專利名稱：高速客運專線道岔用系列滑床臺板精密熔模鑄造工藝及專用模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通運輸業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是高速客運專線道岔用系列滑床臺板的制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
滑床臺板是時速250公里、350公里客運專線鐵路道岔產(chǎn)品中的重要部件，滑床臺板既是支承活動尖軌滑動的平面，又是確保高速列車運行時尖軌平穩(wěn)性的平臺?；才_板設(shè)計材質(zhì)為ZG230-450，其形狀是典型的薄型且長寬比偏大的板型鑄件，整體成凹槽狀易收口彎曲變形，且端部成開口狀易變形的鑄件，必須采取多項工藝措施來保障鑄件產(chǎn)品的幾何尺寸和精度，同時作為支撐尖軌滑動平面的大平面不得有任何鑄造內(nèi)部缺陷，為此需采取多項工藝措施，確保精密熔模鑄造各工序工藝的可行，實現(xiàn)了滑床臺板精密熔模鑄造生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
滑床臺板是高速客運專線道岔產(chǎn)品的重要部件，設(shè)計滿足產(chǎn)品性能及幾何尺寸精度要求的壓型模具，研制一整套精密熔模鑄造生產(chǎn)需要的工序工藝過程，確保產(chǎn)品內(nèi)外在質(zhì)量?？瓦\專線用滑床臺板鑄鋼件的形狀呈長條板狀，寬度方向斷面呈凹槽狀，壁厚差距較大，端部為開口狀，容易變形，冒口補(bǔ)縮較困難，工藝設(shè)計必須保證鑄件內(nèi)部不得出現(xiàn)縮松、縮孔等缺陷，表面外觀質(zhì)量好，不得出現(xiàn)鑄件扭曲變形，必須保證鑄件的幾何尺寸及精度。為此在精密熔模鑄造過程按照如下步驟實施(1)、蠟?zāi)盒湍＞叩脑O(shè)計及制作根據(jù)滑床臺板的形狀，設(shè)計模具，并考慮分模面位置、鑄鋼件的收縮率、活動芯塊的設(shè)置位置、拔模斜度、鑄件標(biāo)識大小及位置、以及澆冒口大小及位置；模具結(jié)構(gòu)整體采用上下模兩部分，分模面成階梯狀，總收縮率控制在2. 4% ；(2)、制模按產(chǎn)品類型規(guī)格組裝壓型模具，壓注入蠟基模料并保壓，壓型模具放置入水中冷卻后，取出蠟?zāi)７胖萌胨欣鋮s；冷透的蠟?zāi)＝?jīng)修型后，再與澆棒組焊，組焊完的蠟?zāi)＝M放入清洗液及清水中清洗后懸掛風(fēng)干；(3)、制殼制殼工藝采用水玻璃粘結(jié)劑熔模鑄造工藝；(4)、型殼的焙燒干燥的型殼有序地放入型殼焙燒爐內(nèi)，確定焙燒規(guī)范，采取低高溫連續(xù)焙燒方式，先550°C焙燒60分鐘，再880°C焙燒240分鐘，出爐直接澆注；(5)、鋼水的冶煉及澆注熔煉設(shè)備為500kg中頻無芯感應(yīng)電爐，根據(jù)滑床臺板材質(zhì)ZG250-450的要求，按比例配比回爐料、廢鋼料、鐵合金入爐冶煉，并根據(jù)爐中樣的化學(xué)成分分析結(jié)果及時調(diào)整爐內(nèi)鋼液化學(xué)成分，直至合格為止；(6)、脫殼及清理使用清鏟工具清理鑄件表面型殼、砂粒及氧化皮，采用熔割方法切除鑄件澆冒系統(tǒng)，并預(yù)留3毫米的冒口余量。
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(7)、打磨氣割澆口余量并焊補(bǔ)修整；(8)、熱處理采用正火加回火工藝，滑床臺板鑄件裝筐后裝入熱處理爐內(nèi)，并按照熱處理退火工藝規(guī)范進(jìn)行熱處理，每一爐次應(yīng)隨爐裝入六根熱處理機(jī)械性能檢驗試件，機(jī)械性能檢驗試件應(yīng)放在與熱電偶同一位置；(9)、拋丸清理去除表面氧化皮及殘砂；(10)、機(jī)加工加工去除澆冒口、工藝堵筋、工藝?yán)钜约疤砑拥蔫T造量等工藝余量。本發(fā)明模具結(jié)構(gòu)整體采用由上模和下模兩部分構(gòu)成，且兩者之間分模面活塊呈階梯狀，鑄件標(biāo)識字塊活塊7設(shè)置在下模側(cè)面位置為活動鑲塊式結(jié)構(gòu)；上模和下模之間通過位于中間的上下模定位銷和位于對角位置的兩個緊固螺栓和蝶形螺母連接緊固，在上模和下模對應(yīng)位置設(shè)有對活塊定位的活塊定位插銷。本發(fā)明有益效果1、高速客運專線道岔用系列滑床臺板精密熔模鑄造工藝可行， 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品一次交驗合格率達(dá)到100%。2、系列滑床臺板的產(chǎn)品標(biāo)識位置規(guī)范，標(biāo)注的字體、大小規(guī)范，字跡清晰，提升了道岔產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。3、在模具設(shè)計制作、熔模鑄造工藝、機(jī)加工工藝等方面采取了多項技術(shù)措施保障系列滑床臺板鑄鋼件產(chǎn)品的幾何尺寸和精度，大大減少了滑動大平面上的鑄造內(nèi)部缺陷，效果好。4、精密熔模鑄造工藝改善了生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，減少了環(huán)境粉塵污染，確保了員工的身體健康。5、系列滑床臺板精密熔模鑄造生產(chǎn)工藝提高了勞動生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)制造成本，拓寬了生產(chǎn)渠道及生產(chǎn)范圍，滿足了道岔產(chǎn)品的需要，該工藝方法可進(jìn)一步推廣到其他的鑄鐵件生產(chǎn)中。6、自2006年2月生產(chǎn)以來，共生產(chǎn)各類滑床臺板鑄鋼件360余噸，鑄鋼件廣泛應(yīng)用于時速250公里60kg/m鋼軌18 號客運專線道岔，滬寧線時速350公里60kg/m鋼軌18號客運專線道岔，石武線時速350公里60kg/m鋼軌42號單開道岔，滬寧線時速350公里60kg/m鋼軌42號單開道岔等產(chǎn)品中， 產(chǎn)品質(zhì)量受到用戶的好評。


圖為道岔用系列滑床臺板模具結(jié)構(gòu)圖(附圖標(biāo)記1-定位插銷，2-蝶形螺母， 3-上模，4-下模，5-手把，6-上下模定位銷，7-標(biāo)識字活塊，8-緊固螺栓)。
具體實施例方式本發(fā)明按照如下工藝實施1、蠟?zāi)盒湍＞叩脑O(shè)計及制作根據(jù)滑床臺板的形狀，設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時考慮了分模面位置、鑄鋼件的收縮率、活動芯塊的設(shè)置位置、拔模斜度、鑄件標(biāo)識大小及位置、以及澆冒口大小及位置等技術(shù)問題。模具結(jié)構(gòu)整體采用上下模兩部分，分模面成階梯狀，經(jīng)過多次工藝試驗得出總收縮率2. 4% (含蠟?zāi)Ｊ湛s、型殼的收縮及鋼水的收縮等)，鑄件標(biāo)識設(shè)置在側(cè)面位置為活動鑲塊式結(jié)構(gòu)，澆冒口大小在考慮補(bǔ)縮及集渣，也便于該鑄件成形的基礎(chǔ)上，設(shè)置在大平面上為雙澆道形式，也便于機(jī)加工去除。見圖1、圖2所示，壓型模具設(shè)計時采取了四項技術(shù)措施，①在滑床臺板的凹槽部位兩端各設(shè)計一個工藝?yán)?，以解決蠟型凹槽部位及澆注鑄件時凹槽部位收口變形，確保幾何尺寸精度；②在滑床臺板端部開口部位增設(shè)工藝?yán)睿越鉀Q端部開口部位蠟型收縮及澆注鑄件張開變形，確保幾何尺寸精度；③在滑床臺板的內(nèi)腔彈條支座部位背面增添5 8mm的機(jī)加工余量，以解決由于支座部位過薄難以鑄造成型，確保幾何尺寸精度和強(qiáng)度；④結(jié)合滑床臺板的形狀，蠟?zāi)＜拌T鋼件的收縮，模具設(shè)計的總收縮率取為2.4%。⑤在滑床臺板的大平面“凹”字型兩熱節(jié)部位設(shè)置2 個扁圓腰型冒口，以加強(qiáng)對鑄件的補(bǔ)縮，消除鑄件內(nèi)部的縮松、縮孔等缺陷。2、制模按產(chǎn)品類型規(guī)格組裝壓型模具，壓注入蠟基模料為91號(中溫模料)蠟膏(溫度75°C )，注入壓力0. 55MPa,并保壓3分鐘，壓型模具放置入水中冷卻45分鐘后，取出蠟?zāi)７胖萌胨欣鋮s(水溫20°C)。冷透的蠟?zāi)＝?jīng)修型后，再與澆棒組焊(焊縫間不得有虛焊間隙)，組焊完的蠟?zāi)＝M數(shù)放入清洗液及清水中清洗3遍(清除油污)，后懸掛風(fēng)干。3、制殼制殼工藝采用常規(guī)的水玻璃粘結(jié)劑熔模鑄造工藝。①涂料的配置采用水玻璃粘結(jié)掛涂氯化銨硬化的工藝，面層涂料水玻璃與300目石英粉混制，流杯粘度13 15秒，水玻璃模數(shù)M = 3. 25 3. 4，密度P = 1. 26 1. 27g/cm2。加固層涂料水玻璃與 270目上店粉混制，流杯粘度沈 30秒，水玻璃模數(shù)M = 3. 25 3. 4，密度P = 1. 32 1. 34g/cm2。②型殼的浸涂掛涂第一、二層面層用40/70目石英砂雨淋式撒砂，掛涂第三層至第七層加固層用16/30目、10/20目石英砂沸騰式撒砂，浸涂時間均為25秒鐘，每層掛涂后放入硬化池進(jìn)行硬化處理，硬化液的氯化銨質(zhì)量濃度在觀％，每層硬化后需在空氣中晾干30分鐘自然干燥。另外在第六層掛涂前，需在型殼冒口部位加固鐵絲，以增加型殼的澆注強(qiáng)度。③型殼脫蠟型殼放入含有3 5%的氯化銨，且池溫度為98°C的脫蠟池內(nèi)水煮， 水煮時間為50分鐘，待蠟膏完全脫殼后，取出型殼放入溫度90°C且含有0. 5%鹽酸的熱水中沖洗，沖洗3分鐘后，取出倒空殼內(nèi)余水，放置空氣中自然干燥10小時。4、型殼的焙燒干燥的型殼有序地放入型殼焙燒爐內(nèi)，確定焙燒規(guī)范，采取低高溫連續(xù)焙燒方式，先^(TC焙燒60分鐘，再880°C焙燒240分鐘，出爐直接澆注。5、鋼水的冶煉及澆注熔煉設(shè)備為500kg中頻無芯感應(yīng)電爐，根據(jù)滑床臺板材質(zhì) ZG250-450的要求，按比例配比回爐料、廢鋼料、鐵合金等入爐冶煉，并根據(jù)爐中樣的化學(xué)成分分析結(jié)果及時調(diào)整爐內(nèi)鋼液化學(xué)成分，直至合格為止。澆注前，出焙燒爐的型殼需添砂穩(wěn)固，用吸氣管逐個吸凈型殼內(nèi)的砂粒雜物。澆注時型殼溫度不得低于200°C，出爐鋼液溫度為1600°C，采取快速連續(xù)澆注方法，澆注時間應(yīng)控制在30秒內(nèi)，先以小流澆注，逐漸增量， 鋼液上升至澆冒口時，減緩澆注速度，鋼液達(dá)到澆冒口內(nèi)規(guī)定的高度為止。為保證冒口的有效補(bǔ)縮，澆注時采用稻殼渣冒口發(fā)熱保溫覆蓋劑，冒口凝固后表面呈尖“U”型狀，以達(dá)到鑄件的有效補(bǔ)縮，及對滑床臺板鑄鋼件縮孔、縮松等質(zhì)量問題的控制6、脫殼及清理使用清鏟工具清理鑄件表面型殼、砂粒及氧化皮，采用熔割方法切除鑄件澆冒系統(tǒng)，并預(yù)留3毫米的冒口余量。7、打磨氣割澆口余量并焊補(bǔ)修整。8、熱處理采用正火加回火工藝，滑床臺板鑄件裝筐后裝入熱處理爐內(nèi)，并按照熱處理退火工藝規(guī)范進(jìn)行熱處理，每一爐次應(yīng)隨爐裝入六根熱處理機(jī)械性能檢驗試件，機(jī)械性能檢驗試件應(yīng)放在與熱電偶同一位置。9、拋丸清理去除表面氧化皮及殘砂。10、機(jī)加工根據(jù)圖紙內(nèi)容，確定機(jī)加工工藝方案，加工去除澆冒口、工藝堵筋、工藝?yán)钜约疤砑拥蔫T造量等工藝余量。本發(fā)明專用模具如圖所示，模具結(jié)構(gòu)整體采用由上模3和下模4兩部分構(gòu)成，且兩者之間分模面活塊9呈階梯狀，鑄件標(biāo)識字塊活塊7設(shè)置在下模4側(cè)面位置為活動鑲塊式結(jié)構(gòu)；上模3和下模4之間通過位于中間的上下模定位銷6和位于對角位置的兩個緊固螺栓8和蝶形螺母2連接緊固，在上模3和下模4對應(yīng)位置設(shè)有對活塊9定位的活塊定位插銷1。
權(quán)利要求
1.高速客運專線道岔用系列滑床臺板精密熔模鑄造工藝，其特征是按照如下步驟實施(1)、蠟?zāi)盒湍＞叩脑O(shè)計及制作根據(jù)滑床臺板的形狀，設(shè)計模具，并考慮分模面位置、鑄鋼件的收縮率、活動芯塊的設(shè)置位置、拔模斜度、鑄件標(biāo)識大小及位置、以及澆冒口大小及位置；模具結(jié)構(gòu)整體采用上下模兩部分，分模面成階梯狀，總收縮率控制在2. 4% ；(2)、制模按產(chǎn)品類型規(guī)格組裝壓型模具，壓注入蠟基模料并保壓，壓型模具放置入水中冷卻后，取出蠟?zāi)７胖萌胨欣鋮s；冷透的蠟?zāi)＝?jīng)修型后，再與澆棒組焊，組焊完的蠟?zāi)＝M放入清洗液及清水中清洗后懸掛風(fēng)干；(3)、制殼制殼工藝采用水玻璃粘結(jié)劑熔模鑄造工藝；(4)、型殼的焙燒干燥的型殼有序地放入型殼焙燒爐內(nèi)，確定焙燒規(guī)范，采取低高溫連續(xù)焙燒方式，先^(TC焙燒60分鐘，再880°C焙燒240分鐘，出爐直接澆注；(5)、鋼水的冶煉及澆注熔煉設(shè)備為500kg中頻無芯感應(yīng)電爐，根據(jù)滑床臺板材質(zhì) ZG250-450的要求，按比例配比回爐料、廢鋼料、鐵合金入爐冶煉，并根據(jù)爐中樣的化學(xué)成分分析結(jié)果及時調(diào)整爐內(nèi)鋼液化學(xué)成分，直至合格為止；(6)、脫殼及清理使用清鏟工具清理鑄件表面型殼、砂粒及氧化皮，采用熔割方法切除鑄件澆冒系統(tǒng)，并預(yù)留3毫米的冒口余量。(7)、打磨氣割澆口余量并焊補(bǔ)修整；(8)、熱處理采用正火加回火工藝，滑床臺板鑄件裝筐后裝入熱處理爐內(nèi)，并按照熱處理退火工藝規(guī)范進(jìn)行熱處理，每一爐次應(yīng)隨爐裝入六根熱處理機(jī)械性能檢驗試件，機(jī)械性能檢驗試件應(yīng)放在與熱電偶同一位置；(9)、拋丸清理去除表面氧化皮及殘砂；(10)、機(jī)加工加工去除澆冒口、工藝堵筋、工藝?yán)钜约疤砑拥蔫T造量等工藝余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速客運專線道岔用系列滑床臺板精密熔模鑄造工藝，其特征是壓型模具設(shè)計時采取了四項技術(shù)措施①在滑床臺板的凹槽部位兩端各設(shè)計一個工藝?yán)?，以解決蠟型凹槽部位及澆注鑄件時凹槽部位收口變形，確保幾何尺寸精度；②在滑床臺板端部開口部位增設(shè)工藝?yán)?，以解決端部開口部位蠟型收縮及澆注鑄件張開變形，確保幾何尺寸精度；③在滑床臺板的內(nèi)腔彈條支座部位背面增添5 8mm的機(jī)加工余量，以解決由于支座部位過薄難以鑄造成型，確保幾何尺寸精度和強(qiáng)度；④結(jié)合滑床臺板的形狀，蠟?zāi)＜拌T鋼件的收縮，模具設(shè)計的總收縮率取為2. 4%;⑤在滑床臺板的大平面“凹”字型兩熱節(jié)部位設(shè)置2個扁圓腰型冒口，以加強(qiáng)對鑄件的補(bǔ)縮，消除鑄件內(nèi)部的縮松、縮孔等缺陷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速客運專線道岔用系列滑床臺板精密熔模鑄造工藝，其特征是制殼工藝采用的水玻璃粘結(jié)劑熔模鑄造工藝按照如下步驟實施①涂料的配置采用水玻璃粘結(jié)掛涂氯化銨硬化的工藝，面層涂料水玻璃與300目石英粉混制，流杯粘度13 15秒，水玻璃模數(shù)M = 3. 25 3. 4，密度P = 1. 26 1. 27g/cm2。加固層涂料水玻璃與 270目上店粉混制，流杯粘度沈 30秒，水玻璃模數(shù)M = 3. 25 3. 4，密度P = 1. 32 1. 34g/cm2 ；②型殼的浸涂掛涂第一、二層面層用40/70目石英砂雨淋式撒砂，掛涂第三層至第七層加固層用16/30目、10/20目石英砂沸騰式撒砂，浸涂時間均為25秒鐘，每層掛涂后放入硬化池進(jìn)行硬化處理，硬化液的氯化銨質(zhì)量濃度在觀％，每層硬化后需在空氣中晾干30分鐘自然干燥。另外在第六層掛涂前，需在型殼冒口部位加固鐵絲，以增加型殼的澆注強(qiáng)度；③型殼脫蠟型殼放入含有3 5%的氯化銨，且池溫度為98°C的脫蠟池內(nèi)水煮， 水煮時間為50分鐘，待蠟膏完全脫殼后，取出型殼放入溫度90°C且含有0. 5%鹽酸的熱水中沖洗，沖洗3分鐘后，取出倒空殼內(nèi)余水，放置空氣中自然干燥10小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速客運專線道岔用系列滑床臺板精密熔模鑄造工藝，其特征是鋼水的冶煉及澆注步驟還包括澆注前，出焙燒爐的型殼需添砂穩(wěn)固，用吸氣管逐個吸凈型殼內(nèi)的砂粒雜物；澆注時型殼溫度不得低于200°C，出爐鋼液溫度為1600°C，采取快速連續(xù)澆注方法，澆注時間應(yīng)控制在30秒內(nèi)，先以小流澆注，逐漸增量，鋼液上升至澆冒口時，減緩澆注速度，鋼液達(dá)到澆冒口內(nèi)規(guī)定的高度為止。為保證冒口的有效補(bǔ)縮，澆注時采用稻殼渣冒口發(fā)熱保溫覆蓋劑，冒口凝固后表面呈尖“U”型狀，以達(dá)到鑄件的有效補(bǔ)縮，及對滑床臺板鑄鋼件縮孔、縮松質(zhì)量問題的控制。
5.高速客運專線道岔用系列滑床臺板精密熔模鑄造專用模具，其特征是模具結(jié)構(gòu)整體采用由上模C3)和下模(4)兩部分構(gòu)成，且兩者之間分模面活塊(9)呈階梯狀，鑄件標(biāo)識字塊活塊(7)設(shè)置在下模(4)側(cè)面位置為活動鑲塊式結(jié)構(gòu)；上模( 和下模(4)之間通過位于中間的上下型定位銷(6)和兩個緊固螺栓(8)及蝶形螺母( 連接緊固，在上模(3)和下模(4)對應(yīng)位置設(shè)有對活塊(9)定位的活塊定位插銷(1)。
全文摘要
本發(fā)明高速客運專線道岔用系列滑床臺板精密熔模鑄造工藝，包括以下步驟(1)、蠟?zāi)盒湍＞叩脑O(shè)計及制作(2)、制模(3)、制殼；(4)、型殼的焙燒；(5)、鋼水的冶煉及澆注；(6)、脫殼及清理；(7)、打磨氣割澆口余量并焊補(bǔ)修整；(8)、熱處理；(9)、拋丸清理；(10)、機(jī)加工。本發(fā)明模具結(jié)構(gòu)整體采用由上模和下模兩部分構(gòu)成，且兩者之間分模面活塊呈階梯狀，鑄件標(biāo)識字塊活塊7設(shè)置在下模側(cè)面位置為活動鑲塊式結(jié)構(gòu)；上模和下模之間通過位于中間的上下模定位銷和位于對角位置的兩個緊固螺栓和蝶形螺母連接緊固，在上模和下模對應(yīng)位置設(shè)有對活塊定位的活塊定位插銷。本發(fā)明工藝可行，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品一次交驗合格率達(dá)到100％。
文檔編號B22C9/04GK102228956SQ20111019151
公開日2011年11月2日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者周鵬, 張西謀, 蔡建民 申請人:寶雞中鐵寶橋天元實業(yè)發(fā)展有限公司