盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝

郝施奇

（齊齊哈爾軌道裝備有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾151000）

·鑄造工藝·

盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝

郝施奇

（齊齊哈爾軌道裝備有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾151000）

為了提高搖枕、側(cè)架鑄造質(zhì)量，提出了盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝，該工藝是搖枕、側(cè)架整體芯主要生產(chǎn)工藝之一。文章主要闡述了整體芯工藝研制的背景以及制造整體芯工藝之一的盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝的基本原理、生產(chǎn)工藝流程、主要特點及應(yīng)用情況。實踐證明采用盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝生產(chǎn)的鑄件表面質(zhì)量好，熱裂紋、砂眼、掉砂等缺陷大大減少；特別是采用該工藝可以使鑄件內(nèi)腔采用一個砂芯制出，消除了鑄件的橫向披縫，提高了鑄件的抗疲勞性能。該工藝的成功實踐為生產(chǎn)長大砂芯提供了新的工藝借鑒。

盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝；整體芯

盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝是搖枕、側(cè)架整體芯主要生產(chǎn)工藝之一。整體芯工藝是為了提高搖枕、側(cè)架制造工藝技術(shù)水平，杜絕圖1、圖2所示A、B部位因內(nèi)腔披縫引起的鑄造缺陷，提高搖枕、側(cè)架的疲勞壽命，進一步提高貨車轉(zhuǎn)向架的運行可靠性。齊齊哈爾軌道裝備有限責(zé)任公司（簡稱齊裝備公司）按照搖枕、側(cè)架整體芯的定義，進行搖枕、側(cè)架制造質(zhì)量以及整體芯生產(chǎn)工藝攻關(guān)，研制成功具有齊裝備公司特色的搖枕、側(cè)架整體芯工藝，并根據(jù)該工藝的生產(chǎn)特點，將該工藝定名為盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝。

1 搖枕側(cè)架整體芯工藝定義及生產(chǎn)方案

搖枕、側(cè)架整體砂芯的定義為：搖枕、側(cè)架整體砂芯是采用機器制芯，并在下芯之前完成包含A、B部位及擴展區(qū)域在內(nèi)的形狀完整、各表面光滑平順的一體砂芯，搖枕、側(cè)架A、B部位，如圖1、圖2所示。根據(jù)上述定義，確定了搖枕、側(cè)架整體砂芯主要生產(chǎn)工藝方案。

1）搖枕內(nèi)腔從縱向兩端A部未端各向兩外側(cè)延伸100 mm或以上的整個中部區(qū)域內(nèi)為一個整體砂芯。

2）側(cè)架中央方框與彈簧承臺合為一個整體砂芯，兩側(cè)內(nèi)腔A部位和B部為沒有橫向分芯面的整體砂芯。

3）搖枕和側(cè)架其他部位的圓弧處無橫向分芯面。

盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝是根據(jù)上述定義及生產(chǎn)方案開發(fā)出來的。

圖1 搖枕A、B部位劃分示意圖

圖2 側(cè)架A、B部位劃分示意圖

2 盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝

2.1 盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝的基本原理

盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝的基本原理是采用射芯工藝的生產(chǎn)原理，與射芯不同處為盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝是在芯盒內(nèi)先填砂后合模（射芯工藝是先合模后填砂），然后利用尚未硬化的下半芯盒內(nèi)芯砂的水玻璃黏結(jié)劑的黏性，以及通過自動合芯機在合芯過程中通過液壓系統(tǒng)實現(xiàn)上下兩半芯盒內(nèi)芯砂之間相互擠壓，同時利用鎖芯銷對芯砂的鎖緊作用，使已經(jīng)硬化的上半芯盒內(nèi)的芯砂與未硬化的下半芯盒內(nèi)的芯砂相黏合，即通過合芯過程中液壓系統(tǒng)以及專用鎖芯銷、凸出的砂臺實現(xiàn)上下芯盒內(nèi)的芯砂黏合、擠壓與鎖緊使之成為整體砂芯，具體情況見盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝工作原理圖，如圖3所示。

2.2 盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝的生產(chǎn)工藝流程

盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝生產(chǎn)工藝流程見圖4。該工藝具體操作步驟為：

1）將冷鐵、芯鐵擺放至工藝要求的位置，然后啟動混砂機向上半芯盒內(nèi)填砂。

圖3 盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝工作原理圖

圖4 搖枕、側(cè)架盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝流程圖

2）等待芯砂硬化。

3）判斷芯砂是否硬化達到工作需要；若是，則進入步驟4；若否，則返回步驟2。

4）將上半芯盒轉(zhuǎn)至合芯位置。

5）將冷鐵、芯鐵擺放至工藝要求的位置，然后啟動混砂機向下半芯盒填砂。

6）將上半芯盒組合到下半芯盒。

7）取下上半芯盒。

8）等待在下半芯盒內(nèi)的芯砂硬化。

9）判斷芯砂是否硬化達到工作需要；若是，則進入步驟10；若否，則返回步驟8。

10）整體砂芯芯盒移動到起模工位。

11）整體砂芯起模。

12）刷涂料并將砂芯烘干后下入型腔。

2.3 搖枕、側(cè)架工藝方案

搖枕工藝方案為：將搖枕內(nèi)腔由原來的6塊大芯改為3塊整體芯，其中搖枕內(nèi)腔兩斜楔槽中心線之間區(qū)域內(nèi)的砂芯設(shè)計為一個整體芯，如圖5所示。

側(cè)架工藝方案為：將形成側(cè)架內(nèi)腔的大三角芯、彎鉤芯、大橫頭芯、小橫頭芯組合為一個整體芯，如圖6所示。

圖5 轉(zhuǎn)K6型搖枕整體砂芯

圖6 轉(zhuǎn)K6型側(cè)架整體砂芯

2.4 盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝的主要特點

1）盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝首次將射芯機的工作原理應(yīng)用于制芯線的生產(chǎn)中，充分利用了芯砂黏結(jié)劑的工藝性能，使未硬化的芯砂與已硬化的芯砂實現(xiàn)自黏合，同時開發(fā)了符合流體原理專用鎖芯銷，并利用凸出的砂臺對未硬化的芯砂進行更加有效的擠壓，提高擠壓效果，進一步發(fā)揮芯砂黏結(jié)劑的工藝性能。

2）為實現(xiàn)盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝，研發(fā)了盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝整體砂芯專用制芯線，該制芯線由于工裝的結(jié)構(gòu)調(diào)整，取消了傳統(tǒng)制芯線必備的翻轉(zhuǎn)起模機；由于采用自硬砂，砂芯的使用強度滿足工作要求，因此取消了震實臺，設(shè)計開發(fā)了專用的合芯機來完成上芯盒的翻轉(zhuǎn)、合模、起模的工作，該制芯線主要分為填砂工位、翻轉(zhuǎn)合芯工位、起模工位、刷涂工位以及烘干5個工位。整條制芯線結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率很高，如圖7所示。

為了實現(xiàn)整體砂芯脫模，簡化制芯線的設(shè)計和工藝流程，使整體砂芯在不進行翻轉(zhuǎn)的情況下完整起模，設(shè)計了整體落下式芯盒結(jié)構(gòu)。

設(shè)計了專用氣囊式起模吊具，其工作原理是依據(jù)氣缸的工作原理設(shè)計的，工作時首先氣囊泄壓將吊具放置在砂芯需夾持的部位，然后氣囊充氣夾緊硬化的砂芯將其取出，利用壓力及柔軟的氣囊緩沖實現(xiàn)砂芯的無損壞起模，如圖8所示。

圖7 盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝專用制芯線

圖8 搖枕氣囊吊具

3）盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝穩(wěn)定性好、可操作性強，冷鐵、防裂筋、特種砂等工藝措施便于實施，如圖9所示，操作簡便，通用性強，現(xiàn)已應(yīng)用于整體牽引梁及27 t、30 t、40 t軸重重載轉(zhuǎn)向架的生產(chǎn)。

圖9 轉(zhuǎn)K6型側(cè)架采用的冷鐵、防裂筋位置

3 工藝驗證及應(yīng)用情況

3.1 搖枕側(cè)架工藝方案驗證

轉(zhuǎn)K6型搖枕、側(cè)架采用盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝生產(chǎn)整體芯的工藝方案確定后，根據(jù)該工藝特點，設(shè)計及制造了轉(zhuǎn)K6型搖枕、側(cè)架整體芯金型工裝，如圖10、圖11所示，編制了專用工藝文件，開始對采用盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝生產(chǎn)的轉(zhuǎn)K6型搖枕、側(cè)架進行試制及驗證。

在轉(zhuǎn)K6型搖枕、側(cè)架整體芯工藝驗證過程中，嚴格按照整體芯生產(chǎn)工藝流程，試驗了搖枕、側(cè)架整體芯在制芯線上的填砂、翻轉(zhuǎn)、合芯、擠壓、鎖緊、起模、吊運、刷涂料、烘干、存放、下芯等工藝過程，打制了搖枕、側(cè)架整體砂芯，如圖5、6、12所示；并澆注了相應(yīng)的鑄件，對澆注的搖枕、側(cè)架進行了外觀質(zhì)量、劃線、解剖、整體探傷、超聲波探傷、射線探傷、超聲波測量壁厚檢查及動、靜載荷試驗，其中轉(zhuǎn)K6型搖枕、側(cè)架內(nèi)腔狀態(tài)，如圖13、14所示。結(jié)果顯示。鑄件的外觀質(zhì)量、幾何尺寸、密實度及各項檢測均達到相關(guān)標準規(guī)定。

圖10 搖枕整體芯芯盒圖

圖11 側(cè)架整體芯芯盒圖

圖12 現(xiàn)場擺放的轉(zhuǎn)K6型搖枕、側(cè)架整體砂芯

圖13 盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝轉(zhuǎn)K6型側(cè)架解剖圖

圖14 盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝轉(zhuǎn)K6型搖枕解剖圖

3.2 應(yīng)用情況

齊裝備公司采用盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝進行搖枕、側(cè)架的試制和批量生產(chǎn)，隨著不斷的工藝改進，應(yīng)用效果顯著。

1）生產(chǎn)工藝成熟，工藝繼承性和穩(wěn)定性好，采用工藝方法解決鑄件缺陷容易，操作簡便，所生產(chǎn)的鑄件熱裂紋等缺陷傾向小。

2）盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝整體芯制芯線具備較強的適應(yīng)性及適用性。設(shè)備維修簡便，單機時效可滿足日產(chǎn)20輛搖枕、側(cè)架的生產(chǎn)需求，制芯線維護簡單，故障停機率幾乎為零。

3）采用盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝生產(chǎn)的轉(zhuǎn)K6型搖枕、側(cè)架整體砂芯符合相關(guān)技術(shù)要求，所制作的砂芯表面質(zhì)量好，采用該工藝生產(chǎn)的鑄件表面質(zhì)量好，熱裂紋、砂眼、掉砂等缺陷大大減少。

4）自采用該整體芯工藝開始批量生產(chǎn)以來，鑄件廢品率大大降低，鑄件綜合廢品率控制在1.5%左右。

4 結(jié)論

1）盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝將射芯工藝應(yīng)用于制芯線生產(chǎn)，開發(fā)了新的制芯方法，該工藝適應(yīng)性強，可以適應(yīng)各種自硬、氣硬芯砂工藝，可用于生產(chǎn)各種復(fù)雜的砂芯，采取工藝手段方便，工藝操作簡單。

2）采用盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝所制作的砂芯表面質(zhì)量好，采用該工藝生產(chǎn)的鑄件表面質(zhì)量好，熱裂紋、砂眼、掉砂等缺陷大大減少，特別是采用該工藝可以是鑄件內(nèi)腔采用一個砂芯制出，消除了鑄件的橫向披縫，提高了鑄件的抗疲勞性能。

3）盒內(nèi)擠壓鎖芯成型工藝適于各種中大型鑄鋼件的生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低，市場競爭力較強。

Formation Process of Compressing Lock Core Inside Core Box

HAO Shi-qi
（Qiqihaer Railway Rolling Stock CO.，LTD，Qiqihar Heilongjiang 151000，China）

The formation process of compressing lock core inside the core box is one of main manufacturing processes of solid core for the bolster and the side frame.It is put forward so as to enhance the casting quality of bolster and side frame.This paper presents background of research&development of solid core process，the basic principle，manufacturing process，main characteristics and application of compressed lock core formation process inside core box，providing new process experience for manufacturing of large size sand core.The practice has proved that the defects such as heat crack，sand hole and sand falling have been reduced to achieve sound surface quality with the compressed lock core formation process inside core box.In particular，the inner cavity can be produced with one sand core if this process implemented，the lateral gap of the castingbe eliminated to increase anti-fatigue performance of the castings.The successful experience of this process has provided new process lesson for manufacturing large size sand core.

compressed lock core formation process，solid core

TG24

A

1674-6694（2010）06-0021-04

2010-10-12

郝施奇（1974-），男，工學(xué)學(xué)士。主要從事鑄造技術(shù)與管理工作。