專利名稱：用于鑄造火車車輪的砂芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種砂芯，特別是一種用于鑄造火車車輪形成車輪輪轂 孔的石少芯。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有鑄鋼車輪澆注主要有兩種工藝方法 一種是重力澆注方案，另一種 是低壓底鑄式澆注方案。所謂重力澆注，就澆注來(lái)說(shuō)與通常鑄造生產(chǎn)的澆注方法沒(méi)什么不同，所 不同的是根據(jù)車輪的特點(diǎn)，在澆注系統(tǒng)方面有所區(qū)別，簡(jiǎn)單的說(shuō)，重力洗注 的澆包采用傳統(tǒng)的底注澆包(也有采用茶壺澆包的)，中間輪轂直接作澆口， 冒口下部放雨淋芯作為雨淋澆口，雨淋芯的中間是直徑較大的孔，作為冒口 的補(bǔ)縮通道，澆注時(shí)該通道上蓋一個(gè)芯子作蓋子一一浮芯，澆注結(jié)束后浮芯 自動(dòng)浮起，補(bǔ)縮通道打開(kāi)，輪轂孔鑄出，由中芯形成，中芯上設(shè)補(bǔ)縮通道。 為了實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固，鑄型采用石墨來(lái)增強(qiáng)冷卻效果，鑄件的壁厚是不 均勻的，在澆注的遠(yuǎn)端——輪輞部位是一個(gè)巨大的環(huán)形熱節(jié)，輪輞部位鑄型 直接由石墨形成，使此處鋼水以盡量快的速度冷卻。實(shí)際生產(chǎn)表明，該重力澆注法具有澆注設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本和設(shè)備投資 相對(duì)較少等優(yōu)點(diǎn)，但也存在廢品率較高等缺陷，具體體現(xiàn)在(1) 該方案在澆注時(shí)澆包水口與鑄型的澆口杯之間有較大一段距離，澆 注時(shí)鋼水接觸大量的空氣，會(huì)產(chǎn)生吸氣和二次氧化產(chǎn)生氧化夾雜物，對(duì)火車 車輪這種對(duì)夾雜物和機(jī)械性能要求非常嚴(yán)格零件，就有可能對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生 決定性的影響；(2) 該方案的澆注系統(tǒng)由冒口 (直接從冒口澆注)、雨淋芯、浮芯、中 芯組成，這些澆注系統(tǒng)組件均有樹(shù)脂砂或水玻璃砂制成，澆注時(shí)鋼水對(duì)他們會(huì)有較嚴(yán)重的沖刷現(xiàn)象，極有可能形成鑄件內(nèi)部夾砂缺陷。通過(guò)上述分析可見(jiàn)，現(xiàn)有鑄造方法的重力澆注方案澆注時(shí)，澆包水口 與鑄型的內(nèi)澆口杯之間距離較大，鋼水與空氣接觸時(shí)間長(zhǎng)，易造成鋼水吸 氣和鋼水二次氧化產(chǎn)生氧化夾雜物，污染鋼水，從而影響鑄件質(zhì)量。此外， 澆注系統(tǒng)組件均由樹(shù)脂石少或水玻璃妙、制成，澆注時(shí)鋼水對(duì)澆注系統(tǒng)的沖刷 使鑄件內(nèi)部可能夾砂，進(jìn)一步影響鑄件質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)工藝穩(wěn)定時(shí)，采用該方案鑄造火車車^^的平均廢品率在10%左右。低壓底鑄澆注方案與重力澆注方案不一樣，其全部零件表面均由石墨形 成，只有冒口部分由砂襯形成，其輻板也不4故補(bǔ)縮通道用，輪轂有輪轂的冒 口，輪輞有輪輞的冒口。在低壓底鑄澆注方案中，每個(gè)鑄型上都帶一個(gè)塞桿 機(jī)構(gòu)，澆注前處于打開(kāi)狀態(tài)。澆注時(shí)，鑄型下部有通道與低壓澆注機(jī)構(gòu)連通， 然后低壓澆注系統(tǒng)內(nèi)部加壓，鋼水液面通過(guò)制定通道上升，進(jìn)入鑄型，很快 鑄型充滿后，鑄型上的塞桿機(jī)構(gòu)堵住底注澆口，然后低壓澆注系統(tǒng)內(nèi)部減壓， 澆注管內(nèi)鋼水液面下降，鑄型與低壓澆注系統(tǒng)脫離，完成澆注。實(shí)際生產(chǎn)表明，該低壓底鑄式澆注方案存在設(shè)備投資大、工藝出品率較低以及生產(chǎn)成本高等缺陷，具體體現(xiàn)在(1) 該澆注方案需要的設(shè)備復(fù)雜和維護(hù)成本大，投資和維護(hù)難度較大；(2) 由于采用全石墨型鑄造，鑄件輪轂和輪輞需要分別補(bǔ)縮，工藝出品 率相對(duì)較低；(3) 每個(gè)鑄型設(shè)有一套塞桿水口系統(tǒng)，成本較高；(4) 輪輞部位設(shè)冒口并且設(shè)在不加工表面上，增加了打磨難度。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于鑄造火車車輪的砂芯，有效解決現(xiàn) 有技術(shù)澆注時(shí)鋼水易污染、對(duì)澆注系統(tǒng)沖刷大影響鑄件質(zhì)量等技術(shù)缺陷。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種用于鑄造火車車輪的砂芯，包括用于形成火車車輪輪轂孔的中芯本體，所述中芯本體內(nèi)埋有耐火 度、抗沖刷能力高于所述中芯本體的內(nèi)澆口。所述中芯本體下部為下芯頭，上部設(shè)置支撐柱，支撐柱上端形成支撐 柱頂面，在所述的支撐柱和所述的中芯本體之間設(shè)置有冒口補(bǔ)襯。所述內(nèi)澆口的內(nèi)部為近球形空腔，所述近J求形空腔的上部設(shè)置鋼水進(jìn)口 ，每側(cè)設(shè)置至少一個(gè)與所述鋼水進(jìn)口的軸線呈30° ~70°夾角的鋼水出口。 所述中芯本體為耐火骨料和粘結(jié)劑混合物制品，所述內(nèi)澆口為耐火材料制 O口 e本實(shí)用新型通過(guò)將制備好的內(nèi)澆口埋進(jìn)中芯本體內(nèi)部，鋼水通過(guò)內(nèi)澆 口可直接進(jìn)入鑄型，減少了鋼水與空氣直接接觸的時(shí)間，從而減少了鋼水 的吸氣和二次氧化夾雜物的生成，降低鋼水的污染；同時(shí)，用耐火材料制 成內(nèi)澆口，有效消除了澆注過(guò)程中由于鋼水對(duì)澆注系統(tǒng)的沖刷給鑄件質(zhì)量 帶來(lái)的不良影響。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖l為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型內(nèi)澆口的結(jié)構(gòu)示意圖 附圖標(biāo)記說(shuō)明l一中芯本體； 4-支撐柱； 31 —近球型空腔； 34 —底部；2 —下芯頭；5 —支撐柱頂面；32 —鋼水進(jìn)口 ；35 —鋼水進(jìn)口頂面；3—內(nèi)澆口 ； 6—冒口補(bǔ)襯； 33 —鋼水出口 36—夾角。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，砂芯包括中芯本體l, 中芯本體1內(nèi)埋有內(nèi)澆口 3。中芯本體1與內(nèi)澆口 3連為一體。中芯本體1主要由耐火骨料與粘結(jié)劑混合制成，還可以加入一些輔助材料。其中，所述的耐火骨料可為石英砂，但不限于石英砂；所述的粘結(jié) 劑可為樹(shù)脂，但不限于樹(shù)脂。內(nèi)澆口 3由耐火材料制成，可采用高溫?zé)频姆椒ㄖ苽?，但不限于此?所述的耐火材料與制備中芯本體1采用的所述耐火骨料和粘結(jié)劑材料比 較，具有更好的耐火度、高溫強(qiáng)度和耐鋼水沖刷性能。因而，內(nèi)澆口 3的 耐火度、抗鋼水沖刷能力明顯高于中芯本體1。中芯本體l的下部為下芯頭2，上部設(shè)置有支撐柱4，支撐柱4上端形 成支撐柱頂面5，在支撐柱4和中芯本體1之間設(shè)置有冒口補(bǔ)襯6。中芯 本體1用于包裹內(nèi)澆口3，形成火車車輪輪轂孔；下芯頭2用于將中芯與 下砂襯定位連接；支撐柱4用于支撐雨淋芯；支撐柱頂面5與雨淋芯直接 接觸。圖2為本實(shí)用新型內(nèi)澆口的結(jié)構(gòu)示意圖。內(nèi)澆口 3的內(nèi)部為近球形空腔 31，近球形空腔31的上部設(shè)置鋼水進(jìn)口 32，近球形空腔31沿中心軸線對(duì) 稱設(shè)置兩個(gè)鋼水出口 33,鋼水出口 33的軸線向上傾斜，其軸線與所述鋼 水進(jìn)口 32的中心軸線的夾角36的角度為30-70°,該夾角36的角度也可 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)。鋼水進(jìn)口 32與鋼水出口 33的形狀和面積，可根 據(jù)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常兩個(gè)鋼水出口 33的截面積之和大于鋼水進(jìn)口 32的截面積。內(nèi)澆口 3的底部34邊沿比鋼水出口 32的外沿稍大一些，具 有緩沖鋼水沖刷的作用。鋼水進(jìn)口 32上端形成鋼水進(jìn)口頂面35，當(dāng)內(nèi)澆 口 3埋入中芯本體1內(nèi)時(shí)，鋼水進(jìn)口頂面35與冒口補(bǔ)襯6的底部位于同 一平面。澆注時(shí)，鋼水從內(nèi)澆口 3的鋼水進(jìn)口 32進(jìn)入近球形空腔31,分成兩股 鋼水，從內(nèi)澆口 3的兩個(gè)鋼水出口 33進(jìn)入鑄型，澆注過(guò)程中，液壓升降臺(tái)自 動(dòng)下降，保持鋼水液面與內(nèi)澆口 3的鋼水進(jìn)口 32的相對(duì)高度不變，直至澆注 結(jié)束。由于澆注過(guò)程中，鋼水經(jīng)砂芯內(nèi)埋的內(nèi)澆口 3直接進(jìn)入鑄型，沒(méi)有與空氣接觸，有效減少了鋼水的吸氣和二次氧化夾雜物的生成，降低鋼水的污染；同時(shí)，內(nèi)澆口 3是采用耐火材料制備的，因而有效消除了澆注過(guò)程中 由于鋼水對(duì)澆注系統(tǒng)的沖刷給鑄件質(zhì)量帶來(lái)的不良影響，有利于提高鑄件 質(zhì)量。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非 對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修 改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使 相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1. 一種用于鑄造火車車輪的砂芯，包括用于形成火車車輪輪轂孔的中芯本體，其特征在于所述中芯本體內(nèi)埋有耐火度、抗沖刷能力高于所述中芯本體的內(nèi)澆口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于鑄造火車車輪的砂芯，其特征在于所 述內(nèi)澆口的內(nèi)部為近球形空腔，所述近球形空腔的上部設(shè)置鋼水進(jìn)口，設(shè)置 至少兩個(gè)與所述鋼水進(jìn)口的軸線呈30° ~70°夾角的鋼水出口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于鑄造火車車輪的砂芯，其特征在于所 述中芯本體下部為下芯頭，上部設(shè)置支撐柱，支撐柱上端形成支撐柱頂面， 在所述的支撐柱和所述的中芯本體之間設(shè)置有冒口補(bǔ)襯。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于鑄造火車車輪的砂芯，包括用于形成火車車輪輪轂孔的中芯本體，所述中芯本體內(nèi)埋有耐火度、抗沖刷能力高于所述中芯本體的內(nèi)澆口。本實(shí)用新型通過(guò)將制備好的內(nèi)澆口埋進(jìn)中芯本體內(nèi)部，鋼水通過(guò)內(nèi)澆口可直接進(jìn)入鑄型，減少了鋼水與空氣直接接觸的時(shí)間，從而減少了鋼水的吸氣和二次氧化夾雜物的生成，降低鋼水的污染；同時(shí)，用耐火材料制成內(nèi)澆口，有效消除了澆注過(guò)程中由于鋼水對(duì)澆注系統(tǒng)的沖刷給鑄件質(zhì)量帶來(lái)的不良影響。
文檔編號(hào)B22C9/22GK201102057SQ200720091339
公開(kāi)日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者付順利, 平向紅, 黃毅春 申請(qǐng)人:天瑞集團(tuán)鑄造有限公司