertige Achse 298,85 46 193,7 524 152

Schmiederohling nach bekanntem Verfahren 325 45 255 415 3OO

Schmiederohling nach erfindungsge mäßem Verfahren 314 45 202 496 200

Tabelle III Wagenachse vom Typ C mit zylindrischem Körper und vier Auflageflächen (Abmessungen in mm)

Achs- Ableit- Auflage- Zwischen- Auflage- Zentralkörper schenkel fläche fläche für körper fläche für

Räder Scheibe

Durchmesser

Fertige Achse

Schmiederohling nach bekanntem Verfahren

Schmiederohling nach erfindungsgemäßem Verfahren

160

160 205 168

188

205

196

155

175

163

O O CD

Lange

Fertige Achse

Schmiederohling nach bekanntem Verfahren

Schmiederohling nach erfindungsgemäßem Verfahren

107

460

99

184

152

836

780

828

VJl VC

4-50 26

2 3 2000 0 -21-

Diese Ergebnisse.sind alle vorteilhaft für das erfindungsgemäße Verfahren.

Um die Ergebnisse ausdrucksvoller zu gestalten, zeigt nachfolgende Tabelle IV, die die Aufeinanderfolge der Arbeitsgänge beschreibt, die Uznsatzkoeffizienten zwischen dem Ausgangsbarren und der fertigen Wagenachse in drei Fällen:

- 1. Fall: ?/agenachse vom Typ A, gewalzt, nicht geschmie

det, bearbeitet.

- 2· Fall: Wagenachse vom Typ B, gewalzt, geschmiedet nach

einem bekannten Verfahren, bearbeitet.

- 3· Fall: Wagenachsen vom Typ A oder B, gewalzt, erfin

dungsgemäß geschmiedet, bearbeitet.

'fabeile IV

Aufeinanderfolgende Arbeitsgänge und Verhältnisse zwischen dem Gewicht des Ausgangsbarrens und dem Gewicht der fertigen Wagenachse

1. Fall Gewalzte, bearbeitete Wagenachse, Typ A

2· Fall

Gewalzte, nach einem bekannten Verfahren geschmiedete und bearbeitete Wagenachse, Typ B

3. Fall

Gewalzte, erfindungsgemäß geschmiedete und bearbeitete Wagenachse, Typ A oder B

ümsatzkoef	Walzen	1,000	Walzen	Umsatzkoef	Walzen
fizient	Barren		Barren	fizient	Barren
Tiefenöfen		Tiefenöfen		Tiefenöfen
Walzen		Wälzen	1,000	Wälzen
Heißsägen		Heißsägen		Kühlen
Kühlen	1,185	Kühlen		Schälen
Rohling		Rohling		Sägen
Normalglühen				Rohling
Richten			1,185
Bearbeitung		Schmieden		Schmieden
Grobbearbeitung	1,518	Erwärmung		Erwärmung durch
Endfertigung		Schmieden		Induktion
Fertige Wagen	1,798	Kühlen		Schmieden
achse		Doppeltes Nor		Kühlen
		malglühen		Zwei Normal-

Umsatzkoeffizient

1,000

1,268

OJ

ro σ ο ο

ro ι

VJi VD

Tabelle IV (Fortsetzung)

Anlassen .Richten

Bearbeitung

Grobbearbeitung Endfertigung

Fertige Wagenachse glühungen 1,015 Hichten 1,009

Bearbeitung Grobbearbeitung 1,290 Endfertigung Numerische

Steuerung 1,067 Fertige Wagenachse 1,365

9 450 26

2 3 2000 0 -*-

Handelt es sich um rohrförmige Wagenaohsen, umfaßt der Rohling einen Siliziumoxidkern oder einen Kern aus einem beliebigen anderen hochschmelzenden Material in Pulverform mit geeignetem Durchmesser, dessen Dilatationskoeffizient im Verhältnis zu dem des Achsstahls bei 1260 C solcherart ist, daß sein Haftvermögen am Rohling gut ist, ohne zu groß zu sein, und daß seine Beseitigung bei Umgebungstemperatur keinerlei Schwierigkeiten aufweist.

Es versteht sich, daß andere Varianten und Verbesserungen von Einzelheiten entwickelt werden können sowie auch die Verwendung äquivalenter Mittel in Betracht gezogen werden kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung von Normalachsen, insbesondere von Eisenbahnwagenachsen mittels Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen eines erwärmten vollen oder rohrförmigen Rohlings, gekennzeichnet dadurch, daß der Durchmesser des ßohlings kleiner ist als der größte Durchmesser der herzustellenden Normalachse, daß mindestens ein Teil des Rohlings auf eine Temperatur zwischen 1 100 und 1 3OO ⁰C, vorzugsweise auf etwa 1 260 ⁰C erwärmt wird, daß die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen dieses Rohlings ein gleichzeitig ablaufendes Stauchverfahren der Mittelteile und Fließpreßverfahren mindestens eines der beiden Achsschenkel (fi) und (f2) umfaßt, wobei dieses gleichzeitig verlaufende Verfahren durch einen einzigen Pressenhub ausgeführt wird·

2« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen einer bestimmten Achse in einer Matrize erfolgt, deren Teile alle feststehend sind, und zwar durch zwei aufeinanderfolgende Pressenhübe, wobei ein Pressenhub für jede der . beiden seitlichen Hälften der Normalachse gilt und die beiden Pressenhübe durch eine Zwischenerwärmung und einen Zwischentransport getrennt sind.

3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Warmmassivumformung durch Stauchfließpressen einer vollständigen Normalachse mit einem einzigen Pressenhüb vorgenommen wird, wobei der Körper (c) der Normalachse feststehend bleibt, während die Matrize zwei bewegliche

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Achsschenkelringe (13; 14) umfaßt, die die beiden Achsschenkel (f1) und (f2) sowie die beiden Ableitflächen (pd1) und (pd2) durch Fließpressen und die Auflageflächen (pd) und (pc2) durch gleichzeitiges Stauchen formen·
4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 31 gekennzeichnet dadurch, daß der gesamte !Rohling auf eine gleiche Temperatur zwischen 1 100 und 1 300 ⁰C, vorzugsweise auf etwa 1 260 ⁰C erwärmt wird.

Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß der Rohling einer stufenweise differenzierten Erwärmung unterzogen wird·
6. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die zur Bildung der Achsschenkel (fi) und (f2) der STormalachse bestimmten Teile des Hohlings auf eine Temperatur zwischen 1 200 und 1 300 ⁰C, vorzugsweise auf etwa

1 260 C erwärmt werden.
7. Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß der zur Bildung des Achskörpers (c) der Normalachse bestimmte Teil des Rohlings nicht erwärmt wird, daß die zur Bildung der Auflageflächen Cp disc 1) und (p disc 2) der Bremsscheiben oder der Auflageflächen der Hader für Zahnradgetriebe bestimmten Teile des Rohlings auf eine Temperatur zwischen 1 200 und 1 300 ⁰C, vorzugsweise auf etwa 1 260 ⁰C erwärmt werden und daß die zur Bildung der Auflageflächen (pd) und (pc2) der Räder bestimmten Teile des-Hohlings sowie die Achsscüenkel (fi) und (f2) auf eine Temperatur zwischen 1 100 und 1 250 ⁰C, vorzugsweise auf etwa 1 180 ⁰C erwärmt werden.

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8. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 7» gekennzeichnet dadurch, daß der Kohling aus einem runden, gewalzten
Stab gebildet wird, der vor der Erwärmung entkrüstet
wird.

9· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 7» gekennzeichnet dadurch, daß der Rohling aus einem Vierkantstab mit abgerundeten Ecken gebildet wird, der vor der Erwärmung
entkrüstet wird«
10. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 7ι gekennzeichnet dadurch, daß der Rohling aus einem Stab mit spitzbogenförmigem Querschnitt gebildet wird, der vor der Erwärmung entkrüstet wird.
11. Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Normalachsen nach einem der Punkte 1 bis 7> gekennzeichnet dadurch,
daß der Rohling vorher hohlgebohrt und mit Siliziumoxid oder einem beliebigen anderen hochschmelzenden, pulverförmigen Material gefüllt wird, dessen Dilatationskoeffizient in bezug auf den des Achsstahls solcherart ist, daß sein Haftvermögen am Rohling gut ist, ohne zu groß
zu sein, und daß seine Beseitigung bei Umgebungstemperatur keinerlei Schwierigkeiten aufweist»

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen