铸造火车车轮的铸模转让专利
申请号 : CN200810049399.7
文献号 : CN100584484C
文献日 : 2010-01-27
发明人 : 付顺利 , 刘关富 , 平向红
申请人 : 天瑞集团铸造有限公司
摘要 :
本发明提供一种铸造火车车轮的铸模，包括下型铸模和上型铸模，下型铸模包括下石墨型、下顶板和下套箱，上型铸模包括上石墨型、上顶盖和上套箱，下石墨型内侧射制有下砂衬，上石墨型内侧射制有上砂衬，下石墨型内表面和上石墨型内表面形成火车车轮铸件腔的轮辋和踏面表面，下砂衬内表面和上砂衬内表面形成火车车轮铸件腔的幅板和轮毂表面；上型铸模上部设置有冒口，冒口由上砂衬构成，在冒口与火车车轮铸件腔交界部位设置有易割冒口片，易割冒口片中间设置有补缩通道，补缩通道内插设有塞杆组件，塞杆组件下端连接有塞头，塞头对应设置有钢水通道，钢水通道设置于下型铸模上。该铸模生产的车轮轮辋部位组织均匀，无花瓣现象，产品质量好，废品率低。
权利要求 :
1、一种铸造火车车轮的铸模，包括构成火车车轮铸件腔的下型铸模和上 型铸模，其特征在于：所述下型铸模由安装在一起的下石墨型、下顶板和下 套箱构成，所述上型铸模由安装在一起的上石墨型、上顶盖和上套箱构成， 其中，所述下石墨型内侧射制有下砂衬，所述上石墨型内侧射制有上砂衬， 所述上砂衬由第一上砂衬和第二上砂衬组成，所述下石墨型内表面和所述 上石墨型内表面形成火车车轮铸件腔的轮辋和踏面表面，所述下砂衬内表面 和所述第一上砂衬内表面形成火车车轮铸件腔的幅板和轮毂表面；所述上型 铸模上部设置有冒口，所述冒口由第二上砂衬构成，在所述冒口与所述火车 车轮铸件腔交界部位设置有易割冒口片，所述易割冒口片中间设置有补缩通 道，所述补缩通道内插设有塞杆组件，所述塞杆组件下端连接有塞头，所述 塞头对应设置有钢水通道，所述钢水通道设置于所述下型铸模上。
2、根据权利要求1所述的铸造火车车轮的铸模，其特征在于：所述钢水 通道由镶嵌在下石墨型和下顶板上的耐火材料管构成，所述下顶板和下石墨 型上分别设置有用于射制下砂衬的射砂孔。
3、根据权利要求1所述的铸造火车车轮的铸模，其特征在于：所述钢水 通道由镶嵌在下砂衬上的耐火材料管构成。
4、根据权利要求1所述的铸造火车车轮的铸模，其特征在于：所述上石 墨型上设置有铸件腔排气孔，所述下石墨型上设置有铸件腔出气孔。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种铸造铸模，具体地说，涉及了一种铸造火车车轮的铸模。
背景技术
现有的火车车轮铸造方法都是采用石墨铸型，其利用石墨的耐高温 性、高蓄热性和低热膨胀系数的特点，一方面可以调节车轮的凝固顺序， 以得到无内部缺陷的铸件，另一方面又可以保证车轮尺寸精度。
采用石墨铸型铸造火车车轮的方法常见有以下两种：
第一种：采用全石墨型形成零件；轮毂的补缩由中心冒口实现，轮辋 的补缩由轮辋上的一圈多个冒口实现；浇注方式采用车轮中心低压底注浇 注；
第二种：轮辋、踏面由石墨型形成，幅板、轮毂由砂衬形成；只设一 个中心冒口，幅板是轮辋凝固收缩的补缩通道；浇注方式采用通过中心雨 淋浇口的重力浇注；
以上两种方法在实践中都发现存在缺憾，就第一种方法来说，由于轮 辋上有一周冒口，冒口的去除及清理打磨难度较大，而且工作量也很大， 同时，由于冒口的影响，轮辋内的组织存在不均匀问题，有可能形成裂纹 源；另一方面，由于这一圈冒口的存在，造成凝固、收缩不均衡，会形成 花瓣状的变形；
第二种方法由于采用的是重力浇注，在浇注过程中，钢水直接暴露在 空气中，钢水易产生氧化物及吸气，会使钢水的纯净度受到影响，同时， 浇注时钢水具有很大的冲刷能力，钢水通过雨淋芯等浇注通道时，易出现 夹砂夹渣的问题，而且，事实表明，这种浇注工艺所产生的主要废品就是 具有砂渣孔缺陷的产品。
正是由于此，用于火车车轮铸造的方法及相应的铸型急需改进，为了 解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
采用石墨铸型铸造火车车轮的方法常见有以下两种：
第一种：采用全石墨型形成零件；轮毂的补缩由中心冒口实现，轮辋 的补缩由轮辋上的一圈多个冒口实现；浇注方式采用车轮中心低压底注浇 注；
第二种：轮辋、踏面由石墨型形成，幅板、轮毂由砂衬形成；只设一 个中心冒口，幅板是轮辋凝固收缩的补缩通道；浇注方式采用通过中心雨 淋浇口的重力浇注；
以上两种方法在实践中都发现存在缺憾，就第一种方法来说，由于轮 辋上有一周冒口，冒口的去除及清理打磨难度较大，而且工作量也很大， 同时，由于冒口的影响，轮辋内的组织存在不均匀问题，有可能形成裂纹 源；另一方面，由于这一圈冒口的存在，造成凝固、收缩不均衡，会形成 花瓣状的变形；
第二种方法由于采用的是重力浇注，在浇注过程中，钢水直接暴露在 空气中，钢水易产生氧化物及吸气，会使钢水的纯净度受到影响，同时， 浇注时钢水具有很大的冲刷能力，钢水通过雨淋芯等浇注通道时，易出现 夹砂夹渣的问题，而且，事实表明，这种浇注工艺所产生的主要废品就是 具有砂渣孔缺陷的产品。
正是由于此，用于火车车轮铸造的方法及相应的铸型急需改进，为了 解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，从而提供一种生产工艺简单、 产品质量高、废品率低的铸造火车车轮的铸模。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铸造火车车轮的铸模，包括构 成火车车轮铸件腔的下型铸模和上型铸模，所述下型铸模由安装在一起的下 石墨型、下顶板和下套箱构成，所述上型铸模由安装在一起的上石墨型、上 顶盖和上套箱构成，其中，所述下石墨型内侧射制有下砂衬，所述上石墨型 内侧射制有上砂衬，所述上砂衬由第一上砂衬和第二上砂衬组成，所述下 石墨型内表面和所述上石墨型内表面形成火车车轮铸件腔的轮辋和踏面表 面，所述下砂衬内表面和所述第一上砂衬内表面形成火车车轮铸件腔的幅板 和轮毂表面；所述上型铸模上部设置有冒口，所述冒口由第二上砂衬构成， 在所述冒口与所述火车车轮铸件腔交界部位设置有易割冒口片，所述易割冒 口片中间设置有补缩通道，所述补缩通道内插设有塞杆组件，所述塞杆组件 下端连接有塞头，所述塞头对应设置有钢水通道，所述钢水通道设置于所述 下型铸模上。
所述钢水通道由镶嵌在下石墨型和下顶板上的耐火材料管构成，所述下 顶板和下石墨型上设置有用于射制下砂衬的射砂孔。
所述钢水通道由镶嵌在下砂衬上的耐火材料管构成。
所述上石墨型上设置有铸件腔排气孔，所述下石墨型上设置有铸件腔出 气孔。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步性，具体地 说，有以下有益效果：
1、该铸模生产的火车车轮铸件的轮辋部位没有冒口，轮辋部位的组织 均匀，无花瓣现象；
2、该铸模采用底注式浇注钢水，钢水几乎不接触空气，大大减小了钢 水吸气、氧化的可能性，可提高钢水洁净度；
3、该铸模采用底注式浇注钢水，钢水上升平稳，减少了对型腔的冲刷， 减少了砂孔倾向，减少废品率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种铸造火车车轮的铸模，包括构 成火车车轮铸件腔的下型铸模和上型铸模，所述下型铸模由安装在一起的下 石墨型、下顶板和下套箱构成，所述上型铸模由安装在一起的上石墨型、上 顶盖和上套箱构成，其中，所述下石墨型内侧射制有下砂衬，所述上石墨型 内侧射制有上砂衬，所述上砂衬由第一上砂衬和第二上砂衬组成，所述下 石墨型内表面和所述上石墨型内表面形成火车车轮铸件腔的轮辋和踏面表 面，所述下砂衬内表面和所述第一上砂衬内表面形成火车车轮铸件腔的幅板 和轮毂表面；所述上型铸模上部设置有冒口，所述冒口由第二上砂衬构成， 在所述冒口与所述火车车轮铸件腔交界部位设置有易割冒口片，所述易割冒 口片中间设置有补缩通道，所述补缩通道内插设有塞杆组件，所述塞杆组件 下端连接有塞头，所述塞头对应设置有钢水通道，所述钢水通道设置于所述 下型铸模上。
所述钢水通道由镶嵌在下石墨型和下顶板上的耐火材料管构成，所述下 顶板和下石墨型上设置有用于射制下砂衬的射砂孔。
所述钢水通道由镶嵌在下砂衬上的耐火材料管构成。
所述上石墨型上设置有铸件腔排气孔，所述下石墨型上设置有铸件腔出 气孔。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步性，具体地 说，有以下有益效果：
1、该铸模生产的火车车轮铸件的轮辋部位没有冒口，轮辋部位的组织 均匀，无花瓣现象；
2、该铸模采用底注式浇注钢水，钢水几乎不接触空气，大大减小了钢 水吸气、氧化的可能性，可提高钢水洁净度；
3、该铸模采用底注式浇注钢水，钢水上升平稳，减少了对型腔的冲刷， 减少了砂孔倾向，减少废品率。
附图说明
图1为铸造火车车轮的铸模的结构示意图之一；
图2为铸造火车车轮的铸模的结构示意图之二。
图2为铸造火车车轮的铸模的结构示意图之二。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种铸造火车车轮的铸模，包括构成火车车轮铸件腔的下 型铸模和上型铸模；
所述下型铸模由安装在一起的下石墨型1、下顶板2和下套箱8构成，所 述上型铸模由安装在一起的上石墨型22、上顶盖21和上套箱23构成；在使 用时，上石墨型22通过连接件和上顶盖21、上套箱23组装成一体，下石 墨型1和下顶板2、下套箱8通过连接件组装成一体；
其中，所述下石墨型1内侧射制有下砂衬，所述上石墨型22内侧射制有 上砂衬，所述下石墨型1内表面和所述上石墨型22内表面形成火车车轮铸件 腔的轮辋和踏面表面13，所述下砂衬内表面和第一上砂衬15内表面形成火 车车轮铸件腔的幅板和轮毂表面11；
在浇注前，需要先在石墨型上特定部位制造砂衬，用以调节凝固顺序； 具体说，上砂衬由形成幅板表面、轮毂表面的第一上砂衬15和形成冒口 的第二上砂衬16组成，上砂衬一般是从冒口部位用射砂机射制而成，下 砂衬由形成幅板表面、轮毂表面的砂衬12和形成射砂通道的砂衬3组成， 下砂衬一般是从射砂口6经射砂通道用射砂机射制而成；
所述上型铸模上部设置有冒口17，所述冒口17由上砂衬构成，在所述冒 口17与所述火车车轮铸件腔交界部位设置有易割冒口片20，所述易割冒口 片20中间设置有补缩通道19，所述补缩通道19内插设有塞杆组件18，所述 塞杆组件18下端连接有塞头24，所述塞头24对应设置有钢水通道5，所述 钢水通道5设置于所述下型铸模上；所述钢水通道5由镶嵌在下砂衬上的耐 火材料管4构成，这种耐火材料管4是一次性的。
钢水浇注完成后，塞杆组件18推动塞头24，使塞头24堵塞耐火材料 管4；需要说明的是，耐火材料管4与塞头24相接触的部位9和塞头24 下端10具有相互密封结构的表面。
所述上石墨型22上设置有一系列铸件腔排气孔14，所述下石墨型1上设 置有一系列铸件腔出气孔7，这些孔承担着在射砂衬、以及在浇注和浇注 后气体的排放作用。
实施例2
本实施例与实施例1所不同的是：如图2所示，所述下砂衬仅由形成 幅板表面、轮毂表面的砂衬12构成，所述下顶板2和所述下石墨型1上分 别设置有用于射制下砂衬的射砂孔25和射砂孔26，所述下砂衬是经过下顶 板2上的射砂孔25、下石墨型1上一系列的射砂孔26用射砂机射制而成；
所述钢水通道5由镶嵌在下石墨型1和下顶板2上的耐火材料管27构成， 这种耐火材料管是半永久性的。
火车车轮铸件轮辋、踏面的表面直接接触石墨型，并借助于石墨强大 的吸热能力及具有很小热膨胀系数的特点，能够得到尺寸精确的、快速凝 固的轮辋；火车车轮铸件幅板部位接触石墨型上附着的砂衬，设置砂衬的 目的是为了延缓幅板的凝固以使其为在先凝固的轮辋部位提供钢水补缩 通道；在火车车轮轮毂中心设置一个冒口，该冒口提供铸件所有部位凝固 所需的补缩钢水。
铸件在浇注时，将底注浇注机设置于铸模的下部，并将耐火材料浇注 管的下端连接底注浇注机的铸管，然后，底注浇注机的钢水通过耐火材料 浇注管从其底部经过钢水通道进入铸件腔，此时，塞头是开启状态，钢水 逐渐注入并充满冒口后，停止注入钢水，塞杆带动塞头关闭钢水进口；随 后，火车车轮铸件轮辋部位首先凝固，其冷却凝固所造成的体收缩通过火 车车轮铸件幅板部位自行补充。然后，火车车轮铸件幅板部位、轮毂部位 先后凝固，当火车车轮铸件轮毂部位刚刚完全凝固时，上下型开型，然后， 由于有易割冒口片的存在，可将冒口从火车车轮铸件上顺利拔下。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技 术方案的精神和范围。
实施例1
如图1所示，一种铸造火车车轮的铸模，包括构成火车车轮铸件腔的下 型铸模和上型铸模；
所述下型铸模由安装在一起的下石墨型1、下顶板2和下套箱8构成，所 述上型铸模由安装在一起的上石墨型22、上顶盖21和上套箱23构成；在使 用时，上石墨型22通过连接件和上顶盖21、上套箱23组装成一体，下石 墨型1和下顶板2、下套箱8通过连接件组装成一体；
其中，所述下石墨型1内侧射制有下砂衬，所述上石墨型22内侧射制有 上砂衬，所述下石墨型1内表面和所述上石墨型22内表面形成火车车轮铸件 腔的轮辋和踏面表面13，所述下砂衬内表面和第一上砂衬15内表面形成火 车车轮铸件腔的幅板和轮毂表面11；
在浇注前，需要先在石墨型上特定部位制造砂衬，用以调节凝固顺序； 具体说，上砂衬由形成幅板表面、轮毂表面的第一上砂衬15和形成冒口 的第二上砂衬16组成，上砂衬一般是从冒口部位用射砂机射制而成，下 砂衬由形成幅板表面、轮毂表面的砂衬12和形成射砂通道的砂衬3组成， 下砂衬一般是从射砂口6经射砂通道用射砂机射制而成；
所述上型铸模上部设置有冒口17，所述冒口17由上砂衬构成，在所述冒 口17与所述火车车轮铸件腔交界部位设置有易割冒口片20，所述易割冒口 片20中间设置有补缩通道19，所述补缩通道19内插设有塞杆组件18，所述 塞杆组件18下端连接有塞头24，所述塞头24对应设置有钢水通道5，所述 钢水通道5设置于所述下型铸模上；所述钢水通道5由镶嵌在下砂衬上的耐 火材料管4构成，这种耐火材料管4是一次性的。
钢水浇注完成后，塞杆组件18推动塞头24，使塞头24堵塞耐火材料 管4；需要说明的是，耐火材料管4与塞头24相接触的部位9和塞头24 下端10具有相互密封结构的表面。
所述上石墨型22上设置有一系列铸件腔排气孔14，所述下石墨型1上设 置有一系列铸件腔出气孔7，这些孔承担着在射砂衬、以及在浇注和浇注 后气体的排放作用。
实施例2
本实施例与实施例1所不同的是：如图2所示，所述下砂衬仅由形成 幅板表面、轮毂表面的砂衬12构成，所述下顶板2和所述下石墨型1上分 别设置有用于射制下砂衬的射砂孔25和射砂孔26，所述下砂衬是经过下顶 板2上的射砂孔25、下石墨型1上一系列的射砂孔26用射砂机射制而成；
所述钢水通道5由镶嵌在下石墨型1和下顶板2上的耐火材料管27构成， 这种耐火材料管是半永久性的。
火车车轮铸件轮辋、踏面的表面直接接触石墨型，并借助于石墨强大 的吸热能力及具有很小热膨胀系数的特点，能够得到尺寸精确的、快速凝 固的轮辋；火车车轮铸件幅板部位接触石墨型上附着的砂衬，设置砂衬的 目的是为了延缓幅板的凝固以使其为在先凝固的轮辋部位提供钢水补缩 通道；在火车车轮轮毂中心设置一个冒口，该冒口提供铸件所有部位凝固 所需的补缩钢水。
铸件在浇注时，将底注浇注机设置于铸模的下部，并将耐火材料浇注 管的下端连接底注浇注机的铸管，然后，底注浇注机的钢水通过耐火材料 浇注管从其底部经过钢水通道进入铸件腔，此时，塞头是开启状态，钢水 逐渐注入并充满冒口后，停止注入钢水，塞杆带动塞头关闭钢水进口；随 后，火车车轮铸件轮辋部位首先凝固，其冷却凝固所造成的体收缩通过火 车车轮铸件幅板部位自行补充。然后，火车车轮铸件幅板部位、轮毂部位 先后凝固，当火车车轮铸件轮毂部位刚刚完全凝固时，上下型开型，然后， 由于有易割冒口片的存在，可将冒口从火车车轮铸件上顺利拔下。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技 术方案的精神和范围。