CN104401363B - 转辙机外锁闭机构用方（圆）孔套及其粉末冶金制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轨道交通转辙设备用的零件，具体涉及转辙机外锁闭机构用的方孔套和圆孔套，并涉及利用粉末冶金法制备所述方孔套或圆孔套的方法；所要解决的是孔套本身结构造成的摩擦性能差、易碎裂的问题，现有孔套材料耐磨性差的问题，以及现有方法制备孔套废品率高，抗震性、耐腐蚀和耐高低温性能不好的问题；采用的技术方案为：对孔套的结构进行改进为与动作杆或者表示杆外轮廓相适应的通孔，并采用的粉末冶金法制造孔套，制造过程包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，采用的原料及重量百分配比为铜粉2－5%，石墨粉0.5－1%，钼铁粉0.5－1%，硫磺粉0.2－0.6%，余量为铁粉。

Description

转辙机外锁闭机构用方（圆）孔套及其粉末冶金制造方法

技术领域

本发明涉及轨道交通转辙设备用的零件，具体涉及转辙机外锁闭机构用的方孔套和圆孔套，并涉及利用粉末冶金法制备所述方孔套或圆孔套的方法。

背景技术

转辙机是道岔控制系统的执行机构，安装在铁轨线路旁，用于转换锁闭道岔尖轨或心轨，表示监督联锁区内道岔尖轨或心轨的位置和状态。其外锁闭机构，是能够转换道岔并将道岔的密贴尖轨与基本轨、心轨与翼轨直接进行锁闭，同时将斥离尖轨保持在标准开口位置的设备，是保证铁路运输安全的重要设备之一。

外锁闭机构的动作杆在圆孔套中滑动，指示杆在方孔套中滑动，从而完成轨道线路转辙。因此，作为转辙机外锁闭机构的关键零件，孔套必须具有耐磨性能。机车通过时发生有强烈震动，因此孔套还必须具有抗震性。另外，转辙机距随线路可能在严寒区，也可能在炎热区，并且孔套是露天作业，所以还必须耐腐，耐高低温。

原来孔套材质HT-200耐磨性差，在规定期内，有的孔套磨耗甚至有3mm之多，并且碎裂、生锈情况时也有发生，维修成本高，甚至容易造成安全事故。另外，由于孔套耗度要求高，原来都是采用铸造毛坯，全靠机加工保证孔套质量，废品率（尤其是位置度产生的废品率）居高不下，材料利用率只有42%。铸造生产还造成环境污染。

如附图5-8所示原来所使用的圆孔套和方孔套，由于通孔的形状设计不合理，孔套摩擦接触面积小，摩擦性能差，应力集中问题严重，是除材质原因外导致孔套摩擦性能差、易碎裂的主要因素。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，所要解决的是孔套本身结构造成的摩擦性能差、易碎裂的问题，现有孔套材料耐磨性差的问题，以及现有方法制备孔套废品率高，抗震性、耐腐蚀和耐高低温性能不好的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

转辙机外锁闭机构用方孔套，包括孔套本体和孔套座，所述孔套本体外轮廓为圆柱形，所述孔套座外轮廓为长方体形，且长方体形的横截面为正方形且厚度小于正方形边长；所述孔套本体设置在孔套座的正方形端面上，且孔套本体与孔套座一体成型；在所述孔套本体的轴向上设置有通孔，所述孔套座中间开有圆形空腔，圆形空腔的直径大于通孔的直径且二者的同轴；所述通孔的横截面为长方形或者四角圆弧过渡的长方形；孔套座侧面开有与圆形空腔连通的润滑油孔，润滑油孔位于孔套座侧面正中，且润滑油孔的轴线垂直于孔套座侧面；所述孔套座的四角分别开有一个连接孔，连接孔为通孔，且四个连接孔横截面圆的圆心连线组成的正方形边长与孔套本体的直径相等。由于圆形空腔用于放置起密封、缓冲和润滑作用的毛毡，毛毡是套在动作杆或者表示杆上，因此其直径应大于通孔的最大径长或边长。

转辙机外锁闭机构用圆孔套，其与方孔套的区别在于通孔的横截面为四角圆弧过渡的长方形。

为了避免应力集中，需要对孔套座的四个侧棱做倒圆角处理，其他尖锐处也按照相关的规定和需要进行倒角处理。

转辙机外锁闭机构用方孔套或者圆孔套均可以采用的粉末冶金法制造，制造过程包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，具体按照以下步骤制作：

1）原料及重量百分配比

180-250目的铜粉2－5%

300-350目的石墨粉0.5－1%

300-350目的钼铁粉0.5－1%

350-450目的硫磺粉0.2－0.6%

余量为80-120目的铁粉；

2）压制成形坯

将步骤1）的原料混匀后装入根据方孔套或者圆孔套的结构设计的模腔中，在510-570Mpa压力下压制成形坯；

3）烧结

将压制好的在露点为40-45℃的分解氨气氛中烧结，烧结温度为1100-1150℃，时间为100-130min；

4）真空浸油

真空度为0.1MPa，温度为40℃，浸油时间为15-30min；

浸油用油料为L-AH32#油与防锈油32按质量比2：1混合的油料；

5）精整形

将真空浸油处理的形坯在精整模中进行精整形。

精整形后的，对圆形空腔的侧壁进行机加工，圆形空腔侧壁的粗糙度6.3，圆形空腔与通孔（3）的位置度公差为Φ0.05oM。

本申请的粉末冶金法所用的原料优选：所述铜粉为FTD1铜合金；所述石墨粉鳞片状高碳石墨粉；所述钼铁粉的Mo含量≥60%；所述硫磺粉的S含量≥99%；所述铁粉为还原铁粉FHY100.25。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果。

1、本申请对孔套的结构进行了改进，具体为：将圆孔套的通孔由通用的圆孔（如附图6所示）改造成截面为四角圆弧过渡的长方形的通孔（如附图2所示），过渡圆弧的半径与动作杆的圆弧半径相适应；将方孔套的通孔由通用的在圆孔基础上加工出方孔（如附图8所示）改造成与表示杆的轮廓相适应的方孔（如附图4所示）；这样的改进能够增加孔套与动作杆或者表示杆的摩擦接触面积，以免局部过大磨耗；尤其对方孔套，消除了机加工产生的尖角，磨耗降低，而且能够避免应力集中造成的孔套碎裂。

2、改进后的孔套结构更适于用粉末冶金法制造。采用本申请的方法制备的孔套具有优良的综合机械性能，式样测试的平均数据，抗拉强度Rm=282MPa，伸长率A=1.57%，冲击功Ak=6.3J。式样经100万次台架试验，磨损量＜0.1mm。

3、采用粉末冶金的方法生产孔套，孔套结构能够直接成型，只需要对放置毛毡的空腔处进行少许的机加工，以满足粗糙度和位置度的要求即可。孔位的精度合格率达到了100%，材料的利用率也高达93%。尤其是机加工的废品率，降到了不足1%。有效地降低了生产的资源和能源消耗。

4、粉末冶金的方法生产过程无毒害，无污染，且成本低廉。

本申请全文中所述的孔套均为圆孔套和方孔套。由于本申请是对转辙机外锁闭机构用的圆孔套和方孔套进行的技术改进，二者除了通孔的形状外，其余结构基本一致，并且制备方法除了由于结构不同而需要采用不同的模具外，也是一样，因此，为了表述方便，本申请中在需要的地方将圆孔套和方孔套并称为孔套。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1为实施例2的内部结构示意视图。

图2为实施例2的结构示意图。

图3为实施例1的内部结构示意图。

图4为实施例1的结构示意图。

图5为改进前的圆孔套的内部结构示意图。

图6为改进前的圆孔套的结构示意图。

图7为改进前的方孔套的内部结构示意图。

图8为改进前的方孔套的结构示意图。

图中：1为孔套本体，2为孔套座，3为通孔，4为连接孔，5为润滑油孔。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，转辙机外锁闭机构用圆孔套，包括孔套本体1和孔套座2，所述孔套本体1外轮廓为圆柱形，所述孔套座2外轮廓为长方体形，且长方体形的横截面为正方形且厚度小于正方形边长；所述孔套本体1设置在孔套座2的正方形端面上，且孔套本体1与孔套座2一体成型；在所述孔套本体1的轴向上设置有通孔3，所述孔套座2中间开有圆形空腔，圆形空腔的直径大于通孔3的直径且二者的同轴；所述通孔3的横截面为长方形；孔套座2侧面开有与圆形空腔连通的润滑油孔5，润滑油孔5位于孔套座2侧面正中，且润滑油孔5的轴线垂直于孔套座2侧面；所述孔套座2的四角分别开有一个连接孔4，连接孔4为通孔，且四个连接孔4横截面圆的圆心连线组成的正方形边长与孔套本体1的直径相等。

所述孔套座2的四个侧棱做倒圆角处理。

实施例2

如图3和图4所示，转辙机外锁闭机构用方孔套，包括孔套本体1和孔套座2，所述孔套本体1外轮廓为圆柱形，所述孔套座2外轮廓为长方体形，且长方体形的横截面为正方形且厚度小于正方形边长；所述孔套本体1设置在孔套座2的正方形端面上，且孔套本体1与孔套座2一体成型；在所述孔套本体1的轴向上设置有通孔3，所述孔套座2中间开有圆形空腔，圆形空腔的直径大于通孔3的直径且二者的同轴；所述通孔3的横截面为四角圆弧过渡的长方形；孔套座2侧面开有与圆形空腔连通的润滑油孔5，润滑油孔5位于孔套座2侧面正中，且润滑油孔5的轴线垂直于孔套座2侧面；所述孔套座2的四角分别开有一个连接孔4，连接孔4为通孔，且四个连接孔4横截面圆的圆心连线组成的正方形边长与孔套本体1的直径相等。

所述孔套座2的四个侧棱做倒圆角处理。

实施例3

实施例1所述的圆孔套的制备方法，包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，具体按照以下步骤制作：

1）原料及重量百分配比

200目的铜粉3%，325目的石墨粉0.7%，325目的钼铁粉0.7%，400目的硫磺粉0.4%，余量为80目的铁粉；

2）压制成形坯

将步骤1）的原料混匀后装入根据方孔套或者圆孔套的结构设计的模腔中，在560Mpa压力下压制成形坯；

3）烧结

将压制好的在露点为40℃的分解氨气氛中烧结，烧结温度为1120±10℃，时间为120min；

4）真空浸油

真空度为0.1MPa，温度为40℃，浸油时间为20min；

浸油用油料为L-AH32#油与防锈油32按质量比2：1混合的油料；

5）精整形

将真空浸油处理的形坯在精整模中进行精整形。

实施例4

实施例1所述的圆孔套的制备方法，包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，具体按照以下步骤制作：

1）原料及重量百分配比

180目的铜粉2%，320目的石墨粉1%，320目的钼铁粉1%，420目的硫磺粉0.6%，余量为120目的铁粉；

2）压制成形坯

将步骤1）的原料混匀后装入根据方孔套或者圆孔套的结构设计的模腔中，在570Mpa压力下压制成形坯；

3）烧结

将压制好的在露点为45℃的分解氨气氛中烧结，烧结温度为1110-1130℃，时间为120min；

4）真空浸油

真空度为0.1MPa，温度为40℃，浸油时间为15min；

浸油用油料为L-AH32#油与防锈油32按质量比2：1混合的油料；

5）精整形

将真空浸油处理的形坯在精整模中进行精整形。

实施例5

实施例1所述的圆孔套的制备方法，包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，具体按照以下步骤制作：

1）原料及重量百分配比

220目的铜粉5%，300目的石墨粉0.6%，300目的钼铁粉0.6%，370目的硫磺粉0.2%，余量为100目的铁粉；

2）压制成形坯

将步骤1）的原料混匀后装入根据方孔套或者圆孔套的结构设计的模腔中，在530Mpa压力下压制成形坯；

3）烧结

将压制好的在露点为42℃的分解氨气氛中烧结，烧结温度为1140±10℃，时间为110min；

4）真空浸油

真空度为0.1MPa，温度为40℃，浸油时间为30min；

浸油用油料为L-AH32#油与防锈油32按质量比2：1混合的油料；

5）精整形

将真空浸油处理的形坯在精整模中进行精整形。

实施例6

实施例1所述的圆孔套的制备方法，包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，具体按照以下步骤制作：

1）原料及重量百分配比

200目的铜粉3.5%，340目的石墨粉0.7%，340目的钼铁粉0.7%，390目的硫磺粉0.5%，余量为100目铁粉；

2）压制成形坯

将步骤1）的原料混匀后装入根据方孔套或者圆孔套的结构设计的模腔中，在550Mpa压力下压制成形坯；

3）烧结

将压制好的在露点为40℃的分解氨气氛中烧结，烧结温度为1130±10℃，时间为100min；

4）真空浸油

真空度为0.1MPa，温度为40℃，浸油时间为25min；

浸油用油料为L-AH32#油与防锈油32按质量比2：1混合的油料；

5）精整形

将真空浸油处理的形坯在精整模中进行精整形。

实施例7

实施例1所述的圆孔套的制备方法，包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，具体按照以下步骤制作：

1）原料及重量百分配比

210目的铜粉4%，320目的石墨粉0.5%，320目的钼铁粉0.5%，400目的硫磺粉0.6%，余量为80目的铁粉；

2）压制成形坯

将步骤1）的原料混匀后装入根据方孔套或者圆孔套的结构设计的模腔中，在510Mpa压力下压制成形坯；

3）烧结

将压制好的在露点为45℃的分解氨气氛中烧结，烧结温度为1110±10℃，时间为130min；

4）真空浸油

真空度为0.1MPa，温度为40℃，浸油时间为20min；

浸油用油料为L-AH32#油与防锈油32按质量比2：1混合的油料；

5）精整形

将真空浸油处理的形坯在精整模中进行精整形。

实施例8

实施例1所述的圆孔套的制备方法，包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，具体按照以下步骤制作：

1）原料及重量百分配比

220目的铜粉3%，300目的石墨粉0.7%，300目的钼铁粉0.8%，350目的硫磺粉0.4%，余量为120目的铁粉；

2）压制成形坯

将步骤1）的原料混匀后装入根据方孔套或者圆孔套的结构设计的模腔中，在510Mpa压力下压制成形坯；

3）烧结

将压制好的在露点为45℃的分解氨气氛中烧结，烧结温度为1110±10℃，时间为130min；

4）真空浸油

真空度为0.1MPa，温度为40℃，浸油时间为20min；

浸油用油料为L-AH32#油与防锈油32按质量比2：1混合的油料；

5）精整形

将真空浸油处理的形坯在精整模中进行精整形。

实施例9

实施例1所述的圆孔套的制备方法，包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，具体按照以下步骤制作：

1）原料及重量百分配比

250目的铜粉3.5%，340目的石墨粉0.8%，340目的钼铁粉0.8%，450目的硫磺粉0.5%，余量为铁粉；

2）压制成形坯

将步骤1）的原料混匀后装入根据方孔套或者圆孔套的结构设计的模腔中，在510Mpa压力下压制成形坯；

3）烧结

将压制好的在露点为45℃的分解氨气氛中烧结，烧结温度为1110±10℃，时间为130min；

4）真空浸油

真空度为0.1MPa，温度为40℃，浸油时间为20min；

浸油用油料为L-AH32#油与防锈油32按质量比2：1混合的油料；

5）精整形

将真空浸油处理的形坯在精整模中进行精整形。

实施例3-9中，所述铜粉为FTD1铜合金；所述钼铁粉的Mo含量61-64%；所述硫磺粉的S含量≥99%；所述铁粉为还原铁粉FHY100.25。

本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何变化，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.转辙机外锁闭机构用方孔套，其特征在于：包括孔套本体（1）和孔套座（2），所述孔套本体（1）外轮廓为圆柱形，所述孔套座（2）外轮廓为长方体形，且长方体形的横截面为正方形且厚度小于正方形边长；所述孔套本体（1）设置在孔套座（2）的正方形端面上，且孔套本体（1）与孔套座（2）一体成型；在所述孔套本体（1）的轴向上设置有通孔（3），所述孔套座（2）中间开有圆形空腔，圆形空腔的直径大于通孔（3）的直径且二者的同轴；所述通孔（3）的横截面为长方形；孔套座（2）侧面开有与圆形空腔连通的润滑油孔（5），润滑油孔（5）位于孔套座（2）侧面正中，且润滑油孔（5）的轴线垂直于孔套座（2）侧面；所述孔套座（2）的四角分别开有一个连接孔（4），连接孔（4）为通孔，且四个连接孔（4）横截面圆的圆心连线组成的正方形边长与孔套本体（1）的直径相等。

2.转辙机外锁闭机构用圆孔套，其特征在于：包括孔套本体（1）和孔套座（2），所述孔套本体（1）外轮廓为圆柱形，所述孔套座（2）外轮廓为长方体形，且长方体形的横截面为正方形且厚度小于正方形边长；所述孔套本体（1）设置在孔套座（2）的正方形端面上，且孔套本体（1）与孔套座（2）一体成型；在所述孔套本体（1）的轴向上设置有通孔（3），所述孔套座（2）中间开有圆形空腔，圆形空腔的直径大于通孔（3）的直径且二者的同轴；所述通孔（3）的横截面为四角圆弧过渡的长方形，且过渡圆弧的半径与外锁闭机构动作杆的圆弧半径相适应；孔套座（2）侧面开有与圆形空腔连通的润滑油孔（5），润滑油孔（5）位于孔套座（2）侧面正中，且润滑油孔（5）的轴线垂直于孔套座（2）侧面；所述孔套座（2）的四角分别开有一个连接孔（4），连接孔（4）为通孔，且四个连接孔（4）横截面圆的圆心连线组成的正方形边长与孔套本体（1）的直径相等。

3.根据权利要求1所述的方孔套或权利要求2所述的圆孔套，其特征在于：所述孔套座（2）的四个侧棱做倒圆角处理。

4.根据权利要求1所述的方孔套或权利要求2所述的圆孔套的粉末冶金制造方法，其特征在于，包括配料、压制、烧结、真空浸油、精整形和机加工，按照以下步骤制作：

1）原料及重量百分配比

180-250目的铜粉2－5%

300-350目的石墨粉0.5－1%

300-350目的钼铁粉0.5－1%

350-450目的硫磺粉0.2－0.6%

余量为80-120目的铁粉；

2）压制成形坯

将步骤1）的原料混匀后装入根据转辙机外锁闭机构用方孔套或者圆孔套的结构设计的模腔中，在510-570Mpa压力下压制成形坯；

3）烧结

将压制好的在露点为40-45℃的分解氨气氛中烧结，烧结温度为1100-1150℃，时间为100-130min；

4）真空浸油

真空度为0.1MPa，温度为40℃，浸油时间为15-30min；

浸油用油料为L-AH32#油与防锈油32按质量比2：1混合的油料；

5）精整形

将真空浸油处理的形坯在精整模中进行精整形。

5.根据权利要求4所述的粉末冶金制造方法，其特征在于：

所述铜粉为FTD1铜合金，

所述石墨粉鳞片状高碳石墨粉，

所述钼铁粉的Mo含量≥60%，

所述硫磺粉的S含量≥99%，

所述铁粉为还原铁粉FHY100.25。