CN113231605B - 一种超长高锰钢辙叉铸造砂型的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超长高锰钢辙叉铸造砂型的制作方法，具体步骤如下：步骤一、制造分段木模：根据超长高锰钢辙叉的长度，将木模进行分段制作；步骤二、制作分段砂型：将分段木模分别安装于模板(3)和砂箱组件(4)之间，并采用VRH设备进行砂型的制作；步骤三、分段砂型进行拼接：将制作完成的至少一段砂型进行拼接；步骤四、将拼接后的砂型交付下道生产工序。本发明通过将高锰钢辙叉的铸造砂型进行分段制作后再进行拼接，以实现超长高锰钢辙叉的铸造砂型的制作。

Description

一种超长高锰钢辙叉铸造砂型的制作方法

技术领域

本发明涉及铁路制造技术领域，具体涉及一种超长高锰钢辙叉铸造砂型的制作方法。

背景技术

高锰钢辙叉是一种铁路道岔配件，常规产品的长度一般小于7米,在部分特殊要求的铁路线路上，会设计安装超大长度的高锰钢辙叉，其长度大于8米。高锰钢辙叉产品一般采用砂型铸造的方法生产，当前生产中使用的砂型大多以液体硅酸钠做为粘结剂，将硅酸钠与型砂混制后通入二氧化碳气体，液态的硅酸钠与二氧化碳气体发生化学反应使型砂硬化从而得到一定形状的砂型。这种砂型的优点是强度高，但问题是退让性和溃散性差。为了解决退让性和溃散性差的问题，相关科技工作者开发了VRH(vacuum replace hardening，即真空置换硬化)工艺，该工艺在砂型硬化的过程中增加了真空脱水的方法，使得在硅酸钠加入量降低的情况下，获得满足生产要求的砂型，由此可以使硅酸钠砂型在保证强度的同时，获得良好的退让性及溃散性。

对于超大长度高锰钢辙叉铸造砂型的制作，由于砂型尺寸过大，无法使用VRH工艺，目前相关企业一般采用整体木模以液体硅酸钠为粘结剂进行整体砂型制作，其存在着以下不足：

1、工艺装备制造费用过高，使生产成本过大：超长高锰钢辙叉整体木模及模板外形尺寸大，结构复杂，制造费用高；为满足造型生产要求，还需要制备起模、翻转及合箱的其它辅助工艺装备，因此需要投入高额的工装费用。

2、造型及合箱困难，砂型制作难度大：超长高锰钢辙叉的砂型长度一般大于10米，采用整体模板和砂箱造型时，其脱模操作、砂型翻转、合箱操作等均存在较大的难度，制备砂型时将投入大量的工时和材料费用。

3、砂型在浇注后对铸件凝固收缩的退让性差，使铸件收缩受阻严重，容易产生裂纹缺陷，严重时导致铸件报废：在使用普通砂型生产工艺时，为了使砂型能够适应造型时起模、翻转、合箱等操作要求，需要增加砂型中硅酸钠的加入量，这样可以保证砂型的完整性，使其具有足够的强度，但是，由于硅酸钠含量偏高，铸件浇注后砂型对铸件凝固收缩时的阻力较大，容易引起裂纹缺陷。

发明内容

本发明的目的在于根据超长高锱钢辙叉生产的需要，提供一种采用VRH技术进行制作并可保证其性能的超长高锰钢辙叉铸造砂型的制作方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种超长高锰钢辙叉铸造砂型的制作方法，具体步骤如下：

步骤一、制造分段木模：根据超长高锰钢辙叉的长度，将木模进行分段制作；

步骤二、制作分段砂型：将分段木模分别安装于模板和砂箱组件之间，并采用VRH设备进行砂型的制作；

步骤三、分段砂型进行拼接：将制作完成的至少一段砂型进行拼接；

步骤四、将拼接后的砂型交付下道生产工序。

优选的，所述铸造砂型根据超长高锰钢辙叉的长度以及VRH设备的制作长度范围，将木模分成第一段木模和第二段木模，所述第一段木模和第二段木模结构一致，且其均包括端部和分段端，分段端上设有°的起模斜度。

优选的，所述模板设有分别用于固定第一段木模和第二段木模的两件，且所述模板上设有用于引入金属液的铸件浇口和用于与砂箱组件连接的砂箱定位销，所述铸件浇口与端部对接设置。

作为本发明的进一步方案：所述砂箱组件包括砂箱主框、砂箱端头；所述砂箱主框上设有至少一件的第一砂箱定位孔和拼接定位孔，第一砂箱定位孔用于通过与砂箱定位销的连接实现砂箱主框与模板的连接；所述砂箱主框与砂箱端头连接，且砂箱端头上设有至少一件的第二砂箱定位孔，用于通过与砂箱定位销的连接实现砂箱端头与模板的连接。

作为本发明的进一步方案：所述步骤三中对分段砂型的拼接采用将上砂箱组件和下砂箱组件置于平台组件上实现对分段砂型的拼接，其具体方法为：将左段砂箱和右段砂箱制作各两件，将以左右对称设置的左段砂箱和右段砂箱各一件相互拼接后形成上砂箱组件，另外的左段砂箱和右段砂箱各一件拼接后形成下砂箱组件，将下砂箱组件安装于平台组件上，再将上砂箱组件安装于下砂箱组件上，实现分段砂型的拼接。

优选的，所述下砂箱组件和上砂箱组件采用上下对称的方式设置，且所述上砂箱组件和下砂箱组件均包括左段砂箱和右段砂箱，所述左段砂箱和右段砂箱的结构均与砂箱主框一致。

优选的，所述平台组件包括平台和平台支架，所述平台设置为框架结构，用于支撑上砂箱组件和下砂箱组件，且平台上设有至少两件的活动销和用于对活动销设置于平台上的位置进行限位的限位杆；所述平台支架设有至少一件，且分别设置于平台的下方，用于支撑平台。

做的，所述上砂箱组件上还设有上砂箱连接架，所述上砂箱连接架包括横梁和竖梁，所述横梁设有两件，所述竖梁设有至少一件，且其两端分别与两件横梁连接形成一个框架结构。

优选的，所述上砂箱组件和下砂箱组件之间还设有至少一件的锁箱组件，所述锁箱组件用于将上砂箱组件与下砂箱组件锁紧，以避免金属液流入砂型型腔后抬起砂型；

作为本发明的进一步方案：所述下砂箱组件和平台组件之间还设有至少一件的锁箱组件，所述锁箱组件用于将下砂箱组件和平台组件锁紧，以避免砂型浇注过程中产生位移。

优选的，所述锁箱组件包括锁紧框和锁紧杆，所述砂箱主框和平台的两侧面上分别设有若干个凸出的连接耳,所述锁紧框套装于连接耳上，以通过对锁紧杆的调节，将锁紧框与连接耳进行锁紧固定。

作为本发明的进一步方案：应用本发明对分段砂型的制作与拼接方法具体如下：

步骤1、将第一段木模和第二段木模分别安装于两件模板上；

步骤2、将两件模板分别与砂箱组件连接，采用VRH设备进行分段砂型的制作；

步骤3、当分段砂型固化后，拆除砂箱端头，完成分段砂型的制作；

步骤4、将两段砂型进行拼接，并通过上砂箱连接架将用于制作两段砂型的砂箱主框进行连接，并吊运至安装于平台组件上的下砂箱组件位置上；

步骤5、将砂箱主框与下砂箱组件进行连接；

步骤6、安装锁箱组件；

步骤7、拆除限位杆，使活动销脱离下砂箱组件，完成分段砂型的拼接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过将高锰钢辙叉的铸造砂型进行分段制作而再进行拼接，以实现超长高锰钢辙叉的铸造砂型的制作。

(2)本发明中通过在铸造砂型的木模分段处设置起模斜度，以便完成砂型的起模操作。

(3)本发明中通过将用于制作砂型的砂箱装置根据长度需要设置成由至少一个砂箱拼接的结构，以用于将超长的高锰钢辙叉进行分段制作，并通过拼接实现整体的形位精度。

(4)本发明中将砂箱设置成砂箱主框和砂箱端头的结构，当无需进行拼接即可实现对高锰钢辙叉的铸造砂型制作时，可直接使用一个砂箱即可实现对砂型的制作，重复利用率高。

(5)本发明中通过设置锁箱组件，以实现上砂箱组件和下砂箱组件的锁紧，防止金属液注入砂型型腔后抬起砂型。

(6)本发明中通过将砂箱装置与平台组件之间的连接设置成可拆卸的活动销与锁箱组件两种结构，使其即能保证砂箱装置与平台组件之间的精准定位连接，又能防止在注入金属液后因应力的产生导致砂箱装置与平台组件之间的形变。

(7)本发明中通过将高锰钢辙叉的木模采用VRH设备及其工艺进行制作，以有效保证了砂型的强度、退让性和溃散性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的流程框架示意图；

图2是本发明中第一段木模与模板连接后的轴测示意图；

图3是本发明中第二段木模与模板连接后的轴测示意图；

图4是本发明中砂箱组件的轴测示意图；

图5是本发明中上砂箱组件与连接组件的爆炸轴测示意图；

图6是本发明中平台组件的轴测示意图；

图7是本发明中分段砂型拼接状态的轴测示意图；

图8是本发明中锁箱组件的轴测示意图。

其中：

1、第一段木模，1.1、第一端部，1.2、第一分段端，2、第二段木模，3、模板，3.1、铸件浇口，3.2、砂箱定位销，4、砂箱组件，4.1、砂箱主框，4.1.1、第一砂箱定位孔，4.1.2、拼接定位孔，4.2、砂箱端头，4.2.1、第二砂箱定位孔，5、左段砂箱，6、右段砂箱，7、上砂箱连接架，7.1、横梁，7.2、竖梁，8、锁箱组件，8.1、锁紧框，8.2、锁紧杆，9、平台组件，9.1、平台，9.2、平台支架，9.2.1、可调支座，9.3、活动销，9.4、限位杆，10、上砂箱组件，11、下砂箱组件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施；本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本发明中所提及的‘前’‘中’‘后’‘左’‘右’‘上’‘下’‘顶部’‘底部’‘中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。

本实施例：

参见图1所示，本发明提供的一种超长高锰钢辙叉的铸造砂型制作方法，具体步骤如下：

步骤一、制造分段木模：根据超长高锰钢辙叉的长度，将木模进行分段制作；

步骤二、制作分段砂型：将分段木模分别安装于模板3和砂箱组件4之间，并采用VRH设备进行砂型的制作；

步骤三、分段砂型进行拼接：将制作完成的至少一段砂型进行拼接；

步骤四、将拼接后的砂型交付下道生产工序。

优选的，所述铸造砂型根据超长高锰钢辙叉的长度以及VRH设备的制作长度范围，将木模分成第一段木模1和第二段木模2，所述第一段木模1和第二段木模2结构一致。

优选的，所述模板3设有分别用于固定第一段木模1和第二段木模2的两件。

参见图2和图3所示，所述第一段木模1和第二段木模2均包括端部1.1和分段端1.2，分段端1.2上设有2.9°的起模斜度；所述模板上设有用于引入金属液的铸件浇口3.1和用于与砂箱组件4连接的砂箱定位销3.2，所述铸件浇口3.1与端部1.1对接设置。

参见图4所示，所述砂箱组件4包括砂箱主框4.1、砂箱端头4.2；所述砂箱主框4.1上设有至少一件的第一砂箱定位孔4.1.1和拼接定位孔4.1.2，第一砂箱定位孔4.1.1用于通过与砂箱定位销3.2的连接实现砂箱主框4.1与模板3的连接；所述砂箱主框4.1与砂箱端头4.2连接，且砂箱端头4.2上设有至少一件的第二砂箱定位孔4.2.1，用于通过与砂箱定位销3.2的连接实现砂箱端头4.2与模板3的连接。

参见图5至图8所示，所述步骤三中对分段砂型的拼接采用设置于平台组件9上的上砂箱组件10和下砂箱组件11实现对分段砂型的拼接；所述下砂箱组件11和上砂箱组件10结构一致，且上砂箱组件10和下砂箱组件11采用上下对称的方式设置。

优选的，所述上砂箱组件10和下砂箱组件11均包括左段砂箱5和右段砂箱6，所述左段砂箱5和右段砂箱6采用螺栓结构相互连接，且所述左段砂箱5和右段砂箱6的结构均与砂箱主框4.1一致。

优选的，所述上砂箱组件10上还设有上砂箱连接架7，所述上砂箱连接架7包括横梁7.1和竖梁7.2，所述横梁7.1设有两件，所述竖梁7.2设有至少一件，且其两端分别与两件横梁7.1连接形成一个框架结构。

优选的，所述平台组件9包括平台9.1和平台支架9.2，所述平台9.1设置为框架结构，用于支撑上砂箱组件10和下砂箱组件11，且平台9.1上设有至少2件的活动销9.3和用于对活动销9.3设置于平台9.1上的位置进行限位的限位杆9.4；所述平台支架9.2设有至少一件，且分别设置于平台9.1的下方，用于支撑平台9.1。

优选的，所述上砂箱组件10和下砂箱组件11之间还设有至少一件的锁箱组件8，所述锁箱组件8用于将上砂箱组件10与下砂箱组件11锁紧，以避免金属液流入砂型型腔后抬起砂型。

优选的，所述下砂箱组件11和平台组件9之间还设有至少一件的锁箱组件8，所述锁箱组件8用于将下砂箱组件11和平台组件9锁紧，以避免砂型浇注过程中发生位移。

优选的，所述锁箱组件8包括锁紧框8.1和锁紧杆8.2，所述砂箱主框4.1和平台9.1的两侧面上分别设有若干个凸出的连接耳,所述锁紧框8.1套装于连接耳上，以通过对锁紧杆8.2的调节，将锁紧框8.1与连接耳进行锁紧固定。

优选的，应用本发明对分段砂型的制作与拼接方法具体如下：

步骤1、将第一段木模1和第二段木模2分别安装于两件模板3上；

步骤2、将两件模板3分别与砂箱组件4连接，采用VRH设备进行分段砂型的制作；

步骤3、当分段砂型固化后，拆除砂箱端头4.2，完成分段砂型的制作；

步骤4、将两段砂型进行拼接，并通过上砂箱连接架7将上砂箱组件10进行连接，并吊运至安装于平台组件9上的下砂箱组件11位置上；

步骤5、安装锁箱组件8；

步骤6、拆除限位杆9.4，使活动销9.3脱离下砂箱组件11，完成分段砂型的拼接。

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 (9)

1.一种超长高锰钢辙叉铸造砂型的制作方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、制造分段木模：根据超长高锰钢辙叉的长度，将木模进行分段制作；

步骤二、制作分段砂型：将分段木模分别安装于模板(3)和砂箱组件(4)之间，并采用VRH设备进行砂型的制作；所述砂箱组件(4)包括砂箱主框(4.1)、砂箱端头(4.2)；所述砂箱主框(4.1)上设有至少一件的第一砂箱定位孔(4.1.1)和拼接定位孔(4.1.2)，第一砂箱定位孔(4.1.1)用于通过与砂箱定位销(3.2)的连接实现砂箱主框(4.1)与模板(3)的连接；所述砂箱主框(4.1)与砂箱端头(4.2)连接，且砂箱端头(4.2)上设有至少一件的第二砂箱定位孔(4.2.1)，用于通过与砂箱定位销(3.2)的连接实现砂箱端头(4.2)与模板(3)的连接；

步骤三、分段砂型进行拼接：将制作完成的至少一段砂型进行拼接；

步骤四、将拼接后的砂型交付下道生产工序。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述铸造砂型根据超长高锰钢辙叉的长度以及VRH设备的制作长度范围，将木模分成第一段木模(1)和第二段木模(2)，所述第一段木模(1)和第二段木模(2)结构一致，且其均包括端部(1.1)和分段端(1.2)，分段端(1.2)上设有2.9°的起模斜度。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述模板(3)设有分别用于固定第一段木模(1)和第二段木模(2)的两件，且所述模板上设有用于引入金属液的铸件浇口(3.1)和用于与砂箱组件(4)连接的砂箱定位销(3.2)，所述铸件浇口(3.1)与端部(1.1)对接设置。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤三中对分段砂型的拼接采用将上砂箱组件(10)和下砂箱组件(11)置于平台组件(9)上实现对分段砂型的拼接，其具体方法为：将左段砂箱(5)和右段砂箱(6)制作各2件，将以左右对称设置的左段砂箱(5)和右段砂箱(6)各1件相互拼接后形成上砂箱组件(10)，另外的左段砂箱(5)和右段砂箱(6)各1件拼接后形成下砂箱组件(11)，将下砂箱组件(11)安装于平台组件(9)上，再将上砂箱组件(10)安装于下砂箱组件(11)上，实现分段砂型的拼接。

5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述下砂箱组件(11)和上砂箱组件(10)采用上下对称的方式设置，且所述上砂箱组件(10)和下砂箱组件(11)均包括左段砂箱(5)和右段砂箱(6)，所述左段砂箱(5)和右段砂箱(6)的结构均与砂箱主框(4.1)一致；

所述平台组件(9)包括平台(9.1)和平台支架(9.2)，所述平台(9.1)设置为框架结构，用于支撑上砂箱组件(10)和下砂箱组件(11)，且平台(9.1)上设有至少2件的活动销(9.3)和用于对活动销(9.3)设置于平台(9.1)上的位置进行限位的限位杆(9.4)；所述平台支架(9.2)设有至少一件，且分别设置于平台(9.1)的下方，用于支撑平台(9.1)。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述上砂箱组件(10)上还设有上砂箱连接架(7)，所述上砂箱连接架(7)包括横梁(7.1)和竖梁(7.2)，所述横梁(7.1)设有两件，所述竖梁(7.2)设有至少一件，且其两端分别与两件横梁(7.1)连接形成一个框架结构。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述上砂箱组件(10)和下砂箱组件(11)之间还设有至少一件的锁箱组件(8)，所述锁箱组件(8)用于将上砂箱组件(10)与下砂箱组件(11)锁紧，以避免金属液流入砂型型腔后抬起砂型；

所述下砂箱组件(11)和平台组件(9)之间还设有至少一件的锁箱组件(8)，所述锁箱组件(8)用于将下砂箱组件(11)和平台组件(9)锁紧，以避免砂型浇注过程中产生位移。

8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述锁箱组件(8)包括锁紧框(8.1)和锁紧杆(8.2)，所述砂箱主框(4.1)和平台(9.1)的两侧面上分别设有若干个凸出的连接耳,所述锁紧框(8.1)套装于连接耳上，以通过对锁紧杆(8.2)的调节，将锁紧框(8.1)与连接耳进行锁紧固定。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，对分段砂型的制作与拼接方法具体如下：

步骤1、将第一段木模(1)和第二段木模(2)分别安装于两件模板(3)上；

步骤2、将两件模板(3)分别与砂箱组件(4)连接，采用VRH设备进行分段砂型的制作；

步骤3、当分段砂型固化后，拆除砂箱端头(4.2)，完成分段砂型的制作；

步骤4、将两段砂型进行拼接，并通过上砂箱连接架(7)将用于制作两段砂型的砂箱主框(4.1)进行连接，并吊运至安装于平台组件(9)上的下砂箱组件(11)位置上；

步骤5、将砂箱主框(4.1)与下砂箱组件(11)进行连接；

步骤6、安装锁箱组件(8)；

步骤7、拆除限位杆(9.4)，使活动销(9.3)脱离下砂箱组件(11)，完成分段砂型的拼接。

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