CN103121081A - 一种整体铸造重型大马力内燃机车转向架的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种整体铸造重型大马力内燃机车转向架的方法，包括以下步骤：a、建立铸件的模型；确定冒口及冷铁位置；利用模拟软件进行凝固模拟和缺陷分析；b、采用变化缩尺工艺；c、采用与铸件相对应的等壁厚拉筋防止变形； d、模型外型采用实样，四周抽芯，内腔组芯；e、采用碱性酚醛树脂砂造型工艺造型；f、浇注温度为1565℃-1575℃，浇注系统的横水口为环形封闭结构；g、保温起模后，热切冒口，切割温度为150℃-200℃；h、切割冒口后划线，确定变形量，进行热处理同时矫形；i、粗加工后精整打磨，并整体进窑消应力热处理，温度控制为590℃-600℃；j、最后去除拉筋并磨平。本发明的优点是：精整过程中除冒口、水口处之外的原始铸造表面不需要任何精整即可达到要求，降低了生产成本和周期，形位精度等关键质量指标也达到要求。

Description

一种整体铸造重型大马力内燃机车转向架的方法
技术领域
本发明涉及一种复杂结构铸件的铸造方法，尤其涉及一种整体铸造重型大马力内燃机车转向架的方法。
背景技术
重型大马力内燃机车转向架，属薄壁中空箱体框架类件，是内燃机车车头的重要部件。服役时承受重载和频繁的冲击载荷作用，是机车走行部分的重要受力部件，安全工作年限为20年以上。
转向架的技术要求如下所示：
表1 化学成分 （wt.%）
Figure BDA0000276480121
表2 要求的机械性能指标
按照ASTM E-709进行磁粉探伤，表面不能有线性显示或其他超标宏观缺陷；首件整体射线探伤，关键区域按4级验收，非关键区域按5级验收；形位尺寸：±1.5mm，毛坯公差执行ISO8062 CT13。
整体铸造转向架由于铸件壁薄且不均匀，不利于补缩；为中空箱体框架结构，不利于排气，凝固时容易产生裂纹，因此铸造缺陷如冷隔、气孔、裂纹、粘砂较多，在精整过程中缺陷去除和焊补使用的时间较长，针对由此产生的变形的处理也使生产成本明显增加，制造成本居高不下。如何消除内部超标缺陷、提高表面质量、提高尺寸精度、减少焊补量和矫形，是批量生产此类铸件的关键技术所在。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种整体铸造重型大马力内燃机车转向架的方法，消除内部超标缺陷、提高表面质量、提高尺寸精度、减少焊补量和矫形。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种整体铸造重型大马力内燃机车转向架的方法，包括以下步骤：
a按照铸造工艺方案建立铸件的三维模型；根据转向架的结构特征，为了获得组织致密的铸件，冒口要尽量保证铸件顺序凝固；浇注位置选择直立状态，以便使钢水在横浇道中平稳流动、上升；冒口设置在浇注位置的上部，采用保温套，保证冒口是铸件的最后凝固部位；冒口的形状根据各部位形状选择补缩效率高的圆形或椭圆形，尺寸合理，需要计算验证冒口体积，保证有足够的钢液补缩铸件，使铸件能够顺序凝固；为避免冒口补缩不充分，在冒口不易补缩到的地方放置适当的冷铁；利用模拟软件Magma进行凝固模拟和缺陷分析，使凝固过程可视化，验证冒口的位置和设计尺寸，优化铸造工艺；
b采用变化缩尺工艺，长度方向缩尺11‰，宽度方向缩尺10‰，精确控制铸件形位尺寸；
c采用与铸件相对应的等壁厚拉筋防止变形，拉筋壁厚14mm-16mm铸件等厚，形状与对应的侧横梁相同；
d模型外型采用实样，四周抽芯，内腔组芯；
e采用碱性酚醛树脂砂造型工艺造型；
f浇注温度为1565℃-1575℃，浇注系统的横水口为环形封闭结构，使钢水迅速均匀平稳充满铸型；
g保温起模后，热切冒口，切割温度为150℃-200℃；
h切割冒口后划线，确定变形量，进行热处理同时矫形，热处理时铸件根据变形量摆放铸件进行矫形，热处理包括以下步骤：
1）正火处理，以不高于100℃/h的升温速度升温至885℃-915℃，保温8h-9h，空冷至450℃以下；
2）在450℃以下开始回火处理，以不大于80℃/h的升温速度升温至585℃-615℃，保温6h-7h，空冷至300℃以下；
3）利用多个配重压住转向架，并在壁薄的地方覆盖保温材料，在300℃以下进行矫形处理，以小于60℃/h的升温速度升温至640℃保温2h，再以小于60℃/h的升温速度升温至880℃，保温时间按照1h/25mm进行保温，保温结束后，炉内冷却至150℃再出炉。
i粗加工后精整打磨，并整体进窑消应力热处理，温度控制为590℃-600℃；
j最后去除拉筋并磨平此部位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在铸件的各部放置分散而对称的多个保温冒口，保证铸件凝固致密；针对性的采用变化缩尺工艺，精确控制铸件形位尺寸；采用与铸件相对应的异型的等壁厚拉筋防止变形；浇注系统的横水口为环形封闭结构，使钢水迅速均匀平稳充满铸型；切割冒口后划线，确定变形量，进行热处理的同时进行矫形节省成本，缩短工期；应用碱性酚醛树脂砂制造工艺，铸件内部质量一次通过探伤要求，而且精整过程中除冒口、水口处之外的原始铸造表面不需要任何精整即可达到要求，大幅度提高了质量水平，降低了生产成本和周期，形位精度等关键质量指标也达到要求。
附图说明
图1是转向架三维模型图。
图2是冒口和冷铁位置示意图。
图3是利用模拟软件模拟凝固过程示意图。
图4是本发明的热处理正火工艺图。
图5是本发明的热处理回火工艺图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
见图1-图5，一种整体铸造重型大马力内燃机车转向架的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a按照铸造工艺方案建立铸件的三维模型，见图1；根据转向架的结构特征，为了获得组织致密的铸件，冒口要尽量保证铸件顺序凝固；浇注位置选择直立状态，以便使钢水在横浇道中平稳流动、上升；冒口设置在浇注位置的上部，采用保温套，保证冒口是铸件的最后凝固部位；冒口的形状根据各部位形状选择补缩效率高的圆形或椭圆形，尺寸合理，需要计算验证冒口体积，保证有足够的钢液补缩铸件，使铸件能够顺序凝固；为避免冒口补缩不充分，在冒口不易补缩到的地方放置适当的冷铁，见图2；利用模拟软件Magma进行凝固模拟和缺陷分析，见图3，使凝固过程可视化，验证冒口的位置和设计尺寸，优化铸造工艺；
b采用变化缩尺工艺，长度方向缩尺11‰，宽度方向缩尺10‰，精确控制铸件形位尺寸；
c采用与铸件相对应的等壁厚拉筋防止变形，拉筋壁厚14mm-16mm与铸件等厚，形状与对应的侧横梁相同；
d模型外型采用实样，四周抽芯，内腔组芯；
e采用碱性酚醛树脂砂造型工艺造型；
f浇注温度为1565℃-1575℃，浇注系统的横水口为环形封闭结构，使钢水迅速均匀平稳充满铸型；
g保温起模后，热切冒口，切割温度为150℃-200℃；
h切割冒口后划线，确定变形量，进行热处理同时矫形，热处理时铸件根据变形量摆放铸件进行矫形，热处理包括以下步骤：
1）正火处理，以不高于100℃/h的升温速度升温至885℃-915℃，保温8h-9h，空冷至450℃以下，见图4；
2）在450℃以下开始回火处理，以不大于80℃/h的升温速度升温至585℃-615℃，保温6h-7h，空冷至300℃以下，见图5；
3）利用多个配重压住转向架，并在壁薄的地方覆盖保温材料，在300℃以下进行矫形处理，以小于60℃/h的升温速度升温至640℃保温2h，再以小于60℃/h的升温速度升温至880℃，保温时间按照1h/25mm进行保温，保温结束后，炉内冷却至150℃再出炉。
i粗加工后精整打磨，并整体进窑消应力热处理，温度控制为590℃-600℃；
j最后去除拉筋并磨平此部位。
本发明在铸件的各部放置分散而对称的多个保温冒口，保证铸件凝固致密；针对性的采用变化缩尺工艺，精确控制铸件形位尺寸；采用与铸件相对应的异型的等壁厚拉筋防止变形；浇注系统的横水口为环形封闭结构，使钢水迅速均匀平稳充满铸型；切割冒口后划线，确定变形量，进行热处理的同时进行矫形节省成本，缩短工期；应用碱性酚醛树脂砂制造工艺，铸件内部质量一次通过探伤要求，而且精整过程中除冒口、水口处之外的原始铸造表面不需要任何精整即可达到要求，大幅度提高了质量水平，降低了生产成本和周期，形位精度等关键质量指标也达到要求。

Claims (1)

1.一种整体铸造重型大马力内燃机车转向架的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a按照铸造工艺方案建立铸件的三维模型；根据转向架的结构特征，为了获得组织致密的铸件，冒口要尽量保证铸件顺序凝固；浇注位置选择直立状态，以便使钢水在横浇道中平稳流动、上升；冒口设置在浇注位置的上部，采用保温套，保证冒口是铸件的最后凝固部位；冒口的形状根据各部位形状选择补缩效率高的圆形或椭圆形，尺寸合理，需要计算验证冒口体积，保证有足够的钢液补缩铸件，使铸件能够顺序凝固；为避免冒口补缩不充分，在冒口不易补缩到的地方放置适当的冷铁；利用模拟软件Magma进行凝固模拟和缺陷分析，使凝固过程可视化，验证冒口的位置和设计尺寸，优化铸造工艺；
b采用变化缩尺工艺，长度方向缩尺11‰，宽度方向缩尺10‰，精确控制铸件形位尺寸；
c采用与铸件相对应的等壁厚拉筋防止变形，拉筋壁厚14mm-16mm与铸件等厚，形状与对应的侧横梁相同；
d模型外型采用实样，四周抽芯，内腔组芯；
e采用碱性酚醛树脂砂造型工艺造型；
f浇注温度为1565℃-1575℃，浇注系统的横水口为环形封闭结构，使钢水迅速均匀平稳充满铸型；
g保温起模后，热切冒口，切割温度为150℃-200℃；
h切割冒口后划线，确定变形量，进行热处理同时矫形，热处理时铸件根据变形量摆放铸件进行矫形，热处理包括以下步骤：
1）正火处理，以不高于100℃/h的升温速度升温至885℃-915℃，保温8h-9h，空冷至450℃以下；
2）在450℃以下开始回火处理，以不大于80℃/h的升温速度升温至585℃-615℃，保温6h-7h，空冷至300℃以下；
3）利用多个配重压住转向架，并在壁薄的地方覆盖保温材料，在300℃以下进行矫形处理，以小于60℃/h的升温速度升温至640℃保温2h，再以小于60℃/h的升温速度升温至880℃，保温时间按照1h/25mm进行保温，保温结束后，炉内冷却至150℃再出炉；
i粗加工后精整打磨，并整体进窑消应力热处理，温度控制为590℃-600℃；
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