V法铸造工艺生产铸钢摇枕和侧架

1.铸钢摇枕、侧架结构特点

铸钢摇枕、侧架属于典型的薄壁箱体类铸件，以国内通用的k6型转向架为例，摇枕平均壁厚24mm，侧架平均壁厚18mm；最大轮廓尺寸：摇枕2429mm×508mm×427mm，侧架2386mm×440mm×631mm；铸件采用B+级钢材质，其材料牌号为ZG25MnNiCr。

图13-68 V法铸造桥壳过程

a）覆薄膜 b）喷涂料 c）低温加热干燥 d）干燥后的涂层 e）填砂 f）下砂芯 g）浇注后涂料壳剥离良好 h）清砂后的桥壳铸件表面光洁

图13-69 桥壳半自动V法铸造生产线

图13-70 V法铸造生产工艺流程

k6型转向架摇枕、侧架（见图13-71和图13-72）的结构特点是内腔复杂、轮廓尺寸较大、壁厚较小、各相邻平面壁厚差异较大、相交处形成热节、热节比较分散，故浇注时铸件温度场不均匀，很难形成顺序凝固和同时凝固，铸件内部密实度不容易保证。

图13-71 k6摇枕三维图

图13-72 k6侧架三维图

2.铸造工艺方案的确定

根据产品的结构特点，选择机械造型平做平浇的工艺方案，采用两箱造型，一箱一件。铸型采用V法造型工艺在单机上生产，砂芯采用酯硬化水玻璃砂在制芯线上生产。采用5t碱性电弧炉冶炼钢液并采用10t底注式钢液包浇注，铸件在浇注场地落砂后采用抛丸机对铸件内外表面进行清理。

3.主要材料性能指标(www.xing528.com)

（1）型砂 型砂采用粒度70/140目和40/70目的精选砂，有的厂家选择通辽的浮选砂，粒度40～140目，SiO₂含量（质量分数）不小于96%，酸耗值不大于5mL，含水量（质量分数）不大于0.2%，含泥量（质量分数）不得大于0.2%。

（2）涂料 采用醇基锆英粉涂料（与塑料薄膜要有良好的附着性），涂料密度1.65～1.75g/cm³，ZrO₂含量（质量分数）≥65%，发气量<17mL/g。

（3）塑料薄膜 薄膜密度0.93～0.94g/cm³，软化点80℃，断裂点强度≥18MPa，断裂伸长率≥650%，面膜厚度0.12mm，背膜厚度0.08mm。

4.浇注系统设计

设计明冒口作为补缩和V法造型浇注时真空连接通道，采用底注式钢包对铸件进行浇注，钢液包浇注口选择ф60mm，以利于浇注时钢液快速充满型腔，减少铸型长时间处于钢液辐射热的作用而导致各种缺陷。

按照浇注孔截面积确定内浇道、横浇道和直浇道的总截面积，比例关系为F_孔:F_内:F_横:F_直=1:2:1.8:2。按照上述比例设计各浇道结构和尺寸。

5.主要工艺参数

为获得较好的砂型紧实度，砂型真空度设为6kPa以内（有的厂家设为4～4.5kPa）。为使铸件得到良好补缩，减轻铸件热裂纹倾向性，改善铸型的散热条件和收缩阻碍，减轻铸件热裂纹倾向性，浇注温度控制在1570～1590℃。浇注时间：侧架小于25s，摇枕小于30s。有的厂家在浇注后10min撤除真空，浇注后4h落砂。

6.工艺过程和铸件质量评价

实践表明，V法造型生产的摇枕、侧架表面质量较高，铸件轮廓清晰，铸件尺寸精度高（公差等级可以达到CT7～CT8），表面光洁（铸件表面粗糙度可以达到12.5～50μm），铸件的内在质量、理化性能和致密度等能够满足铁道部的各项技术标准。

铸件表面未发现肉眼可见裂纹，经整体荧光探伤机检查，铸件表面毛细裂纹缺陷较少，证明该工艺方法热裂纹倾向性较低。经解剖和X射线探伤检查，铸件密实度优良，远远优于普通砂型铸造生产的铸件。由于型砂无任何黏结剂，浇注后解除真空后型砂自行散落，铸件落砂、清理简单。造型过程由于没有配砂、硬化等普通砂型铸造的过程，覆膜和紧实依靠工装设备完成，因此造型方法简便，容易掌握。

7.经济分析

某公司对已应用过的几种工艺的造型辅料消耗成本、电能消耗成本及冷铁消耗成本所形成的总成本进行了比较分析，结果见表13-40。由表13-40可见，V法工艺成本较低。

表13-40 每吨铸件综合变动成本 （单位：元）