铸造新技术在高速重载铁路货车上的应用
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雹综述 Ｉｐａ ｉｌ Ｔ ｃＲ ｏ
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Ｐ
Ｉ
一
概述
等机械化程 度较高的生产线 ，与原来广泛采用的震动造 型机相 比提 高了生产效率 ， 造型质量也大幅度提高 。 铸铁 件斜楔广泛采用了铁型覆砂的造型方法。 由于造型质量的 提高， 件的尺寸精度明显提高 ，多年来铸 件最易形 成 铸
旋 转角度等 ，下芯 综合精 度 ≤±０ ５ ． ｍｍ，系统重 复定 ４
艺 ， 枕、侧架 也 已推广使用连续式热处理工艺 。 摇
位精度 ± ． ｍｍ。工艺流程：下芯机器人等待砂芯及 ０１ ５
砂 箱到达工位一视觉系统对砂芯及砂箱进行 定位 一机器 人抓取砂 芯放入 砂箱内一机器人通知 系统输 出下好 芯的 砂箱 一机 器人回到原始位置 ，下芯周期结束 。
８ 铸件检测 ．
为 了保障铁路货车高速重载的安全 ，对铸件检测 技术提出了更高的要求。一方面提 出对铸件产品的检
测 ，￣２０ 年７ １ 实 施的铁标Ｔ ／３０ —２０ 铁 Ｈ０ ５ 月 日 ＢＴ １５ ０ ５ 道货车 铸钢 摇枕 、侧 架磁粉 探伤 ，２ ０ 年运 装货 车 ０７ ［０７３０ ２０ ］１号文 件要求 铁道 货车铸 钢摇枕 、侧架射 线 照相检验技术条件》 、 铁道 货车铸钢 摇枕 、侧架超声 波 探伤技术条件 、 铁道货车铸钢摇枕 、侧架荧光 磁
测量定 位砂芯 和砂箱 在 、ｙ、ｚ方 向的平移 、倾斜 、
Ｃ ， Ｏ 硬化法水 玻璃 砂造 型、呋喃树脂砂造型和Ｖ 法造型
目 重型 笠 垫 箜 丝
ｍ ｅ ａｗｏ ｋｔ ９ ０ ｃ ｍ ｔ ｌ ｒ ｉｑ１ ５ ． ｏ ￣
生 参 加 磊 工热工
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３ 智能下芯技术 ．
下 芯 工序 是 保 证 摇 枕 、 侧架 产 品 质量 的 重 要过 程。长 期以来，摇枕 、侧架制造过程 中依靠人工下芯 ， 不但起 吊装备稳 定性 不能满足高质量产 品的生产要求 ， 而且对操作者的技艺等人为 因素依赖度高 ，因而 过程 质 量 波动较大 。将原来 的人工下芯改造为整体芯机械手 智 能下芯 ，有利于全面提升摇枕 、侧架制造技术水 平，提
号到 １ 、ｌ号 ，增加 了尺 寸和壁 厚 ，并 使用高 牌号材 ６ ７ 料 ：由普碳钢 到Ｂ 钢 ，再 ￣Ｂ 级 钢、ｃ 级 Ｊ Ｉ＋ 级钢 、Ｅ 级钢
等，新材料为低合金钢，可提高铸件的强度和抗疲劳性
能 ；另一方面 不断采用新的铸造技术 ，提高了铸件 的质 量 ，为货车的高速 、重载提供保障。近年 来，这些新的 铸造技 术涉及造 型 、制芯 、下芯 、精炼 、落砂 、热处 理 、强化抛丸及铸件检测等方面。
在 货车重载 方面 ，目前 我 国已经居 于世界 先进行
２ 制芯技术 ．
摇 枕 、侧 架制 芯主要采 用酯 硬化水 玻璃 砂工艺 、
ＣＯ 硬化水玻璃砂工艺 、三乙胺工艺 、Ｐ ｐｓ ｔ ｅ —ｅ酚醛树 脂
列。从２０ 年起 ， ０６ 新造通用货车载重标准已从６ｔ ０提高
￣７ｔ ｊ ｌ０，运煤专用 货车载重８ｔ ０，并研 制开发 了载 重ｌＯ Ｏｔ 的钢铁矿石专用货车 ；对现有 货车 进行 了１０ｍ ｈ ２ｋ ／提速 改造 ， 完成 了我 国铁路货车的升级换 代。过去我 国铁路 货车轴 重长期在２ｔ １ 以下 ，从２０ 年开 始 ，通用货车轴 ０６ 重提高￣２ｔ Ｕ３，重载货车轴重提高￣２ｔ Ｕ５。目前 ，３ｔ ０ 轴重 货车的研制项 目已开始启动 。 随 着轴重 、载重 及速 度的增加 ，对 货车转 向架和 钩缓 等重要部件上的关键件如摇枕、侧架、车钩等提 出 了更高的要求 ，既要保证载重和速度要求 ，又要保证使 用的安全性 。一方面在铸件的设计上 ， 用新 的型号 ， 采
铁路货车关键大部件摇枕、侧架整体芯技术的开发，象 征着中国铁路货车铸钢产品制芯技术已达到世界领先
水 平 。整体芯新 技术使铸件 内腔 砂芯 由６ ２ ～ｌ块组成 变
为一整块 ，采用整体芯形成的摇枕、侧架与车钩铸件内 腔， 可消除传统工艺带来的台阶、 飞边等铸造缺陷， 提高摇
枕、 侧架与车钩 的内腔质量。
二、新技术应用
１造型技术 ．
我 国铁 路货车 摇枕 、侧架 、车钩 等铸 钢件采 用 了
潮 模砂抛 砂造型 、气 冲造型 、酯硬化 水玻 璃砂造 型 、
高生产过程控制水平和产品质量 ，是对摇枕 、侧架下 芯 技 术的重要 改进 。智能机械手 （ 工业机器人 ）本体采 用 六轴旋转关节式设计 ， 器人三维激光扫描定位能精确 机
的传统缺陷——砂 眼大量减少 ，铸件质量明显提 高。
目前 ，在 世界 经济不 景气的 情况下 ，我 国经济得 到快速发展 ，以动车为代表的铁路运输装备的飞速 发展 更是振奋人心 。铁路货车在高速 、重载的发展方向上同 样取得 了 长足 的进步 ，究其原因就是大量采用 了先进的
新技术， 这再次用实践证明：科学技术是第一生产力。
如摇 枕、侧架 由转Ｋ２ ４ 、Ｋ 型到转Ｋ５ 、Ｋ６ ，车钩 由１ 型 ３
砂工艺、呋 喃树 脂 自 硬砂工艺 、聚丙烯酸钠树脂砂工艺 等 。摇 枕 、侧 架和车 钩采 用整体 制芯工 艺 ，主要方法 有 ： 实挤压整体制芯工艺 、盒内挤压锁芯成形工艺 、 震 冷芯盒整体射芯工艺 、 壳芯射芯工艺 、 上下整体芯粘合工 艺 ，以及车钩整体射芯工艺等 。 目前 ，为 了完成 摇枕 、侧架 整体 芯射芯 ，我 国 已 经开发 出最大 重量为２０ ｇ ５ｋ 的射 芯机 ，使用状况 良 。 好
７ 抛丸强化处理 ．
摇枕 、侧 架采 用 强力抛 丸处 理 ，提高 了铸 件的表 面 质量 ，同时在铸件 的表面形成压应力 ，以提高铸件 的 表面强 度，进而提 高铸件的抗疲劳性能 。
４ 精炼技术 ．
随着 对铸件 材 质力 学性能 要求 的提 高 ，原来 的普 碳 钢被 低合金 钢代 替 ，如铁路 货车 摇 枕 、侧 架材 质 由 Ｚ ２ ０ ４ ｏＨ 提高 到Ｂ Ｇ ３ — ５ ￣继 级钢和Ｂ 级 钢 ，车钩 材质 由 ＋ 普碳 钢提高 Ｎｃ 级钢 和Ｅ 级钢 。 由于 材 质要 求的提 高 ，
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概述
等机械化程 度较高的生产线 ，与原来广泛采用的震动造 型机相 比提 高了生产效率 ， 造型质量也大幅度提高 。 铸铁 件斜楔广泛采用了铁型覆砂的造型方法。 由于造型质量的 提高， 件的尺寸精度明显提高 ，多年来铸 件最易形 成 铸
旋 转角度等 ，下芯 综合精 度 ≤±０ ５ ． ｍｍ，系统重 复定 ４
艺 ， 枕、侧架 也 已推广使用连续式热处理工艺 。 摇
位精度 ± ． ｍｍ。工艺流程：下芯机器人等待砂芯及 ０１ ５
砂 箱到达工位一视觉系统对砂芯及砂箱进行 定位 一机器 人抓取砂 芯放入 砂箱内一机器人通知 系统输 出下好 芯的 砂箱 一机 器人回到原始位置 ，下芯周期结束 。
８ 铸件检测 ．
为 了保障铁路货车高速重载的安全 ，对铸件检测 技术提出了更高的要求。一方面提 出对铸件产品的检
测 ，￣２０ 年７ １ 实 施的铁标Ｔ ／３０ —２０ 铁 Ｈ０ ５ 月 日 ＢＴ １５ ０ ５ 道货车 铸钢 摇枕 、侧 架磁粉 探伤 ，２ ０ 年运 装货 车 ０７ ［０７３０ ２０ ］１号文 件要求 铁道 货车铸 钢摇枕 、侧架射 线 照相检验技术条件》 、 铁道 货车铸钢 摇枕 、侧架超声 波 探伤技术条件 、 铁道货车铸钢摇枕 、侧架荧光 磁
测量定 位砂芯 和砂箱 在 、ｙ、ｚ方 向的平移 、倾斜 、
Ｃ ， Ｏ 硬化法水 玻璃 砂造 型、呋喃树脂砂造型和Ｖ 法造型
目 重型 笠 垫 箜 丝
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下 芯 工序 是 保 证 摇 枕 、 侧架 产 品 质量 的 重 要过 程。长 期以来，摇枕 、侧架制造过程 中依靠人工下芯 ， 不但起 吊装备稳 定性 不能满足高质量产 品的生产要求 ， 而且对操作者的技艺等人为 因素依赖度高 ，因而 过程 质 量 波动较大 。将原来 的人工下芯改造为整体芯机械手 智 能下芯 ，有利于全面提升摇枕 、侧架制造技术水 平，提
号到 １ 、ｌ号 ，增加 了尺 寸和壁 厚 ，并 使用高 牌号材 ６ ７ 料 ：由普碳钢 到Ｂ 钢 ，再 ￣Ｂ 级 钢、ｃ 级 Ｊ Ｉ＋ 级钢 、Ｅ 级钢
等，新材料为低合金钢，可提高铸件的强度和抗疲劳性
能 ；另一方面 不断采用新的铸造技术 ，提高了铸件 的质 量 ，为货车的高速 、重载提供保障。近年 来，这些新的 铸造技 术涉及造 型 、制芯 、下芯 、精炼 、落砂 、热处 理 、强化抛丸及铸件检测等方面。
在 货车重载 方面 ，目前 我 国已经居 于世界 先进行
２ 制芯技术 ．
摇 枕 、侧 架制 芯主要采 用酯 硬化水 玻璃 砂工艺 、
ＣＯ 硬化水玻璃砂工艺 、三乙胺工艺 、Ｐ ｐｓ ｔ ｅ —ｅ酚醛树 脂
列。从２０ 年起 ， ０６ 新造通用货车载重标准已从６ｔ ０提高
￣７ｔ ｊ ｌ０，运煤专用 货车载重８ｔ ０，并研 制开发 了载 重ｌＯ Ｏｔ 的钢铁矿石专用货车 ；对现有 货车 进行 了１０ｍ ｈ ２ｋ ／提速 改造 ， 完成 了我 国铁路货车的升级换 代。过去我 国铁路 货车轴 重长期在２ｔ １ 以下 ，从２０ 年开 始 ，通用货车轴 ０６ 重提高￣２ｔ Ｕ３，重载货车轴重提高￣２ｔ Ｕ５。目前 ，３ｔ ０ 轴重 货车的研制项 目已开始启动 。 随 着轴重 、载重 及速 度的增加 ，对 货车转 向架和 钩缓 等重要部件上的关键件如摇枕、侧架、车钩等提 出 了更高的要求 ，既要保证载重和速度要求 ，又要保证使 用的安全性 。一方面在铸件的设计上 ， 用新 的型号 ， 采
铁路货车关键大部件摇枕、侧架整体芯技术的开发，象 征着中国铁路货车铸钢产品制芯技术已达到世界领先
水 平 。整体芯新 技术使铸件 内腔 砂芯 由６ ２ ～ｌ块组成 变
为一整块 ，采用整体芯形成的摇枕、侧架与车钩铸件内 腔， 可消除传统工艺带来的台阶、 飞边等铸造缺陷， 提高摇
枕、 侧架与车钩 的内腔质量。
二、新技术应用
１造型技术 ．
我 国铁 路货车 摇枕 、侧架 、车钩 等铸 钢件采 用 了
潮 模砂抛 砂造型 、气 冲造型 、酯硬化 水玻 璃砂造 型 、
高生产过程控制水平和产品质量 ，是对摇枕 、侧架下 芯 技 术的重要 改进 。智能机械手 （ 工业机器人 ）本体采 用 六轴旋转关节式设计 ， 器人三维激光扫描定位能精确 机
的传统缺陷——砂 眼大量减少 ，铸件质量明显提 高。
目前 ，在 世界 经济不 景气的 情况下 ，我 国经济得 到快速发展 ，以动车为代表的铁路运输装备的飞速 发展 更是振奋人心 。铁路货车在高速 、重载的发展方向上同 样取得 了 长足 的进步 ，究其原因就是大量采用 了先进的
新技术， 这再次用实践证明：科学技术是第一生产力。
如摇 枕、侧架 由转Ｋ２ ４ 、Ｋ 型到转Ｋ５ 、Ｋ６ ，车钩 由１ 型 ３
砂工艺、呋 喃树 脂 自 硬砂工艺 、聚丙烯酸钠树脂砂工艺 等 。摇 枕 、侧 架和车 钩采 用整体 制芯工 艺 ，主要方法 有 ： 实挤压整体制芯工艺 、盒内挤压锁芯成形工艺 、 震 冷芯盒整体射芯工艺 、 壳芯射芯工艺 、 上下整体芯粘合工 艺 ，以及车钩整体射芯工艺等 。 目前 ，为 了完成 摇枕 、侧架 整体 芯射芯 ，我 国 已 经开发 出最大 重量为２０ ｇ ５ｋ 的射 芯机 ，使用状况 良 。 好
７ 抛丸强化处理 ．
摇枕 、侧 架采 用 强力抛 丸处 理 ，提高 了铸 件的表 面 质量 ，同时在铸件 的表面形成压应力 ，以提高铸件 的 表面强 度，进而提 高铸件的抗疲劳性能 。
４ 精炼技术 ．
随着 对铸件 材 质力 学性能 要求 的提 高 ，原来 的普 碳 钢被 低合金 钢代 替 ，如铁路 货车 摇 枕 、侧 架材 质 由 Ｚ ２ ０ ４ ｏＨ 提高 到Ｂ Ｇ ３ — ５ ￣继 级钢和Ｂ 级 钢 ，车钩 材质 由 ＋ 普碳 钢提高 Ｎｃ 级钢 和Ｅ 级钢 。 由于 材 质要 求的提 高 ，