CN109097692A - 一种机车转向架精密铸造的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了轨道交通装备及关键零部件技术领域的一种机车转向架精密铸造的方法，该机车转向架精密铸造的方法包括如下步骤：S1：模具设计；S2：模具制造；S3：钢材熔炼及浇注成型；S4：热处理；S5：性能测试。本发明通过工艺和配方改良创新，在‑40℃环境下进行性能测试，并且提高性能，采用C级钢作为基础材料，同时配以镍、钼等微量元素，进行材料配方的创新和改良，以满足耐寒和高强度的需求，同时进行炉前取样，进行铣平面光谱分析，确保各项微量元素符合内控标准。并通过增加钢材中的镍的含量，提高钢材在低温状态下的使用，提高低温状况下的抗外力的效果，提高零部件在低温区域的使用性能。

Description

一种机车转向架精密铸造的方法
技术领域
本发明涉及轨道交通装备及关键零部件技术领域，具体为一种机车转向架精密铸造的方法。
背景技术
高铁，是现有最重要的交通工具之一，而根据我国实际地区温度等使用，需要对于机车转向架的抗低温效果需要达到-40℃，所以为适应高寒地区的特殊场合，需要开发-40℃环境下可高强度转向架核心零部件。包括牵引系统的牵引杠杆座等、制动系统的制动吊座等、减震系统的抗蛇行减振器座等，进行我国北部严寒地区和全球向的使用，扩大技术储备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机车转向架精密铸造的方法，以解决上述背景技术中提出的现有的在-40℃下的高铁轨道转向架核心零部件需要进行抗低温加强的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机车转向架精密铸造的方法，该机车转向架精密铸造的方法包括如下步骤：
S1：模具设计：根据“热节圆法”计算内浇口的最小直径，之后进行三维数模造型，利用CAE软件模拟充型，运用大数据分析进行接近实际工况的三维动画演示，模拟冷却，查看分析结果是否存在缩松缩孔的潜在风险，根据模拟过程，将外部浇口和内部浇口设计在热节附近，以保证铸件完全，内部无缩孔，另根据钢水收缩率计算，结合热节的分布情况，在保证足够补缩的情况下，进行一棒多模的设计；
S2：模具制造：对步骤S1设计的模具，进行制蜡模、制壳和脱蜡制备，完成步骤S1中设计的模具制造；
S3：钢材熔炼及浇注成型：通过对步骤S2的模具进行型腔加热，以C级钢作为基础材料，即ZG25MnCrNiMo，同时配以镍、钼等微量元素，进行熔炼，同时进行炉前取样，进行铣平面光谱分析，确保各项微量元素符合内控标准，主要微量元素控制水平如下：C：0.22%-0.28%，Si：0.2%-0.4%，Mn：1.3%-1.5%，Ni：0.8%-0.9%；Cr：0.4%-0.5%，Mo：0.25%-0.3%，P/S：≤0.025%，熔炼完成后进行浇注成型，并进行脱壳处理；
S4：热处理：对步骤S3脱壳后的零部件进行预热处理+淬火+回火的热处理，稳定的工艺参数如下：预热处理采用900±10℃，保温1-2小时后空冷；淬火采用900±10℃，保温3-5小时，出炉水淬；之后回火采用650±10℃，保温2-3小时，出炉空冷，完成预热处理+淬火+回火的过程；
S5：性能测试：将步骤S4中经过热处理的零部件进行抛丸处理后，在环境-40℃的温度下进行机械性能测试，测试完毕后，进行精密加工，并对零部件成品性能进行最终测试。
优选的，所述步骤S2中的制壳采用3-5目颗粒砂和结晶氯化铝溶液、氯化铵配合制壳。
优选的，所述步骤S2中的脱蜡为蒸汽脱蜡。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过工艺和配方改良创新，在-40℃环境下进行性能测试，并且提高性能，采用C级钢作为基础材料，同时配以镍、钼等微量元素，进行材料配方的创新和改良，以满足耐寒和高强度的需求，同时进行炉前取样，进行铣平面光谱分析，确保各项微量元素符合内控标准。采用3-5目颗粒砂，提高了模壳的透气性，利于浇注，避免皮下密集型气孔的出现，提高产品机械性能；采用结晶氯化铝溶液和氯化铵配合制壳，既保证了模壳的强度，同时浇注后有一定的脆度，利于脱壳清理。改变热水脱蜡工艺为蒸汽脱蜡，通过试验数据计算各项产品的升温时间曲线，保证模壳的稳定性，同时在模具设计时考虑蜡质高于流道，方便蜡的顺利排出。采用蒸汽脱蜡，可比较完整的回收蜡，并且利于环保。并通过增加钢材中的镍的含量，提高钢材在低温状态下的使用，提高低温状况下的抗外力的效果，提高零部件在低温区域的使用性能。
附图说明
图1为本发明铸造方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种机车转向架精密铸造的方法，该机车转向架精密铸造的方法包括如下步骤：
S1：模具设计：根据“热节圆法”计算内浇口的最小直径，之后进行三维数模造型，利用CAE软件模拟充型，运用大数据分析进行接近实际工况的三维动画演示，模拟冷却，查看分析结果是否存在缩松缩孔的潜在风险，根据模拟过程，将外部浇口和内部浇口设计在热节附近，以保证铸件完全，内部无缩孔，另根据钢水收缩率计算，结合热节的分布情况，在保证足够补缩的情况下，进行一棒多模的设计；
S2：模具制造：对步骤S1设计的模具，进行制蜡模、制壳和脱蜡制备，完成步骤S1中设计的模具制造，所述步骤S2中的制壳采用3-5目颗粒砂和结晶氯化铝溶液、氯化铵配合制壳，所述步骤S2中的脱蜡为蒸汽脱蜡；
S3：钢材熔炼及浇注成型：通过对步骤S2的模具进行型腔加热，以C级钢作为基础材料，即ZG25MnCrNiMo，同时配以镍、钼等微量元素，进行熔炼，同时进行炉前取样，进行铣平面光谱分析，确保各项微量元素符合内控标准，主要微量元素控制水平如下：C：0.22%-0.28%，Si：0.2%-0.4%，Mn：1.3%-1.5%，Ni：0.8%-0.9%；Cr：0.4%-0.5%，Mo：0.25%-0.3%，P/S：≤0.025%，熔炼完成后进行浇注成型，并进行脱壳处理；
S4：热处理：对步骤S3脱壳后的零部件进行预热处理+淬火+回火的热处理，稳定的工艺参数如下：预热处理采用900±10℃，保温1-2小时后空冷；淬火采用900±10℃，保温3-5小时，出炉水淬；之后回火采用650±10℃，保温2-3小时，出炉空冷，完成预热处理+淬火+回火的过程；
S5：性能测试：将步骤S4中经过热处理的零部件进行抛丸处理后，在环境-40℃的温度下进行机械性能测试，测试完毕后，进行精密加工，并对零部件成品性能进行最终测试。
测试结果：轨道交通转向架关键零部件（牵引、减震、制动系统）铸钢件C级钢，-40℃试验强度分别达到抗拉强度≥750Mpa、屈服强度≥600Mpa、延伸率≥20%、冲击功≥35J（标准要求：抗拉强度≥640Mpa、屈服强度≥415Mpa、延伸率≥18%、冲击功≥27J）。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种机车转向架精密铸造的方法，其特征在于：该机车转向架精密铸造的方法包括如下步骤：
S1：模具设计：根据“热节圆法”计算内浇口的最小直径，之后进行三维数模造型，利用CAE软件模拟充型，运用大数据分析进行接近实际工况的三维动画演示，模拟冷却，查看分析结果是否存在缩松缩孔的潜在风险，根据模拟过程，将外部浇口和内部浇口设计在热节附近，以保证铸件完全，内部无缩孔，另根据钢水收缩率计算，结合热节的分布情况，在保证足够补缩的情况下，进行一棒多模的设计；
S2：模具制造：对步骤S1设计的模具，进行制蜡模、制壳和脱蜡制备，完成步骤S1中设计的模具制造；
S3：钢材熔炼及浇注成型：通过对步骤S2的模具进行型腔加热，以C级钢作为基础材料，即ZG25MnCrNiMo，同时配以镍、钼等微量元素，进行熔炼，同时进行炉前取样，进行铣平面光谱分析，确保各项微量元素符合内控标准，主要微量元素控制水平如下：C：0.22%-0.28%，Si：0.2%-0.4%，Mn：1.3%-1.5%，Ni：0.8%-0.9%；Cr：0.4%-0.5%，Mo：0.25%-0.3%，P/S：≤0.025%，熔炼完成后进行浇注成型，并进行脱壳处理；
S4：热处理：对步骤S3脱壳后的零部件进行预热处理+淬火+回火的热处理，稳定的工艺参数如下：预热处理采用900±10℃，保温1-2小时后空冷；淬火采用900±10℃，保温3-5小时，出炉水淬；之后回火采用650±10℃，保温2-3小时，出炉空冷，完成预热处理+淬火+回火的过程；
S5：性能测试：将步骤S4中经过热处理的零部件进行抛丸处理后，在环境-40℃的温度下进行机械性能测试，测试完毕后，进行精密加工，并对零部件成品性能进行最终测试。
2.根据权利要求1所述的一种机车转向架精密铸造的方法，其特征在于：所述步骤S2中的制壳采用3-5目颗粒砂和结晶氯化铝溶液、氯化铵配合制壳。
3.根据权利要求1所述的一种机车转向架精密铸造的方法，其特征在于：所述步骤S2中的脱蜡为蒸汽脱蜡。
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