[發明專利]一種用于軌道車的芯的互鎖結構

無效

• 申請號: 201280003844.0
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN103328127A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: F.·安德魯·尼鮑爾;杰里·R.·斯梅雷茨基;凱利·戴;沃恩·馬卡里;尼克·薩拉瑪西克
• 申請（專利權）人: 貝德洛工業公司
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B22C9/10;B61G3/04
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

發明領域

本發明涉及鐵道耦合器領域，尤其涉及用于產生鐵路耦合器轉向節內部空間的芯及芯的制備方法，以及轉向節本身的結構及其生產方法。

背景技術

軌道車耦合器位于各軌道車的端部，使得這種軌道車車廂的一端能夠連接到另一輛軌道車車廂的與之相鄰配置的端部。每個耦合器的彼此能相互配合（engagable）的部分在軌道領域被稱為轉向節（knuckles）。例如，美國專利4024958、4206849、4605133、5582307均提及了軌道貨運車廂耦合器轉向節。

耦合器轉向節（coupler?knuckles）通常由鑄鋼（cast?steel）生產，生產過程中使用一個模具和三個用以產生轉向節內部空間的芯。這三個芯通常構成后部芯或“腎形”區段，中間芯或“C-10”或“樞軸銷”（pivot?pin）區段以及前部芯或“指形”區段。在鑄造過程中，模具和位于模具內部的三個芯之間本身的相互關系在生產令人滿意的軌道貨車耦合器轉向節中是至關重要的。

生產這些組件最常見的技術是通過砂型鑄造。砂型鑄造為制造復雜的中空形狀如耦合器主體、轉向節、側架（side?frames）和承梁（bolsters）提供了一種低成本、高產量的生產方法。一個典型的砂型鑄造包括：(1)圍繞模樣（pattern）填充砂形成模具（mold），一般包括澆注系統；(2)從模具中拿出模樣；(3)將芯放入模具中，芯是封閉的；(4)用熱的金屬液體澆注所述模具；(5)使金屬在模具中冷卻；(6)將凝固的金屬（也稱為原始鑄件）通過分離（breaking?away）模具取出；(7)鑄件完成和處理，其可能包括使用研磨機、焊機、熱處理和機械加工。

在砂型鑄造操作中，模具的制造是通過：用砂作為基礎材料，并且使用粘結劑與之混合以保持其形狀。模具分成兩部分制造—上模(頂部)和下模(底部)，沿著分型線（parting?line）分開。砂圍繞模樣填充，當模樣從模具中移除后，砂仍然保持模樣的形狀。模樣中機械制備（machined）撥模角度(draft?angles)，以確保模樣從模具中取出。在某些砂型鑄造操作中，在注模過程中通過澆注工藝使用一個砂箱支撐砂。芯被插入到模具中，上模被放在下模上以封閉模具。

當鑄造復雜或中空的部件時，芯用來確定所述中空內部或復雜區段，它們不能隨模樣一起制造。這些芯通常是由砂和粘結劑混合在一起制造，然后填充到一個具有該芯形狀的盒子里。該芯盒可以手工充填也可以利用吹芯機（core?blower）填充。將芯從盒中移除，然后放入模具中。利用型芯座（core?prints）將芯定位到模具內，以及澆注金屬時防止芯移動。此外，可能利用芯撐（chaplets）來支撐芯或限制芯的移動，以及在金屬凝固過程中融合到基體金屬（base?metal）中。

模具通常包含澆注系統，澆注系統為熔化的金屬提供了一個通道，控制金屬流動到腔內。澆注系統包括了一個下澆口，控制金屬的流動速度，下澆口與澆道連接。澆道是金屬通過注入口流動到腔內的通道。注入口可以控制金屬進入腔內的流速，防止液體的湍流。

在金屬被注入模具后，在接近固態時，鑄件冷卻和收縮。當金屬收縮時，額外的液態金屬必須繼續加入到收縮的地方,否則最終的組件將會出現空洞。在厚重的金屬區段，模具中放置冒口（risers），以提供液態金屬的輔助庫。冒口是最后凝固的區域，從而使其內的液體保持液體狀態的時間比空腔或正被澆鑄的部分更長。隨著腔的內容物冷卻，冒口能夠在區域內補充液體，確保生產一個結實的最終鑄件。在上模頂部開口的冒口還可以在澆注和冷卻過程中充當通風孔使空氣排掉。

在各種鑄造技術中，使用不同的砂粘結劑使砂保留模樣的形狀。這些砂粘結劑對最終產品有很大的影響，因為它們控制空間穩定性、表面光潔度以及在每個具體過程中的鑄造細節。兩種最典型的砂型鑄造方法包括：(1)濕型砂，由硅砂、有機粘結劑和水組成；(2)自硬或空氣硬化砂型，由硅砂和快速固化化學粘合劑組成。傳統上，耦合器主體和轉向節采用濕型砂工藝制造，因為其成型材料成本低。雖然采用該方法有效地制備這些組件已有許多年，然而這種工藝存在一些缺陷。

由于貫穿轉向節的金屬的內部和/或外部不一致，許多轉向節是不合格的。這些不一致通常由鑄造過程中一個或多個芯移動而引起，引起轉向節壁的厚度差異。這些差異可能導致偏載以及增加轉向節使用過程中失效的風險。

傳統上，三個芯的每一個都需要被設置在模具中一個單獨的型芯座上，型芯座有助于固定每個芯的位置。此外，額外的支撐機制，如手動插入釘子，是必要的，以避免移動。這些技術是勞動密集型的，還存在人為失誤。