2D轴下交叉支撑侧架树脂砂铸造工艺

作者：信息来源:模具 2008-6-9

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文献标识码： B文章编号： 1000-8365(1999)03-0030-02我厂新研制的2D轴下交叉支撑侧架是引进美国BARBER公司下交叉杆技术，为出口匈牙利粮食漏斗车专门设计的21 t铁路货车高速主型转向架。该产品结构复杂，壁厚在14～20 mm之间，毛坯质量370 kg，材质B级钢，尺寸精度要求高...

文献标识码： B　　文章编号： 1000-8365(1999)03-0030-02

　　我厂新研制的2D轴下交叉支撑侧架引进美BARBER公司下交叉杆技术，为出口匈牙利粮食漏斗车专门设计的21 t铁路货车高速主型转向架。该产品结构复杂，壁厚在14～20 mm之间，毛坯质量370 kg，材质B级钢，尺寸精度要求高，采用水玻璃砂难以达到要求，为此决定采用树脂砂工艺。

1　试制工艺(如图1)
1.1　造型

图1　原试制工艺及铸造缺陷

　　采用呋喃自硬树脂砂机器造型，本外框，为便于起模，内衬6 mm厚电木板，砂销定位。合箱后用夹具紧固，鉴于树脂砂退让性差、发气量大的特点，在上箱小导框、大方框、大三角芯处放置大排气棒，为防止跑火采用合箱密封条。为防止上箱铸件的最高处产生气孔、浇不足等缺陷，安放排气针。
1.2　型芯砂的配制
　　(1) 新砂+旧砂　　　 100%
　　(2) 树脂1.0%～1.2%
　　(3) 固化剂(占树脂量)30%～50%
　　(4) 硅烷(占树脂量)0.2%～0.3%
　　(5) 增塑剂(占树脂量)15%～20%(仅限芯砂)
　　砂+固化剂→加树脂硅烷→出砂
1.3　制芯
　　大小横头芯、小导框芯、小三角芯为大粒铬矿砂芯，其余均采用呋喃自硬树脂砂芯。为加强芯子的排气，芯子制成中空结构，周边吃砂量40～50 mm。
1.4　涂料
　　为防止因型芯表面耐火度低而产生的粘砂及改善铸件表面粗糙度，采用醇基锆英粉快干涂料，型芯均刷2遍涂料。
1.5　浇注
　　为避免铸件冲砂采用耐火砖浇注系统，为快速均匀平稳充型将传统的2道内浇口将改为4道内浇口，两端浇注方式。主要工艺数选取为：
　　浇注温度： 1 550～1 580 ℃
　　浇注速度： 25～30 s
　　打箱时间：＞3 h 45 min

2　试制中存在的问题

　　如图1所示，经几次试制发现在上箱小导框顶面有深40～50 mm面积×宽为50 mm×20 mm的集中缩孔，同时还发现在上箱大方框立柱与旋转止档相接处有20～180 mm长的贯通裂纹，侧架因此而报废。

3　原因分析及采取的艺措施
3.1　原因分析
　　A部壁厚为26 mm，而小导框顶面壁厚为32 mm，原工艺为了减小钢液的充型阻力预防该处产生气孔，在其上方放置一个16 mm×80 mm的排气冒口，但此冒口也仅有排气并有微弱的激冷作用而已，并无补缩功效，样当钢液开始凝固时，薄壁处先凝固，并从厚壁处抽吸钢液，而厚壁上箱处又无冒口，致使小导框顶面出现集中大面积缩孔。
　　立柱与旋转止档之间是明显的T字形热节，由于立柱处壁厚14.3 mm，侧壁14 mm，而止档壁厚34.9 mm，止档最后凝固，在凝固的后期厚壁处需要钢液补缩，只能从临近的周边来抽吸钢液。而此时立柱、侧壁表层枝晶结合强度还较弱，在受到止档拉应力后被拉裂，从而产生贯通裂纹。
3.2　采取的工艺措施
3.2.1　小导框顶面缩孔问题的解决
　　既然小导框顶面缩孔缘于无钢水补缩，很自然联想到用冒口补缩的可能性，而小导框顶面该处横向宽度(146±2) mm是与橡胶垫配合面，在其上部直接放明冒口虽然有补缩效果，但会造成清理磨制困难，与橡胶垫装配不好。而A部壁厚比外弯勾拐角处壁厚大5 mm，最后决定只有在A部放置明冒口，以保证冒口有补缩通道，并同时将A部的专用铸造冷铁向小导框顶面方向加长20 mm，尽最大可能来减小其热节，并相应取消顶部排气冒口。虽然方案定下来，但在A部放冒口要谨慎，因为它是侧架受力最大的关键部位，直接影响到行车安全，具体部分，见图2。
　　考虑到用传统的圆冒口即压边为月牙扇形，会造成A部收缩不均而在冒口根部形成缩裂，为此首次应用随形压边冒口，所谓随形是针对A部壁厚26 mm较薄，压边宽度均匀随形，会使铸件收缩更趋于合理，有预防A部、外弯勾圆弧空刀被拉裂的作用。同时也增加了压边的截面积，从而提高了冒口的补缩效果。据经验δ=(0.6～0.7)T［式中δ-压边宽度，T-热节处壁厚］，T=26 mm，δ取16 mm。经验证铸件解剖后小导框顶面处缩孔消失，A部及冒口根部组织致密完好。