[發明專利]鑄造火車車輪的退行式澆注系統

有效

• 申請號: 200710054893.8
• 申請日: 2007-08-03
• 公開（公告）號: CN101099998A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 付順利;平向紅;黃毅春
• 申請（專利權）人: 天瑞集團鑄造有限公司
• 主分類號: B22D35/04
• 分類號: B22D35/04;B22D37/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及一種鑄造火車車輪的澆注系統，特別是一種鑄造火車車輪的退行式澆注系統。

背景技術

對火車車輪制造來說，傳統制造方法是模鍛法，也就是通常說的碾鋼輪。模鍛法的原理是將軋制好的坯料加熱到塑性變形溫度，放入鍛模中，在壓力機等類似設備的作用下形成車輪。由于火車車輪的工況條件十分惡劣，其內、外部質量要求均十分苛刻，這就決定了不可能采用傳統的鑄造工藝?，F有技術曾有使用鐵模鑄造的研究，后終因質量穩定性差等原因，未能投入使用。

火車車輪鑄造的核心問題是如何保證鑄件內部無縮孔，也就是實現真正的順序凝固?，F有火車車輪鑄造技術一般采用石墨作鑄型，各公司利用不同的技術，實現車輪鑄件的順序凝固，從而得到無內部縮孔、縮松的鑄件。主要有兩種工藝設備：一種是重力澆注方案，另一種是低壓底鑄式澆注方案。

所謂重力澆注，就澆注來說與通常鑄造生產的澆注方法沒什么不同，所不同的是根據車輪的特點，在澆注系統方面有所區別，簡單的說，重力澆注的澆包采用傳統的底注澆包(也有采用茶壺澆包的)，中間輪轂直接作澆口，冒口下部放雨淋芯作為雨淋澆口，雨淋芯的中間是直徑較大的孔，作為冒口的補縮通道，澆注時該通道上蓋一個芯子作蓋子——浮芯，澆注結束后浮芯自動浮起，補縮通道打開，輪轂孔鑄出，由中芯形成，中芯上設補縮通道。為了實現鑄件的順序凝固，鑄型采用石墨來增強冷卻效果，鑄件的壁厚是不均勻的，在澆注的遠端——輪輞部位是一個巨大的環形熱節，輪輞部位鑄型直接由石墨形成，使此處鋼水以盡量快的速度冷卻。

實際生產表明，該重力澆注法具有澆注設備簡單、生產成本和設備投資相對較少等優點，但也存在廢品率較高等缺陷，具體體現在：

(1)該方案在澆注時澆包水口與鑄型的澆口杯之間有較大一段距離，澆注時鋼水接觸大量的空氣，會產生吸氣和二次氧化產生氧化夾雜物，對火車車輪這種對夾雜物和機械性能要求非常嚴格零件，就有可能對產品質量產生決定性的影響；

(2)該方案的澆注系統由冒口(直接從冒口澆注)、雨淋芯、浮芯、中芯組成，這些澆注系統組件均有樹脂砂或水玻璃砂制成，澆注時鋼水對他們會有較嚴重的沖刷現象，極有可能形成鑄件內部夾砂缺陷。

據統計，當工藝穩定時，采用該方案鑄造火車車輪的平均廢品率在10％左右。

低壓底注澆注方案與重力澆注方案不一樣，其全部零件表面均有石墨形成，只有冒口部分由砂襯形成，其輻板也不做補縮通道用，輪轂有輪轂的冒口，輪輞有輪輞的冒口。在低壓底鑄澆注方案中，每個鑄型上都帶一個塞桿機構，澆注前處于打開狀態。澆注時，鑄型下部有通道與低壓澆注機構連通，然后低壓澆注系統內部加壓，鋼水液面通過制定通道上升，進入鑄型，很快鑄型充滿后，鑄型上的塞桿機構堵住底注澆口，然后低壓澆注系統內部減壓，澆注管內鋼水液面下降，鑄型與低壓澆注系統脫離，完成澆注。

實際生產表明，該低壓底鑄式澆注方案存在設備投資大、工藝出品率較低以及生產成本高等缺陷，具體體現在：

(1)該澆注方案需要的設備復雜和維護成本大，投資和維護難度較大；

(2)由于采用全石墨型鑄造，鑄件輪轂和輪輞需要分別補縮，工藝出品率相對較低；

(3)每個鑄型設有一套塞桿水口系統，成本較高；

(4)輪輞部位設冒口并且設在不加工表面上，增加了打磨難度。

發明內容

本發明的目的是提供一種鑄造火車車輪的退行式澆注系統，克服現有技術的局限性，提高生產成品率。

為了實現上述目的，本發明提供了一種鑄造火車車輪的退行式澆注系統，包括：

澆注套管組件，用于澆注鋼水，包括伸入鑄件腔內且位于中芯上端面的小澆注套管；

液壓升降澆注臺，用于在澆注過程中當鋼水液面上升到稍高于所述小澆注套管的下端面時，所述液壓升降澆注臺自動下降，使所述鋼水液面與所述小澆注套管下端面的相對高度不變；

澆注模具裝置，由所述液壓升降澆注臺支撐，包括扣合的下石墨型和上石墨型，所述下石墨型內設置下砂襯，所述下砂襯的中心通過芯座設置開設有補縮通道的中芯，所述中芯的內部埋入有耐火材料澆口；所述上石墨型內設置上砂襯，并與所述下砂襯形成模具鑄件腔。

所述耐火材料澆口的內部為近球形空腔，近球形空腔的上部設置鋼水進口，每側設置至少一個與所述鋼水進口的軸線呈30°～70°夾角的內澆口。