CN104259443B - 联体心盘铸造摇枕的制作方法及该方法使用的补贴座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种联体心盘铸造摇枕的制作方法，该制作方法包括有以下步骤：制作得到联体心盘铸造摇枕模具；使用发热材料制作得到随形发热补贴座；将随形发热补贴座放置在联体心盘铸造摇枕模具的心盘轮缘上，使得随形发热补贴座的补贴座底座底面与联体心盘铸造摇枕模具的盆状心盘座表面贴合，补贴座底座内环面与心盘轮缘内圆弧面贴合，随形发热补贴座的补缩孔正对心盘轮缘的上表面，补缩孔的下端底面与心盘轮缘上表面贴合；在随形发热补贴座上放置有发热冒口；向联体心盘铸造摇枕模具内浇铸钢液；待钢液冷却后，去除掉随形发热补贴座和发热冒口，并切除掉两者内部的冷却钢体，即得联体心盘铸造摇枕。本制作方法补缩效果好，后续切割工序时间短。
Description
技术领域
本发明涉及一种火车的受力部件的制作方法及该方法使用的补贴座，特别是一种联体心盘铸造摇枕的制作方法及该方法使用的补贴座。
背景技术
火车下心盘和摇枕是火车上的两种主要组成部件，两者是结合在一起使用的。为此，欧美、俄罗斯和非洲国家使用的火车中均是将下心盘和摇枕连成整体一次性铸造成型，制作得到联体心盘铸造摇枕。但是制作过程中由于其心盘轮缘圆环厚度一般不大于32mm，铸造过程中其热节主要密集在其下部，且根据密实度要求，不允许心盘内部有任何缩孔疏松缺陷。在生产过程中发现心盘环状结构的截面比下部热节部位的截面小得多，面积只有其1/3左右，整个环状所包围的面积空间有限，一般不超过Ф300mm，冒口只能放在环状截面的顶面，钢液要到达下部热节必须先通过窄小的环状截面，由于型腔均是同一种材料形成其冷却速度理论上是完全相同的，体积小的地方一定比体积大的地方先凝固，这样顶部冒口的钢液就无法到达下部热节部位进行补缩，在铸件上就会形成较大的缩孔缺陷，导致产品不能满足要求。如附图5所示，传统工艺是采用增加扩大实体补贴通道，传统工艺中发热冒口不仅仅设置在心盘轮缘上，还有部分设置在心盘轮缘边上的盆状心盘座上，这样设置虽然可以避免补贴通道处的钢液比心盘内腔热节处的晚凝固，但是这样设置的发热冒口偏离心盘内腔热节的中心位置，使得心盘内腔热节的缩孔效果不是很好。浇铸后的心盘联体摇枕成品外形应如附图4所示，但采用传统的补贴方法得到的心盘联体摇枕如附图6所示，为得到最后的产品，浇铸后的心盘联体摇枕每一个发热冒口处必须经过多次切割。第一刀切割时从心盘轮缘处横向切割将心盘轮缘上面的部分切断，第二刀沿盆状心盘座底面往心盘轮缘内圆弧面切割，然后第三刀沿心盘轮缘内圆弧边往下切割，切割深度至盆状心盘座底面为止。经过3次切割后整个切割过程结束，由于多次切割而且为弧形切割，很难保证切割质量，经常出现切伤铸件需要焊修的情况。整个清理和机加工80％的工作量用于处理此部位，同时由于大批量生产(年产5000到10000件)，这样的数量清理很难达到原有轮廓的要求，凹凸不平，切伤铸件本体很普遍，需要焊修，很难控制。因此，使用传统的制作工艺存在着补缩效果差，后续切割工序时间长、工作量大、切割质量难以保证，经常出现切伤铸件需要焊修的情况，导致机加工刀具损坏异常严重，加工清理成本居高不下，给企业经营带来不必要的损失。
总结下来，现有技术在制造联体心盘铸造摇枕的过程中补缩效果差，而且制作得到的联体心盘摇枕成品后续切割工序时间长、工作量大、切割质量难以保证、很容易出现切伤铸件需要焊修的情况、机加工刀具损坏大、加工清理成本高。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种联体心盘铸造摇枕的制作方法及该方法使用的补贴座。使用该方法制作联体心盘摇枕的过程中有着补缩效果好，而且制作得到的联体心盘摇枕成品后续切割工序时间短、工作量小、切割质量容易保证、很难出现切伤铸件需要焊修的情况、机加工刀具损坏小、加工清理成本低和降低了企业的加工成本等优点。
本发明的技术方案：一种联体心盘铸造摇枕的制作方法，该制作方法包括有以下步骤：
A、制作得到联体心盘铸造摇枕模具；
B、使用发热材料制作得到随形发热补贴座；
C、将随形发热补贴座放置在联体心盘铸造摇枕模具的心盘轮缘上，使得随形发热补贴座的补贴座底座底面与联体心盘铸造摇枕模具的盆状心盘座表面贴合；补贴座底座内环面与心盘轮缘内圆弧面贴合；随形发热补贴座的补缩孔对应心盘轮缘的上表面，补缩孔的下端底面与心盘轮缘上表面贴合；
D、在随形发热补贴座上放置发热冒口；
E、向联体心盘铸造摇枕模具内浇铸钢液；
F、待钢液冷却后，去除掉随形发热补贴座和发热冒口，并切除掉两者内部的冷却钢体，即得联体心盘铸造摇枕。
前述的联体心盘铸造摇枕的制作方法中，所述随形发热补贴座制作时，补缩孔下端的宽度D≤心盘轮缘壁厚度d。
前述的联体心盘铸造摇枕的制作方法中，所述补缩孔为腰形孔、矩形孔、梯形孔或椭圆形孔。
前述的联体心盘铸造摇枕的制作方法中，所述随形发热补贴座的补缩孔旁边悬空部分的补贴座主体底面为斜面。
前述的联体心盘铸造摇枕的制作方法中，所述随形发热补贴座设置数目为4个。
前述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，该补贴座为随形发热补贴座，其包括有补贴座主体，补贴座主体中设有补缩孔，在补贴座主体底部设有补贴座底座，补贴座底座靠近补缩孔一侧的补贴座底座内环面为圆弧面。
前述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，所述随形发热补贴座放置在联体心盘铸造摇枕模具的心盘轮缘上，补贴座底座的补贴座底座底面与联体心盘铸造摇枕模具的盆状心盘座表面贴合；补贴座底座的补贴座底座内环面与心盘轮缘内圆弧面贴合；补缩孔对应心盘轮缘的上表面，其下端底面与心盘轮缘上表面贴合；补缩孔的上端顶面上设有发热冒口。
前述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，所述补缩孔下端的宽度D≤心盘轮缘壁厚度d。
前述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，所述补缩孔为腰形孔、矩形孔、梯形孔或椭圆形孔。
前述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，所述随形发热补贴座的补缩孔旁边悬空部分的补贴座主体底面为斜面。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过在发热冒口与心盘轮缘之间增设有发热材料制作而成的随形发热补贴座，该随形发热补贴座的补贴座底座内环面是随联体心盘铸造摇枕的心盘轮缘的轮廓形状设计而成的，放置过程中，可以保证补贴座底座内环面紧贴这心盘轮缘内圆弧面，浇铸过程中，钢液就不会从两者之间的连接部流淌到盆状心盘座去，为后工序加工节约了大量的时间。当随形发热补贴座在接触钢水时其发热材料会燃烧，从而产生大量的热量使得心盘轮缘的环状窄小区域较长时间处于高温状态，使得通过随形发热补贴座的钢液加热到较高温度，可以保障钢液较长时间保持液体状态，当心盘内腔热节内的钢液冷却凝固后，随形发热补贴座内部的钢液才会凝固，最后是发热冒口中的钢液凝固，补缩效果良好。这样在保证产品形状完整的同时，也能保证冒口补缩通道的一直畅通，使得冒口的钢液能够不断地补缩给铸件，而随形发热补贴座的补缩孔正对心盘轮缘的上表面，使得放在随形发热补贴座上的发热冒口正对下方的心盘内腔热节，从而使得铸件的密实度符合标准要求。随形发热补贴座设置过程中，补贴座底座底面与盆状心盘座表面贴合，以及补贴座底座内环面与心盘轮缘内圆弧面贴合，使得钢液冷却凝固后，只需要1刀切割掉心盘轮缘上方凝固的钢液后即可得到完整的联体心盘铸造摇枕。与现有的制作方式相比，本发明可以使得切割气刨面积在原有基础上减少了73％左右，因割伤焊修完全消除，机加工刀具损坏降低了70％左右，整体的加工工时缩短了50％左右。生产进度大大提高，铸件因此部位的返工处理从80％降低到了5％左右，铸件工艺出品率有所提高，冒口钢水耗用量从25.68kg/件降低到19.53kg/件，降低了产品的生产成本。
附图说明
附图1为本发明设置有随形发热补贴座的结构示意图；
附图2为附图1的俯视结构示意图；
附图3为附图1浇铸后的铸件结构示意图；
附图4为联体心盘铸造摇枕成品结构示意图；
附图5为设置传统实体补贴冒口的联体心盘铸造摇枕模具结构示意图；
附图6为附图5浇铸后的铸件结构示意图；
附图7为本发明中第一种随形发热补贴座的立体结构示意图；
附图8为附图7的剖视结构示意图；
附图9为本发明中第二种随形发热补贴座的立体结构示意图；
附图10为附图9的剖视结构示意图；
附图11为本发明中第三种随形发热补贴座的立体结构示意图；
附图12为附图11的剖视结构示意图；
附图13为本发明中第四种随形发热补贴座的立体结构示意图；
附图14为附图13的剖视结构示意图；
附图15为本发明中第五种随形发热补贴座的立体结构示意图；
附图16为附图15的剖视结构示意图；
附图17为附图15的俯视结构示意图；
附图标记：1-联体心盘铸造摇枕模具，2-心盘轮缘，3-随形发热补贴座，4-补贴座主体，5-补缩孔，6-补贴座底座，7-补贴座底座底面，8-补贴座底座内环面，9-补贴座主体底面，10-发热冒口，11-心盘轮缘内圆弧面，12-盆状心盘座，13-心盘内腔热节。
具体实施方式
本发明的实施例：一种联体心盘铸造摇枕的制作方法，该制作方法包括有以下步骤：
A、制作得到联体心盘铸造摇枕模具1；
B、使用发热材料金属镁粉和铝粉及氧化铁粉、硅铁粉、保温剂还有粘接剂树脂以及催化剂等材料按一定比例混合后射制成型，制作得到随形发热补贴座3；
C、如附图1和附图2所示，将随形发热补贴座3放置在联体心盘铸造摇枕模具1的心盘轮缘2上，使得随形发热补贴座3的补贴座底座底面7与联体心盘铸造摇枕模具1的盆状心盘座12表面完全贴合，补贴座底座内环面8与心盘轮缘内圆弧面11完全贴合，随形发热补贴座3的补缩孔5正对心盘轮缘2的上表面，补缩孔5的下端底面与心盘轮缘2上表面贴合；如此设置的好处在于：补贴座底座底面7与盆状心盘座12表面完全贴合，避免两者之间出现悬空。若两者之间出现悬空，浇铸钢液的过程中，钢液会由联体心盘铸造摇枕模具1的内部向上冒出，直至抵住补贴座底座底面7，当钢液冷却凝固后，凸出来的这部分铸体就还需要工具将其切割掉，这无疑浪费了大量的时间。反之，补贴座底座底面7与盆状心盘座12表面完全贴合，铸件冷却凝固后不需要对盆状心盘座12部分进行再加工。该随形发热补贴座3的补贴座底座内环面8是随联体心盘铸造摇枕的心盘轮缘2的轮廓形状设计而成的，而补贴座底座内环面8与心盘轮缘内圆弧面11贴合，那么该处的钢液冷却后得到的铸件尺寸就刚好为心盘轮缘2的尺寸。反之，若补贴座底座内环面8与心盘轮缘内圆弧面11不完全贴合，那么浇铸得到的心盘轮缘2的厚度就要比实际尺寸要厚得多，就还需要对心盘轮缘2进行再加工，相应地也就增大了工作量。
D、在随形发热补贴座3上放置有发热冒口10。在步骤C中，随形发热补贴座3的补缩孔5正对心盘轮缘2的上表面，补缩孔5的下端底面与心盘轮缘2上表面贴合，这样的设置首先是保证随形发热补贴座3形成的补贴通道刚好正对联体心盘铸造摇枕模具1的心盘内腔热节13的中心，而在随形发热补贴座3上放置有发热冒口10，那么放置好的发热冒口10就刚好正对着心盘内腔热节13中心，这样浇铸出来的铸件其内部热节处密实度可以达到标准。
E、向联体心盘铸造摇枕模具1内浇铸钢液，待钢液冷却后即可得到如附图3所示的铸件结构。
F、待钢液冷却后，去除掉随形发热补贴座3和发热冒口10，使用刀具沿着心盘轮缘2的表面横向一刀切除掉随形发热补贴座3和发热冒口10内部的冷却钢体，即得得到如附图4所示的联体心盘铸造摇枕成品。
随形发热补贴座3制作时，补缩孔5下端的宽度D≤心盘轮缘2壁厚度d。这样的设置在保证各个接触面之间紧密贴合的前提下，还可以避免浇铸过程中钢液从面与面之间的缝隙中流出。若宽度D大于心盘轮缘2的厚度d，那么浇铸过程中钢液就会从面与面之间的缝隙中流出，冷却后即会附着在心盘轮缘2的内、外壁上，从而增大了心盘轮缘2的厚度，铸件形成还需要再次切割飞边，才能得到完整光滑的联体心盘铸造摇枕成品。
随形发热补贴座3制作时，其补缩孔5可为矩形孔、梯形孔、椭圆形孔或腰形孔或其它任意形状的组合。这样的设置可以增大补缩通道面积，因为补缩孔5对应着心盘轮缘2的表面，补缩过程中若钢液从补缩孔5与心盘轮缘2内、外壁之间的缝隙中流出，当流出的钢液冷却凝固后，还需要使用刀具将该部分凝固的钢液切削掉，这无疑增大了工作量。为此补缩孔5在设计过程中，补缩孔5下端的宽度D最大时只能等于心盘轮缘2壁厚度d，在补缩孔5的宽度D尽量大的情况下，为了增大补缩通道面积，那么只能将补缩孔5的长度沿心盘轮缘2的弧线方向拉长，故此将补缩孔5设计为矩形孔、梯形孔、椭圆形孔或腰形孔或其它任意形状，这样的补缩孔5与直径为D的圆孔相比，补缩通道面积更大，从而使得补缩效果更加良好。
随形发热补贴座3制作时，其补缩孔5旁边的补贴座主体底面9制作为斜面。因为在随形发热补贴座3和发热冒口10放置到位后，在振实台产生的振动力的作用下，型砂靠自身的流动性和自然重力作用塞满模具的任意角落，以获得完整的轮廓形状，但一般型砂的自然流动是不会转弯的，补贴座主体底面9的垂直的悬空部分，将无法紧实而出现松砂或缺损。在高温钢水的强力冲击下会带来大量的夹砂缺陷而使铸件报废，或焊修工作量增大，影响铸件表面质量。为解决上述的问题，随形发热补贴座3制作时，去掉了垂直悬空部分，使得补贴座主体底面9悬空部分变为斜面，斜面在振实台振动力和型砂自然重力流动力的作用下会很好地填满模具轮缘，从而获得完整型腔形状。
随形发热补贴座3设置时安装位置在心盘轮缘2的四周呈90°对称放置，设置数量为4个，由于心盘1体积较大，设置1个、2个或3个根本无法满足补缩工艺需求。
联体心盘铸造摇枕的制作过程中所使用的补贴座，该补贴座为随形发热补贴座3，该随形发热补贴座3包括有补贴座主体4，补贴座主体4中设有1个补缩孔5，在补贴座主体4底部设有补贴座底座6。
该随形发热补贴座3放置在联体心盘铸造摇枕模具1的心盘轮缘2上，放置过程中补贴座底座6的补贴座底座底面7与联体心盘铸造摇枕模具1的盆状心盘座12表面完全贴合；而补贴座底座6的补贴座底座内环面8与心盘轮缘内圆弧面11完全贴合；而补缩孔5则对应心盘轮缘2的上表面，其下端底面与心盘轮缘2上表面贴合；在补缩孔5的上端顶面上设有发热冒口10。
补缩孔5下端的宽度D≤心盘轮缘2壁厚度d。这样的设置在保证各个接触面之间紧密贴合的前提下，还可以避免浇铸过程中钢液从面与面之间的缝隙中流出。为了尽量扩大补缩通道的体积，提高补缩效果，制作过程中补缩孔5由上至下尺寸逐渐缩小。
在满足前面几项的要求后，制作得到的第一种随形发热补贴座3，如附图7-8所示，该随形发热补贴座3的补缩孔5为圆孔，补贴座主体4下方设置有2个补贴座底座6，该型随形发热补贴座3能够满足基本的补缩要求。
第二种随形发热补贴座3，如附图9-10所示，该随形发热补贴座3的补缩孔5为腰形孔，补贴座主体4下方仍然设置有2个补贴座底座6，该型随形发热补贴座3能够满足基本的补缩要求，而且与第一种随形发热补贴座3相比，补缩孔5形成的补缩通道更大，补缩效果更加好。
第三种随形发热补贴座3，如附图11-12所示，该随形发热补贴座3的补缩孔5为圆形孔，补贴座主体4下方设置有1个补贴座底座6，该型随形发热补贴座3能够满足基本的补缩要求，而且与第一种和第二种随形发热补贴座3相比，卡口缩尺更容易控制。
第四种随形发热补贴座3，如附图13-14所示，该随形发热补贴座3的补缩孔5为腰形孔，补贴座主体4下方设置有1个补贴座底座6，该型随形发热补贴座3能够满足基本的补缩要求，而且与第一种和第三种随形发热补贴座3相比，补缩孔5形成的补缩通道更大，补缩效果更加好；而与第二种随形发热补贴座3相比，卡口缩尺更容易控制。
第五种随形发热补贴座3，如附图15-17所示，该随形发热补贴座3的补缩孔5为腰形孔，补贴座主体4下方设置有1个补贴座底座6，与第四种随形发热补贴座3相比，该型随形发热补贴座3的补贴座主体底面9悬空部分设置为斜面，与第四种随形发热补贴座3相比，补贴座主体底面9悬空部分的型砂紧实度达到了要求，使用浇铸过程中，不会存在夹砂缺陷。
补缩孔5为不仅仅可以设置为腰形孔来增大补缩通道的面积，也可以设置为其它的矩形孔、梯形孔、椭圆形孔或其它任意形状的孔。
本发明中设置有随形发热补贴座3的技术使用时，首先如附图1和附图2所示，冒口设置过程中最上方依然为通用的发热冒口10，发热冒口10的下端粘接有随形发热补贴座3，从附图1中可以看出该随形发热补贴座3为锥形结构，其补缩孔5刚好正对心盘轮缘2的表面，而补贴座底座底面7与盆状心盘座12表面接触，补贴座底座6的补贴座底座内环面8与心盘轮缘2的心盘轮缘内圆弧面11贴合。由于整个随形发热补贴座3使用的是发热材料制作而成，虽然使用随形发热补贴座3与现有技术相比，补缩通道的面积并未增大，但是在使用过程中由于随形发热补贴座3在接触钢水时其制作材料会燃烧，而整个燃烧过程中制作材料会产生大量的热量，该热量会使得补缩孔5处的环状窄小补缩通道较长时间处于高温状态，并将进入该通道的钢液加热到较高的温度，从而使得钢液长时间保持液体状态达到一直保持补缩通道畅通的目的。整个浇铸过程中心盘内腔热节13处的钢液会最先凝固，随后是随形发热补贴座3处的补缩通道内部的钢液凝固，最后是发热冒口10处的钢液凝固。浇铸完成后的心盘联体摇枕如附图3所示，由附图3和附图6对比可以看出，使用随形发热补贴座3进行补缩浇铸，所得到的铸件只需要沿心盘轮缘2表面横向切割一刀，切除掉随发热形补贴座3以及发热冒口10部分的冷却钢液即可得到所需要的心盘联体铸造摇枕成品。
Claims (9)
1.一种联体心盘铸造摇枕的制作方法，其特征在于：该制作方法包括有以下步骤：
A、制作得到联体心盘铸造摇枕模具(1)；
B、使用发热材料制作得到随形发热补贴座(3)；
C、将随形发热补贴座(3)放置在联体心盘铸造摇枕模具(1)的心盘轮缘(2)上，使得随形发热补贴座(3)的补贴座底座底面(7)与联体心盘铸造摇枕模具(1)的盆状心盘座(12)表面贴合；补贴座底座内环面(8)与心盘轮缘内圆弧面(11)贴合；随形发热补贴座(3)的补缩孔(5)对应心盘轮缘(2)的上表面，补缩孔(5)的下端底面与心盘轮缘(2)上表面贴合；
D、在随形发热补贴座(3)上放置发热冒口(10)；
E、向联体心盘铸造摇枕模具(1)内浇铸钢液；
F、待钢液冷却后，去除掉随形发热补贴座(3)和发热冒口(10)，并切除掉两者内部的冷却钢体，即得联体心盘铸造摇枕；
所述随形发热补贴座(3)设置数目为4个。
2.根据权利要求1所述的联体心盘铸造摇枕的制作方法，其特征在于：所述随形发热补贴座(3)制作时，补缩孔(5)下端的宽度D≤心盘轮缘(2)壁厚度d。
3.根据权利要求1所述的联体心盘铸造摇枕的制作方法，其特征在于：所述补缩孔(5)为腰形孔、矩形孔、梯形孔或椭圆形孔。
4.根据权利要求1所述的联体心盘铸造摇枕的制作方法，其特征在于：所述随形发热补贴座(3)的补缩孔(5)旁边悬空部分的补贴座主体底面(9)为斜面。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，其特征在于：该补贴座为随形发热补贴座(3)，其包括有补贴座主体(4)，补贴座主体(4)中设有补缩孔(5)，在补贴座主体(4)底部设有补贴座底座(6)，补贴座底座(6)靠近补缩孔(5)一侧的补贴座底座内环面(8)为圆弧面。
6.根据权利要求5所述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，其特征在于：所述随形发热补贴座(3)放置在联体心盘铸造摇枕模具(1)的心盘轮缘(2)上，补贴座底座(6)的补贴座底座底面(7)与联体心盘铸造摇枕模具(1)的盆状心盘座(12)表面贴合；补贴座底座(6)的补贴座底座内环面(8)与心盘轮缘内圆弧面(11)贴合；补缩孔(5)对应心盘轮缘(2)的上表面，其下端底面与心盘轮缘(2)上表面贴合；补缩孔(5)的上端顶面上设有发热冒口(10)。
7.根据权利要求6所述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，其特征在于：所述补缩孔(5)下端的宽度D≤心盘轮缘(2)壁厚度d。
8.根根据权利要求5所述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，其特征在于：所述补缩孔(5)为腰形孔、矩形孔、梯形孔或椭圆形孔。
9.根根据权利要求5所述的联体心盘铸造摇枕的制作方法所使用的补贴座，其特征在于：所述随形发热补贴座(3)的补缩孔(5)旁边悬空部分的补贴座主体底面(9)为斜面。
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