CN103551509A - Hxb2 轴箱铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种HXB2轴箱铸造方法，其中，包括以下步骤：根据铸件产品图样设计铸造工艺毛坯图；按毛坯图制作工装模样1套，并准备外型冷铁2片/型、保温发热冒口70/100的四个，保温发热冒口60/90的两个；放入1200×1200砂箱造型，造型的同时制备砂芯；将四块砂芯下入型腔并合箱；浇注砂型；落砂整理，切割保温发热冒口和浇冒口。上述技术方案，铸造工艺的设计必须经过系统的分析、计算，合理的浇注位置、冒口并配合冷铁的使用不仅能有效的提高冒口的补缩效率，节约钢水量，提高工艺出品率，还能有效的避免缩孔、缩松、裂纹等缺陷的产生，得到品质优良的铸件。

Description

HXB2 轴箱铸造方法

技术领域

本发明涉及机械技术，尤其涉及一种HXB2轴箱铸造方法。 

背景技术

在电力机车的走行部分中，通常会用到轴箱，其结构均为圆筒加箱形类。HX2B轴箱是HX2B系列型机车的重要受力件。 

现有HX2B轴箱的工艺如图1所示，在HX2B轴箱各热节部位均设置了内冷铁，切割及解剖加工后均没有发现缩孔、缩松存在，便投入批量生产。 

从图2a-图2c可以看出，在铸件冷铁位置，横向补缩距离不够，容易使铸件产生缩孔；轴孔冒口离拉杆连接部位较远，不易使钢水对其产生补缩，从而减少了冒口对铸件的补缩作用而产生缩孔。 

采用国内现有工艺生产的轴箱存在的主要问题如下： 

a、在运行过程中发现运行达30万公里轴箱与拉杆连接部位容易产生裂纹，产生裂纹部位如图1所示。 

b、通过对轴箱存在的不同程度的缺陷进行分析，并采取补焊、回火工艺，虽然能达到使用要求，但是在重要部位仍有缺陷存在； 

c、缺陷焊修后不可能完全达到100%探伤无任何缺陷。 

d、工艺出品率低，浪费钢水，导致铸造成本较高。 

轴箱运行中产生裂纹若没及时发现，后果非常严重，它会直接影响行车安全性。于是在铸造工艺方面大做文章，做了一些改进：重新设计铸件工艺，并加放了补缩用冒口及铬铁矿砂等；避免了裂纹缺陷的产生。 

发明内容

本发明提供一种HXB2轴箱铸造方法，用于优化得到的铸件的质量。 

本发明提供了一种HXB2轴箱铸造方法，其中，包括以下步骤： 

根据铸件产品图样设计铸造工艺毛坯图； 

按毛坯图制作工装模样1套，并准备外型冷铁2片/型、保温发热冒口70/100的四个，保温发热冒口60/90的两个； 

放入1200×1200砂箱造型，造型的同时制备砂芯； 

将四块砂芯下入型腔并合箱； 

浇注砂型； 

落砂整理，切割保温发热冒口和浇冒口。 

如上所述的HXB2轴箱铸造方法，优选的是，所述落砂整理，切割保温发热冒口和浇冒口之后还包括： 

一次抛丸后整理打磨； 

热处理后二次抛丸； 

将铸件修整后交检； 

加工后磁粉探伤。 

如上所述的HXB2轴箱铸造方法，优选的是，所述浇注砂型的浇注系统为底铸，直浇口从轴孔端头通过。 

如上所述的HXB2轴箱铸造方法，优选的是， 

所述保温发热冒口位于所述HXB2轴箱与拉杆连接处的下部和下部。 

上述技术方案，通过制定新工艺，改变分型方法，使分型面移至中心线位置，内浇口从轴孔端面进入。铸造工艺的设计必须经过系统的分析、计算，合理的浇注位置、冒口并配合冷铁的使用不仅能有效的提高冒口的补缩效率，节约钢水量，提高工艺出品率，还能有效的避免缩孔、缩松、裂纹等缺陷的产生，得到品质优良的铸件。 

附图说明

图1为现有铸造方法产生裂纹的部位； 

图2a-图2c为现有铸造工艺示意图； 

图3为本发明实施例提供的HXB2轴箱铸造方法流程示意图； 

图4a和图4b为上、下型造型生产布置图； 

图5a为1#砂芯示意图； 

图5b为2#砂芯示意图； 

图5c为3#砂芯示意图； 

图5d为4#砂芯示意图； 

图6为本发明实施例提供的HXB2轴箱铸造工艺图。 

附图标记： 

保温发热冒口10；浇冒口20。 

具体实施方式

图3为本发明实施例提供的HXB2轴箱铸造方法流程示意图，图4a和图4b为上、下型造型生产布置图，图5a为1#砂芯示意图，图5b为2#砂芯示意图，图5c为3#砂芯示意图，图5d为4#砂芯示意图。 

本发明实施例提供一种HXB2轴箱铸造方法，其中，包括以下步骤： 

步骤1、根据铸件产品图样设计铸造工艺毛坯图； 

步骤2、按毛坯图制作工装模样1套，并准备外型冷铁2片/型、保温发热冒口70/100的四个，保温发热冒口60/90的两个； 

上述步骤2中，保温发热冒口位于HXB2轴箱与拉杆连接处的下部和下部。 

步骤3、放入1200×1200砂箱造型，造型的同时制备砂芯； 

步骤4、将四块砂芯下入型腔并合箱； 

步骤5、浇注砂型。 

上述步骤5中，浇注砂型的浇注系统为底铸，直浇口从轴孔端头通过。 

步骤6、落砂整理，切割保温发热冒口和浇冒口。 

进一步地，步骤6之后还包括： 

步骤7、一次抛丸后整理打磨； 

步骤8、热处理后二次抛丸； 

步骤9、将铸件修整后交检； 

步骤10、加工后磁粉探伤。 

下面以一个实例具体描述上述工艺流程： 

1、浇注位置及分型面的确定 

铸件现有的浇注位置能获得健全的铸件，并使造型、制芯、清理方便，只是不利于铸件的补缩，把分型位置调整后，拉杆部位增加冒口后可使其被补缩部位而不产生缩孔，故确定分型面移至中心线位置，内浇口从轴孔轴端 侧进入。 

2、铸造收缩率的确定 

铸造收缩率与铸造金属的体收缩率、线收缩起始温度、铸件结构、铸型种类、浇冒口系统结构、砂型和砂芯的退让性有关。现在我们所制定的铸造工艺是用树脂砂造型、制芯，比原工艺冒口多。考虑到用树脂砂造型、制芯，故铸造收缩率仍取20‰。 

3、冒口的设计计算 

（1）轴孔端的模数 

V_件1=227²×3.14×88－177²×3.14×51－120.5²×3.14×(88－51)=7548475.22 

S_件1=454×3.14×88＋241×3.14×(88－51)＋354×3.14×51＋(227²－177²)×3.14＋(177²－120.5²)×3.14=247146.97 

M_件1=V_件1/S_件1=7548475.22÷247146.97=30.5 

（2）2端的模数 

V_件2=240²×3.14×58＋1/3×3.14×(113-58)×(225²＋168²＋225×168)-171.5²×3.14×71－120.5²×3.14×(108－71)－135²×3.14×(113－108)=8674943.94 

S_件2=480×3.14×58＋3.14×79.2×(225+168)+(240²－171.5²)×3.14＋(171.5²－120.5²)×3.14＋343×3.14×71＋120.5×3.14×(108－71)＋270×3.14×(113－108)=415129.509 

M_件2=V_件2/S_件2=8674943.94÷415129.509=20.9 

（3）拉杆连接部位冒口的设计计算 

M_冒=M_件×1.2 

M_冒1=M_件1×1.1=30.5×1.2=36.6 

M_冒2=M_件2×1.1=20.9×1.2=25.08 

由《铸钢手册》第五卷表3—253可知： 

1端的冒口尺寸为腰形冒口2个，160×240×240， 

2端的冒口为95×115×205。 

3拉杆连接部位冒口70/100发热冒口。 

原工艺的冒口尺寸为：1端130×230×180，2端130×230×180，拉杆连接部位外冷铁和内冷铁。 

从冒口尺寸对比可以看出，1端冒口设计合理，补缩能力尚足；2端冒口设计大，原工艺冒口设计不合理。拉杆连接部位的冷铁满足不了补缩的要求。 

（4）计算冒口的补缩能力： 

设计冒口材质E300-520，其化学成份为： 

C0.22～0.28  Si0.30～0.45  Mn1.10～1.30  P≤0.04  S≤0.04 

据《铸造工艺学》表7—16查得： 

体收缩系数ε=ε_c＋ε_x； 

ε_c=4.6%； 

ε_x=ΣK_i*X_i； 

Mn的K_i=+0.0585； 

Si的K_i=+1.03； 

取Mn的X_i=1.2%； 

Si的X_i=0.37%； 

故ε=4.6%＋1.2%×0.0585＋0.37%×1.03=5.06% 

由《铸造工艺学》表7—13查得保温冒口的补缩效率η=25%，由公式7－17得可补缩铸件的最大体积为 

V_件=V_冒×(η－ε)÷ε=612000×(25－5.06)÷5.06=4896000 

而铸件的体收缩为 

V_缩1=V_件1×ε=7548475.22×5.06%=377423.761 

V_件2=V_件2×ε=8674943.94×5.06%=438952.2 

冒口的补缩能力虽然远远大于铸件所需的补缩体积，由于在设计计算时只计算了局部的模数，所以冒口不再减小。 

（5）冷铁的确定 

由《铸造工艺学》表7—21查得外冷铁的尺寸为t=（0.5～0.7）a得 

t=0.5×25=12，取冷铁厚度为12。 

根据铸件尺寸确定冷铁尺寸为12×80×80，每型2片。 

（6）浇注系统的设计计算 

在生产中使用的钢水包的注口直径为Φ65，从未产生变化，故浇注系统仍采用原浇注系统尺寸。 

（7）小批量试制 

首先生产2件（163、164），加工后没有发现铸造缺陷，随后又生产了6件，跟踪加工过程仍然没有铸造缺陷存在，随后投入批量生产，到现在已生产400多件，质量稳定，且探伤无缺陷。 

本实施例通过制定新工艺，改变分型方法，使分型面移至中心线位置，内浇口从轴孔端面进入。 

本发明的HXD2B轴箱的铸造工艺及生产方法包括以下几个步骤： 

步骤1、根据铸件产品图样设计铸造工艺毛坯图； 

步骤2、按毛坯图制作工装模样1套。 

步骤3、放入1200×1200砂箱造型，造型前在图4a和图4b所示部位放置2个保温发热冒口，规格70/100；造型的同时制备砂芯，2#、3#、4#芯子用树脂砂制芯，3#、4#芯制芯时按图5放入保温发热冒口和外冷铁，1#芯子用水玻璃砂制芯。 

步骤4、将4块砂芯下入型腔并合箱，1#芯下芯后，用石棉绳将外型与芯子之间的缝隙堵住，以免跑钢水。 

步骤5、浇注砂型：全面检查砂型紧固卡子是否打紧，从砂箱定位销孔处检查上、下砂型是否偏箱，控制浇注温度≤1580℃。钢水包眼距浇口杯力求在100～200mm之间，浇注过程不准断流（浇注过程发生跑火时例外），掌握慢-快-慢的原则，浇满后，稍停，点浇2～3次。 

步骤6、落砂整理，铸件浇注后5小时方可开箱，先浇先开。切割浇冒口（包括飞边毛刺）； 

步骤7、一次抛丸后整理打磨； 

步骤8、热处理后二次抛丸；二次抛丸对局部不平整的面进行打磨，与本体平滑过渡。 

步骤9、将铸件修整后交检； 

步骤10、加工后磁粉探伤。 

上述技术方案具有以下优点： 

本发明通过制定新工艺，改变分型方法，使分型面移至中心线位置，内浇口从轴孔端面进入。 

铸造工艺的设计必须经过系统的分析、计算，合理的浇注位置、冒口并配合冷铁的使用不仅能有效的提高冒口的补缩效率，节约钢水量，提高工艺出品率，还能有效的避免缩孔、缩松、裂纹等缺陷的产生，得到品质优良的铸件。 

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。 

Claims (4)

1.一种HXB2轴箱铸造方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据铸件产品图样设计铸造工艺毛坯图；

按毛坯图制作工装模样1套，并准备外型冷铁2片/型、保温发热冒口70/100的四个，保温发热冒口60/90的两个；

放入1200×1200砂箱造型，造型的同时制备砂芯；

将四块砂芯下入型腔并合箱；

浇注砂型；

落砂整理，切割保温发热冒口和浇冒口。

2.根据权利要求1所述的HXB2轴箱铸造方法，其特征在于，所述落砂整理，切割保温发热冒口和浇冒口之后还包括：

一次抛丸后整理打磨；

热处理后二次抛丸；

将铸件修整后交检；

加工后磁粉探伤。

3.根据权利要求1所述的HXB2轴箱铸造方法，其特征在于，所述浇注砂型的浇注系统为底铸，直浇口从轴孔端头通过。

4.根据权利要求1所述的HXB2轴箱铸造方法，其特征在于，

所述保温发热冒口位于所述HXB2轴箱与拉杆连接处的下部和下部。

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