货运列车转向架之承载鞍消失模铸造技术.doc

货运列车转向架之承载鞍消失模铸造技术 摘要：采取用自硬砂预充填浸过涂料并烘干后的EPS产品泡沫模型之难于振实局部结构与单一干砂分层充填并负压紧实相结合的造型方法，辅之以顶浇顶补顺序凝固的合金液浇注成形工艺取代砂型的底浇顶补均衡凝固，实现了ZG230—450货运列车转向架之承载鞍消失模铸件的样品制作、小批量中试和大批量生产装机应用。在此基础上，探索了每箱14只产品的成形新工艺，取得了良好的效果。与同种产品普通砂型铸件相比，每件承载鞍重量从35.KG减到现在的31.KG，单只组合浇冒口也由原来的14.KG减少到9.KG。 1 铸件的产品结构特征及技术要求??? 铸钢件承载鞍是货运列车转向架的关键零部件之一，正常工作时，被安装在货车的滚动轴承和转向架侧架的导框之间,起着连接轴承与侧架、定位和传递各种载荷的作用。承载鞍产品的三维设计3D实体模型、实物铸件内腔结构及其各部位的名称分别见图1、图2和图3所示。其中图3中各部位的名称分别为：1一顶面，2一顶面沟槽，3一鞍面沟槽，4—推力挡肩，5一鞍面，6一端面，7一导框挡边，8一导框沟槽，9一导框底面，10一￠210圆台面。我们从图一中可以测得产品的外围轮廓尺寸为：358×206×155mm，从图二中可以测得铸件内腔结构的最高空腔面至导框底面距离为144mm。从整体来看，该产品的外形形如马鞍，内部凹腔有三种形式存在：其一是靠近导框底面的两侧各有一个等同的毛坯面内凹平台152×22×25mm，其二是两个22mm宽孤立弧形R120 mm毛坯面凹腔，其三是一个带有三层次连续性凹腔内表面(35mm宽孤立弧形R120 mm毛坯面凹腔→长方形毛坯面凹腔→两个锥台型毛坯面凹腔)。铸件的平均壁厚15mm,体积为2190110.mm3。 牋牋牋牋牋牋??自硬砂预充填浸 图1 承载鞍铸钢件零件???????? ?图2 承载鞍铸钢件实物内腔结构 ? 图3 承载鞍各部位名称分解 ??? 承载鞍铸造质量要求：D型承载鞍应用电炉钢制造，铸钢牌号：ZG230-450,铸件的化学成分及热处理后的机械性能须符合GB11352的规定。铸件的外形、尺寸除图中注明的尺寸公差外，其余的非加工尺寸公差按GB/T6414的CTl0级精度制做。铸件内外表面型砂、粘砂、氧化皮、毛刺、多肉等须清除干净。铸件存在如下不影响强度和使用的铸造缺陷可不予焊补:①不超过加工余量的铸造缺陷；②加工后出现的铸造缺陷: 直径不超过5mm，深度不超过3mm，相互及离边缘距离不小于20mm的，在顶面不超过2个，两导框表面各不超过2个(但不得处于导框挡边内侧的根部)。③直径不超过5mm，深度不超过其所在的断面厚度的1/3，相互及离边缘不小于10mm，在鞍面两环带上总数不超过4个。④在整个产品上单个气孔或砂眼等缺陷总数不超过5个。直径不超过1.5mm，深度不超过3mm，面积不超过2cm2的局部表面疏松或蜂窝状气孔。⑤直径不超过1.5mm，深度不超过1.5mm的分散的针孔，其分布面积不大于所在加工表面面积的20％。所有超过以上允许存在的铸造缺陷可清理至纯金属后进行焊补。焊补须在热处理前进行，焊补金属总重量不得超过0.4kg；在精加工前发现的铸造缺陷，焊补面积不超过3cm2的可不再进行热处理，否则，应进行600～650℃的回火处理。焊补时须使用T42或同等性能的电焊条。2 传统的普通砂型铸造工艺生产方案??? D型承载鞍传统的制造方式是普通的砂型铸造。生产时, 形成产品的外表面形状的铸型（如图4所示）和形成内部表面形状的砂芯（如图5所示）是分开作业的。其中造型外模（如图4所示）又包括三个部分：产品外形型腔成型模、两个冒口成型模和浇注系统成型模。造型时，现将三者按照其相对位置关系放置在造型平板上进行造型。取模时，先将两个名冒口和直浇道从上砂箱的背部取出，再从砂箱的正面将产品模型的外模及其连带的横浇道模型取出，从而形成铸型的上型腔;而砂芯成型可以采取多种方式：黏土砂芯、油砂芯或树脂砂芯。浇注系统则采用底部注入法，这样合金液体冲型比较平稳。一则可以减轻对芯砂的冲击，二则由于合金液自下而上逐层平稳上升，可以减少浇注过程中气体的卷入，可以有效地避免气孔缺陷的产生。如果采用顶浇顶补冒口注入法，则会导致钢水合金液对下箱的砂芯冲刷加剧，进而导致铸件夹砂缺陷的产生。由于传统的砂型铸造一方面其工艺本身工序繁杂，对从业者的铸造技能性依赖性较大，劳动强度大，砂处理粉尘污染严重，从业人员职业危害较大,这就导致了铸造质量很难稳定，而且从业人员队伍也不稳定；另一方面，普通砂型铸造出来的铸件尺寸精度低,所以机械加工余量也就偏大,正常都在5～6mm之间。限于普通砂型造型工艺及砂箱空间大小的双重限制，每次造型浇注的工艺出品率很低（铸造一个承载鞍所需的浇冒口金属材