CN201102057Y - 用于铸造火车车轮的砂芯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于铸造火车车轮的砂芯，包括用于形成火车车轮轮毂孔的中芯本体，所述中芯本体内埋有耐火度、抗冲刷能力高于所述中芯本体的内浇口。本实用新型通过将制备好的内浇口埋进中芯本体内部，钢水通过内浇口可直接进入铸型，减少了钢水与空气直接接触的时间，从而减少了钢水的吸气和二次氧化夹杂物的生成，降低钢水的污染；同时，用耐火材料制成内浇口，有效消除了浇注过程中由于钢水对浇注系统的冲刷给铸件质量带来的不良影响。

Description

用于铸造火车车轮的砂芯

技术领域

本实用新型涉及一种砂芯，特别是一种用于铸造火车车轮形成车轮轮毂孔的砂芯。

背景技术

现有铸钢车轮浇注主要有两种工艺方法：一种是重力浇注方案，另一种是低压底铸式浇注方案。

所谓重力浇注，就浇注来说与通常铸造生产的浇注方法没什么不同，所不同的是根据车轮的特点，在浇注系统方面有所区别，简单的说，重力浇注的浇包采用传统的底注浇包(也有采用茶壶浇包的)，中间轮毂直接作浇口，冒口下部放雨淋芯作为雨淋浇口，雨淋芯的中间是直径较大的孔，作为冒口的补缩通道，浇注时该通道上盖一个芯子作盖子——浮芯，浇注结束后浮芯自动浮起，补缩通道打开，轮毂孔铸出，由中芯形成，中芯上设补缩通道。为了实现铸件的顺序凝固，铸型采用石墨来增强冷却效果，铸件的壁厚是不均匀的，在浇注的远端——轮辋部位是一个巨大的环形热节，轮辋部位铸型直接由石墨形成，使此处钢水以尽量快的速度冷却。

实际生产表明，该重力浇注法具有浇注设备简单、生产成本和设备投资相对较少等优点，但也存在废品率较高等缺陷，具体体现在：

(1)该方案在浇注时浇包水口与铸型的浇口杯之间有较大一段距离，浇注时钢水接触大量的空气，会产生吸气和二次氧化产生氧化夹杂物，对火车车轮这种对夹杂物和机械性能要求非常严格零件，就有可能对产品质量产生决定性的影响；

(2)该方案的浇注系统由冒口(直接从冒口浇注)、雨淋芯、浮芯、中芯组成，这些浇注系统组件均有树脂砂或水玻璃砂制成，浇注时钢水对他们会有较严重的冲刷现象，极有可能形成铸件内部夹砂缺陷。

通过上述分析可见，现有铸造方法的重力浇注方案浇注时，浇包水口与铸型的内浇口杯之间距离较大，钢水与空气接触时间长，易造成钢水吸气和钢水二次氧化产生氧化夹杂物，污染钢水，从而影响铸件质量。此外，浇注系统组件均由树脂砂或水玻璃砂制成，浇注时钢水对浇注系统的冲刷使铸件内部可能夹砂，进一步影响铸件质量。据统计，当工艺稳定时，采用该方案铸造火车车轮的平均废品率在10％左右。

低压底铸浇注方案与重力浇注方案不一样，其全部零件表面均由石墨形成，只有冒口部分由砂衬形成，其辐板也不做补缩通道用，轮毂有轮毂的冒口，轮辋有轮辋的冒口。在低压底铸浇注方案中，每个铸型上都带一个塞杆机构，浇注前处于打开状态。浇注时，铸型下部有通道与低压浇注机构连通，然后低压浇注系统内部加压，钢水液面通过制定通道上升，进入铸型，很快铸型充满后，铸型上的塞杆机构堵住底注浇口，然后低压浇注系统内部减压，浇注管内钢水液面下降，铸型与低压浇注系统脱离，完成浇注。

实际生产表明，该低压底铸式浇注方案存在设备投资大、工艺出品率较低以及生产成本高等缺陷，具体体现在：

(1)该浇注方案需要的设备复杂和维护成本大，投资和维护难度较大；

(2)由于采用全石墨型铸造，铸件轮毂和轮辋需要分别补缩，工艺出品率相对较低；

(3)每个铸型设有一套塞杆水口系统，成本较高；

(4)轮辋部位设冒口并且设在不加工表面上，增加了打磨难度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于铸造火车车轮的砂芯，有效解决现有技术浇注时钢水易污染、对浇注系统冲刷大影响铸件质量等技术缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于铸造火车车轮的砂芯，包括用于形成火车车轮轮毂孔的中芯本体，所述中芯本体内埋有耐火度、抗冲刷能力高于所述中芯本体的内浇口。

所述中芯本体下部为下芯头，上部设置支撑柱，支撑柱上端形成支撑柱顶面，在所述的支撑柱和所述的中芯本体之间设置有冒口补衬。

所述内浇口的内部为近球形空腔，所述近球形空腔的上部设置钢水进口，每侧设置至少一个与所述钢水进口的轴线呈30°～70°夹角的钢水出口。

所述中芯本体为耐火骨料和粘结剂混合物制品，所述内浇口为耐火材料制品。

本实用新型通过将制备好的内浇口埋进中芯本体内部，钢水通过内浇口可直接进入铸型，减少了钢水与空气直接接触的时间，从而减少了钢水的吸气和二次氧化夹杂物的生成，降低钢水的污染；同时，用耐火材料制成内浇口，有效消除了浇注过程中由于钢水对浇注系统的冲刷给铸件质量带来的不良影响。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型内浇口的结构示意图。

附图标记说明：

1-中芯本体；        2-下芯头；       3-内浇口；

4-支撑柱；          5-支撑柱顶面；   6-冒口补衬；

31-近球型空腔；     32-钢水进口；    33-钢水出口；

34-底部；           35-钢水进口顶面；36-夹角。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图。如图1所示，砂芯包括中芯本体1，中芯本体1内埋有内浇口3。中芯本体1与内浇口3连为一体。

中芯本体1主要由耐火骨料与粘结剂混合制成，还可以加入一些辅助材料。其中，所述的耐火骨料可为石英砂，但不限于石英砂；所述的粘结剂可为树脂，但不限于树脂。

内浇口3由耐火材料制成，可采用高温烧制的方法制备，但不限于此。所述的耐火材料与制备中芯本体1采用的所述耐火骨料和粘结剂材料比较，具有更好的耐火度、高温强度和耐钢水冲刷性能。因而，内浇口3的耐火度、抗钢水冲刷能力明显高于中芯本体1。

中芯本体1的下部为下芯头2，上部设置有支撑柱4，支撑柱4上端形成支撑柱顶面5，在支撑柱4和中芯本体1之间设置有冒口补衬6。中芯本体1用于包裹内浇口3，形成火车车轮轮毂孔；下芯头2用于将中芯与下砂衬定位连接；支撑柱4用于支撑雨淋芯；支撑柱顶面5与雨淋芯直接接触。

图2为本实用新型内浇口的结构示意图。内浇口3的内部为近球形空腔31，近球形空腔31的上部设置钢水进口32，近球形空腔31沿中心轴线对称设置两个钢水出口33，钢水出口33的轴线向上倾斜，其轴线与所述钢水进口32的中心轴线的夹角36的角度为30-70°，该夹角36的角度也可根据生产实际进行设计。钢水进口32与钢水出口33的形状和面积，可根据生产实际进行设计，通常两个钢水出口33的截面积之和大于钢水进口32的截面积。内浇口3的底部34边沿比钢水出口32的外沿稍大一些，具有缓冲钢水冲刷的作用。钢水进口32上端形成钢水进口顶面35，当内浇口3埋入中芯本体1内时，钢水进口顶面35与冒口补衬6的底部位于同一平面。

浇注时，钢水从内浇口3的钢水进口32进入近球形空腔31，分成两股钢水，从内浇口3的两个钢水出口33进入铸型，浇注过程中，液压升降台自动下降，保持钢水液面与内浇口3的钢水进口32的相对高度不变，直至浇注结束。

由于浇注过程中，钢水经砂芯内埋的内浇口3直接进入铸型，没有与空气接触，有效减少了钢水的吸气和二次氧化夹杂物的生成，降低钢水的污染；同时，内浇口3是采用耐火材料制备的，因而有效消除了浇注过程中由于钢水对浇注系统的冲刷给铸件质量带来的不良影响，有利于提高铸件质量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1. 一种用于铸造火车车轮的砂芯，包括用于形成火车车轮轮毂孔的中芯本体，其特征在于：所述中芯本体内埋有耐火度、抗冲刷能力高于所述中芯本体的内浇口。

2. 根据权利要求1所述的用于铸造火车车轮的砂芯，其特征在于：所述内浇口的内部为近球形空腔，所述近球形空腔的上部设置钢水进口，设置至少两个与所述钢水进口的轴线呈30°～70°夹角的钢水出口。

3. 根据权利要求1所述的用于铸造火车车轮的砂芯，其特征在于：所述中芯本体下部为下芯头，上部设置支撑柱，支撑柱上端形成支撑柱顶面，在所述的支撑柱和所述的中芯本体之间设置有冒口补衬。

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