CN112676533B

CN112676533B - 一种用于钩舌高精度v法铸造的模具以及方法

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Publication number: CN112676533B
Application number: CN202011619958.0A
Authority: CN
Inventors: 杨永前; 张海记; 张海勋; 李建立; 王红伟; 申火明
Original assignee: Tianrui Group Casting Co ltd
Current assignee: Tianrui Group Casting Co ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2040-12-31
Also published as: CN112676533A

Abstract

一种用于钩舌高精度V法铸造的模具，涉及机械制造领域，其包括型板和砂箱，可以通过真空吸附型砂和EVA铸造膜，形成钩舌的型腔，该型腔在钩舌S面位置取极低的拔模斜度，其余部位采用无拔模斜度，通过高精度的模具精度来提高铸件的成型精度。该模具的结构简单，使用方便，能够满足V法铸造的需求，制造出高精度的钩舌。本发明实施例还提供了一种用于钩舌高精度V法铸造的制造方法，其采用上述模具，进行钩舌的真空密封造型（V法），通过EVA薄膜和颗粒细密的耐火涂层形成铸件表面Ra 12.5~25μm的极低粗糙度。同时，通过V法较高的砂型紧实度和硬度保证铸件的成型精度。

Description

一种用于钩舌高精度V法铸造的模具以及方法

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体而言，涉及一种用于钩舌高精度V法铸造的模具以及方法。

背景技术

车钩是车钩缓冲装置的重要部件，车钩用来实现铁路机车和车辆或车辆和车辆之间连挂，传递牵引力及冲击力，并使车辆之间保持一定距离，钩舌是铁路货车钩缓装置中用于连接车钩并传递承载力的一个重要配件。车钩运行条件非常恶劣，除承受随机交变拉力、压力和冲击力等作用外，还承受弯矩作用。车钩实际工作时，上述所有这些破坏力均直接对车钩钩舌发生作用，钩舌的制造精度直接影响钩舌与钩体的装配精度和受力状态，现有的钩舌铸造精度不能避免受力不均和增大钩舌受力面积、优化钩舌运行受力状态。需要提高钩舌铸造精度，改善钩舌的受力状态，减少钩舌断裂和钩体牵引台断裂几率，提高列车运行安全。同时，提高钩舌制造精度的难度和制造成本均偏高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钩舌高精度V法铸造的模具，其结构简单，使用方便，能够满足V法铸造的需求，制造出高精度的钩舌。

本发明的另一目的在于一种用于钩舌高精度V法铸造的方法，利用上述用于钩舌高精度V法铸造的模具进行，其操作简单方便，制造出的钩舌具有精度高、使用寿命长的优势。

本发明的实施例是这样实现的：

一种用于钩舌高精度V法铸造的模具，其包括：

型板，型板包括金属模底板以及设置于金属模底板上的金属模型，金属模底板内部形成有第一抽气室，第一抽气室通过第一抽气管与真空泵连通；金属模型内形成有模型内腔，模型内腔朝向金属模底板的一侧通过多个第一通气孔与第一抽气室连通，模型内腔背向金属模底板的一侧通过多个第二通气孔与外界连通；

砂箱，砂箱包括金属框架，金属框架内形成有第二抽气室，第二抽气室通过第二抽气管与真空泵连通；金属框架朝向其内侧设置有多个第三通气孔，第三通气孔将第二抽气室与外界连通；

金属模型包括第一金属模型和第二金属模型，分别用于制作上砂型腔和下砂型腔，上砂型腔和下砂型腔可拼合成钩舌的形状；上砂型腔和下砂型腔在对应钩舌S面的位置的拔模斜度为0°~0°10′，其余位置无拔模斜度。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，砂箱还设置有多个长条状的箱挡，每个箱挡内部均形成有第三抽气室，第三抽气室均与第二抽气室连通，箱挡的两侧均设置有第四通气孔将第三抽气室与外界连通；多个箱挡在金属框架的范围内纵横交错设置。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，金属模底板上设置有多个金属模型，多个金属模型在金属膜底板上均匀分布。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，第二通气孔、第三通气孔、第四通气孔均设置有用于阻挡型砂通过的金属网。

一种用于钩舌高精度V法铸造的方法，其采用上述用于钩舌高精度V法铸造的模具，其包括：

采用安装有第一金属模型的型板，对第一抽气室进行抽气，通过第二通气孔将加热软化后的EVA铸造膜吸附在型板表面；

在型板上方安装砂箱，并在金属框架的范围内填充型砂；停止对第一抽气室抽气，开始对第二抽气室抽气，使型砂硬化并将EVA铸造膜吸附在砂箱底部，在砂箱底部形成上砂型腔；

采用安装有第二金属模型的型板，按照制造上砂型腔的方法制备得到下砂型腔；

将上砂型腔、下砂型腔拼合成浇注腔；向浇注腔内浇注钢水，凝固成型后，得到钩舌。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，对第一抽气室、第二抽气室抽气时，控制真空度为-0.045~-0.065 Mpa。在上述真空度范围内，可以更好地保证砂型的紧实程度，从而保障钩舌的成型精度。值得注意的是，在钢水浇注的过程中，真空度会降低，为了保持真空度在上述范围，需要增加抽气量。浇注完成4~6 min后，切断真空，让钩舌铸件充分成型。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，EVA铸造膜的厚度为0.08~0.10 mm，加热软化温度为60~75℃，时间为3~5 min。EVA铸造膜的软化以其中央形成光滑镜面为准，在上述范围内，EVA铸造膜的软化程度适宜，可以更好地被吸附在型板表面。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，在进行浇注前，先在上砂型腔、下砂型腔内附着耐火涂层，耐火涂层为醇基锆英涂料，密度为1.7~2.0 g/cm³。具体地，若采用流涂的方式，可选择密度为1.8~2.0 g/cm³的醇基锆英涂料；若采用喷涂的方式，则可选择密度为1.7~1.9 g/cm³的醇基锆英涂料。涂料条件粘度（Ø 6mm流杯）：6~8 s，耐火涂层的厚度为0.5~1.2 mm。上述条件下的耐火涂层可以更好的地隔绝干砂，使得到的钩舌铸件表面光滑，外形精度高。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，型砂为石英砂，石英砂的SiO₂含量≥96%，粒度为50/140或50/100，水分含量≤0.5%，含泥量≤0.5%。上述范围内的型砂在被抽真空后形成的砂型较佳，利于保障钩舌铸件的精度。

进一步地，在本发明其它较佳实施例中，钢水的始浇温度为1550~1557℃，每个浇注腔的浇筑时间为18~25 s。浇注完的钩舌铸件在砂型内保温、冷却时间为5 h左右，保温、冷却期间无需维持真空状态。

冷却成型的钩舌铸件可通过喷抛丸进行清理。清理过程在抛丸机的清理室进行，抛丸时间不小于3min/只，表面氧化皮及粘砂清除干净；热处理之前的一次抛丸清理使用符合YB/T 5149的合金铸钢丸粒度为2.0~2.8mm，合金铸钢丸的硬度为HRC40~50；热处理后的二次抛丸清理使用符合YB/T 5149的合金铸钢丸粒度为1.4~2.0mm，合金铸钢丸的硬度为HRC40~50。

通过上述方法得到的钩舌部件，不仅达到了钩舌的强度标准，而且其表面达到Ra12.5~25μm的极低粗糙度，钩舌啮合工作面形位精度偏差不大于0.8 mm，在高精度的支持下，可以显著提高铁道车钩耦合面积，解决工作部位应力集中易断裂问题。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种用于钩舌高精度V法铸造的模具，其包括型板和砂箱，可以通过真空吸附型砂和EVA铸造膜，形成钩舌的型腔，该型腔在钩舌S面位置取极低的拔模斜度，其余部位采用无拔模斜度，通过高精度的模具精度来提高铸件的成型精度。该模具的结构简单，使用方便，能够满足V法铸造的需求，制造出高精度的钩舌。本发明实施例还提供了一种用于钩舌高精度V法铸造的制造方法，其采用上述模具，进行钩舌的真空密封造型（V法），通过EVA薄膜和颗粒细密的耐火涂层形成铸件表面Ra 12.5~25μm的极低粗糙度。同时，通过V法较高的砂型紧实度和硬度保证铸件的成型精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种用于钩舌高精度V法铸造的模具的型板的示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种用于钩舌高精度V法铸造的模具的型板的局部剖视图；

图3为本发明实施例所提供的一种用于钩舌高精度V法铸造的模具的砂箱的示意图；

图4为本发明实施例所提供的一种用于钩舌高精度V法铸造的模具的砂箱的局部剖视图；

图5为本发明实施例所提供的钩舌铸件的示意图。

图标： 110-型板；111-金属模底板；1111-第一抽气室；112-金属模型；120-砂箱；121-金属框架；1211-第二抽气室；1212-第三通气孔；122-箱挡；1221-第四通气孔；200-钩舌铸件；210-钩舌S面。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

本实施例提供了一种用于钩舌高精度V法铸造的模具，其包括型板110和砂箱120。

其中，如图1和图2所示，型板110包括金属模底板111以及设置于金属模底板111上的金属模型112，金属模底板111内部形成有第一抽气室1111，第一抽气室1111通过第一抽气管与真空泵连通；金属模型112内形成有模型内腔，模型内腔朝向金属模底板111的一侧通过多个第一通气孔与第一抽气室1111连通，模型内腔背向金属模底板111的一侧通过多个第二通气孔与外界连通。真空泵可以通过第一抽气管、第一抽气室1111、第一通气孔将模型内腔中的空气抽走，从而在第二通气孔处形成负压，使得EVA铸造膜可以被吸附贴合在型板110表面。

如图3和图4所示，砂箱120包括金属框架121，金属框架121内形成有第二抽气室1211，第二抽气室1211通过第二抽气管与真空泵连通；金属框架121朝向其内侧设置有多个第三通气孔1212，第三通气孔1212将第二抽气室1211与外界连通。在型板110被EVA铸造膜覆盖之后，在型板110上放置砂箱120并在金属框架121内填充型砂。此时，真空泵可以通过第二抽气管将第二抽气室1211内的空气抽走，从而在第三通气孔1212处形成负压，将型砂缝隙中的空气抽走，使型砂达到较高的紧实度和硬度，形成高精度的型腔。

进一步地，金属模型112包括第一金属模型112和第二金属模型112，分别用于制作上砂型腔和下砂型腔，上砂型腔和下砂型腔可拼合成钩舌的形状；上砂型腔和下砂型腔在对应钩舌S面210（如图5所示）的位置的拔模斜度为0°~0°10′，其余位置无拔模斜度。通过这种高精度的模具设计，可以显著提高钩舌铸件200的成型精度。

除此之外，如图3和图4所示，砂箱120还设置有多个长条状的箱挡122，每个箱挡122内部均形成有第三抽气室，第三抽气室均与第二抽气室1211连通，箱挡122的两侧均设置有第四通气孔1221将第三抽气室与外界连通；多个箱挡122在金属框架121的范围内纵横交错设置。箱挡122结构一方面可以增加砂箱120的稳定性和坚固程度，另一方面可以通过第三抽气室、第四抽气孔的设置增加抽气效率，更好地保证砂型。

进一步地，金属模底板111上设置有多个金属模型112，多个金属模型112在金属膜底板上均匀分布。多个金属模型112的同时使用可以提高成型效率，具体在本实施例中，一个金属膜底板上设置有6个金属模型112，可以一次完成6个钩舌铸件200的浇注，显著提升工作效率。

第二通气孔、第三通气孔1212、第四通气孔1221均设置有金属网。金属网可以有效阻挡型砂通过，避免其对钩舌铸件200的成型表面造成影响。

进一步地，本实施例还提供了一种用于钩舌高精度V法铸造的方法，其采用上述用于钩舌高精度V法铸造的模具，其包括：

S1. 采用安装有第一金属模型112的型板110，对第一抽气室1111进行抽气，控制真空度为-0.050 Mpa；通过第二通气孔将加热软化后的EVA铸造膜吸附在型板110表面；其中，EVA铸造膜的厚度为0.10 mm，并且已预先在75℃下加热3 min进行软化。

S2. 在型板110上方安装砂箱120，并在金属框架121的范围内填充型砂；停止对第一抽气室1111抽气，开始对第二抽气室1211抽气，控制真空度为-0.050 Mpa；使型砂硬化并将EVA铸造膜吸附在砂箱120底部，在砂箱120底部形成上砂型腔；其中，型砂为石英砂，石英砂的SiO₂含量≥96%，粒度为50/140，水分含量≤0.5%，含泥量≤0.5%。

S3. 采用安装有第二金属模型112的型板110，按照制造上砂型腔的方法制备得到下砂型腔；

S4. 在上砂型腔、下砂型腔内喷涂耐火涂层，耐火涂层为醇基锆英涂料，密度为1.82 g/cm³。耐火涂层的厚度为0.8 mm。

S5. 将上砂型腔、下砂型腔拼合成浇注腔；向浇注腔内浇注钢水，钢水的始浇温度为1550℃，每个浇注腔的浇筑时间为20 s，浇注过程中保持真空度为-0.050 Mpa。

S6. 凝固成型后的钩舌铸件200在砂型内保温、冷却，时间为5 h左右，保温、冷却期间无需维持真空状态。

S7. 冷却成型的钩舌铸件200可通过喷抛丸进行清理。

通过上述方法得到的钩舌铸件200不仅到达钩舌的强度标准，而且其表面粗糙度为Ra 20μm，钩舌啮合工作面形位精度偏差为0.7 mm，具有较高的精度。

综上所述，本发明实施例提供了一种用于钩舌高精度V法铸造的模具，其包括型板110和砂箱120，可以通过真空吸附型砂和EVA铸造膜，形成钩舌的型腔，该型腔在钩舌S面210位置取极低的拔模斜度，其余部位采用无拔模斜度，通过高精度的模具精度来提高铸件的成型精度。该模具的结构简单，使用方便，能够满足V法铸造的需求，制造出高精度的钩舌。本发明实施例还提供了一种用于钩舌高精度V法铸造的制造方法，其采用上述模具，进行钩舌的真空密封造型（V法），通过EVA薄膜和颗粒细密的耐火涂层形成铸件表面Ra 12.5~25μm的极低粗糙度。同时，通过V法较高的砂型紧实度和硬度保证铸件的成型精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于钩舌高精度V法铸造的模具，其特征在于，包括：

型板，所述型板包括金属模底板以及设置于所述金属模底板上的金属模型，所述金属模底板内部形成有第一抽气室，所述第一抽气室通过第一抽气管与真空泵连通；所述金属模型内形成有模型内腔，所述模型内腔朝向所述金属模底板的一侧通过多个第一通气孔与所述第一抽气室连通，所述模型内腔背向所述金属模底板的一侧通过多个第二通气孔与外界连通；

砂箱，所述砂箱包括金属框架，所述金属框架内形成有第二抽气室，所述第二抽气室通过第二抽气管与所述真空泵连通；所述金属框架朝向其内侧设置有多个第三通气孔，所述第三通气孔将所述第二抽气室与外界连通；

所述金属模型包括第一金属模型和第二金属模型，分别用于制作上砂型腔和下砂型腔，所述上砂型腔和所述下砂型腔可拼合成所述钩舌的形状；所述上砂型腔和所述下砂型腔在对应钩舌S面的位置取极低的拔模斜度，拔模斜度为0°10′，其余位置无拔模斜度。

2.根据权利要求1所述的用于钩舌高精度V法铸造的模具，其特征在于，所述砂箱还设置有多个长条状的箱挡，每个所述箱挡内部均形成有第三抽气室，所述第三抽气室均与所述第二抽气室连通，所述箱挡的两侧均设置有第四通气孔将所述第三抽气室与外界连通；多个所述箱挡在所述金属框架的范围内纵横交错设置。

3.根据权利要求1所述的用于钩舌高精度V法铸造的模具，其特征在于，所述金属模底板上设置有多个所述金属模型，多个所述金属模型在所述金属模底板上均匀分布。

4.根据权利要求2所述的用于钩舌高精度V法铸造的模具，其特征在于，所述第二通气孔、所述第三通气孔、所述第四通气孔均设置有用于阻挡型砂通过的金属网。

5.一种用于钩舌高精度V法铸造的方法，其特征在于，采用如权利要求1~4任一项所述的用于钩舌高精度V法铸造的模具，其包括：

采用安装有所述第一金属模型的所述型板，对所述第一抽气室进行抽气，通过所述第二通气孔将加热软化后的EVA铸造膜吸附在所述型板表面；

在所述型板上方安装所述砂箱，并在所述金属框架的范围内填充型砂；停止对所述第一抽气室抽气，开始对所述第二抽气室抽气，使型砂硬化并将所述EVA铸造膜吸附在所述砂箱底部，在所述砂箱底部形成所述上砂型腔；

采用安装有所述第二金属模型的所述型板，按照制造所述上砂型腔的方法制备得到所述下砂型腔；

将所述上砂型腔、所述下砂型腔拼合成浇注腔；向所述浇注腔内浇注钢水，凝固成型后，得到所述钩舌；

在进行浇注前，先在所述上砂型腔、所述下砂型腔内附着耐火涂层，所述耐火涂层为醇基锆英涂料，密度为1.7~2.0 g/cm³，所述耐火涂层的厚度为0.5~1.2 mm。

6.根据权利要求5所述的用于钩舌高精度V法铸造的方法，其特征在于，对所述第一抽气室、所述第二抽气室抽气时，控制真空度为-0.045~-0.065 Mpa。

7.根据权利要求5所述的用于钩舌高精度V法铸造的方法，其特征在于，所述EVA铸造膜的厚度为0.08~0.10 mm，加热软化温度为60~75℃，时间为3~5 min。

8.根据权利要求5所述的用于钩舌高精度V法铸造的方法，其特征在于，所述型砂为石英砂，所述石英砂的SiO₂含量≥96%，粒度为50/140或50/100，水分含量≤0.5%，含泥量≤0.5%。

9.根据权利要求5所述的用于钩舌高精度V法铸造的方法，其特征在于，所述钢水的始浇温度为1550~1557℃，每个所述浇注腔的浇注时间为18~25 s。