专利名称：牵引销铸造模型箱以及牵引销铸造工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种铸造模型箱以及牵引销铸造工艺方法，特别是一种牵引销铸造模 型箱以及牵引销铸造工艺方法，能够避免牵引销出现缩孔缩松问题。
背景技术：
随着科技水平的提高，机车作为一种现代化工业生产的运输工具，其发展也是日 新月异，特别是近些年来，机车技术的发展速度更是突飞猛进，并且与人们的日常生活、出 行的关系也是越来越密切，机车运输所涉及的领域越来越广，同时也就对机车的运行安全、 运行速度、运行寿命、运行成本等多方面的技术指标有了越来越高的要求。以和谐电3机车(简称HXD!3)为例，其是代表新一代科技水平的机车产品，具有更 快的运行速度、更好的稳定性以及各种更加先进的功能，为了实现上述的特性并保证机车 的正常运行，对构成机车的零部件的质量和精度都有非常高的要求，传统的工艺制造方法 已显得不能完全适应，其中牵引销部件为机车的重要受力部件，其在铸造工艺上反应出的 问题就比较突出。现有的牵引销铸造工艺中常采用普通冒口，并根据普通冒口的性能进行 分析计算，来设计沙箱模型、设置冒口的布局并确定相应的浇注位置和浇注方式，但是采用 普通的冒口进行补缩，为了达到预期的效果，所需冒口的模数往往较大，在实际铸造时消耗 的金属液量较大，不利于降低成本，另外就是补缩效率低，补缩效果不好，常常在铸件上出 现缩松缩孔的问题，使产品的强度质量得不到保证，严重时还会对机车的正常运行造成安 ^^^ 急 ^^ ο另外，如上所述，采用普通的冒口，相应的沙箱模型、浇注位置的设计以及冒口的 分布设置也并不能达到最佳的效果，如图1所示，其为一种现有的牵引销铸造模型箱示意 图，如图所示，该模型包括上模箱1’和下模箱2’，成形铸件的型腔3’基本整体位于下模箱 2’内部，对应牵引销的形状，型腔3’具有平板部31’和凸起部32’，平板部31’朝向上方，而 凸起部32’朝向下方，上模箱1’为吊胎，其也具有一个突出的部分，当上下模箱合箱时，该 突出部与型腔3’的凸起部32’相配合。冒口 4’设于上型箱1’内部并位于平板部31’的 上方，浇注位置(即内浇道)从平板部31’的一端水平进入型腔3’，如上所述构成的现有铸 造模型。上述结构出了冒口本身补缩效率不足的缺陷之外，结构本身在凸起部没有设置冒 口，造成凸起部的补缩效果较差，再加上补缩通道不畅通，很容易造成缩孔缩松的问题；另 外，平板部朝上而凸起部朝下的结构设计也不利于控制铸件的成型质量品质。综上所述，现有的牵引销铸造工艺之中还存在着较多的缺陷，本设计人深觉应当 有一种好的办法来解决上述的技术问题，凭借其多年的相关研发设计经验以及丰富的专业 知识，经过大量的分析计算以及试验，提出了本发明的牵引销铸造模型箱以及牵引销铸造 工艺方法的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种牵引销铸造模型箱，使用了保温发热冒口，通过合理的设计型腔以及浇注系统，能避免铸件产生缩孔缩松的问题，提升牵引销的质量。本发明的另一目的在于提供一种牵引销铸造工艺方法，能够有效避免铸件产品产 生缩孔缩松的问题，提高铸件产品的质量，解决上述现有技术中存在的各种问题。为了实现上述目的，本发明提供了一种牵引销铸造模型箱，包括上模箱，其内部 设有第一保温发热冒口以及多个第二保温发热冒口 ；下模箱；型腔，包括平板部和凸起部， 所述平板部设于所述下模箱内，所述凸起部设于所述上模箱内，其中，第一保温发热冒口设 于所述凸起部上方，而所述多个第二保温发热冒口对应位于所述平板部的上方，当所述上 模箱和下模箱合箱时，所述多个第二保温发热冒口均勻分布于所述平板部上方；砂芯，包括 砂芯平板部和砂芯凸起部，当所述上模箱和下模箱合箱时，所述砂芯置于所述型腔内，所述 砂芯平板部置于所述型腔平板部内，所述砂芯凸起部容置于所述型腔凸起部内，所述砂芯 凸起部的顶部为矿砂部；直浇道，设于所述上模箱内，并在所述上模箱顶面形成一直浇道 口 ；横浇道，设于所述下模箱内，所述横浇道设于所述型腔的一侧，当所述上模箱和下模箱 合箱时，所述横浇道和所述直浇道相连通；内浇道，连通所述横浇道和型腔，所述内浇道一 端连通于所述型腔平板部的一侧端面，另一端连通于所述横浇道。上述的牵引销铸造模型箱，其中，所述第二保温发热冒口设有四个，且所述四个第 二保温发热冒口均勻对称的设置于所述型腔凸起部的两侧。上述的牵引销铸造模型箱，其中，所述第一保温发热冒口以及第二保温发热冒口 均设有相应的排气孔。上述的牵引销铸造模型箱，其中，所述砂芯平板部部分的嵌入所述下模箱的砂型 中，且所述砂芯平板部与所述下模箱砂型之间的间隙用密封件封堵。上述的牵引销铸造模型箱，其中，所述密封件采用石棉绳。上述的牵引销铸造模型箱，其中，所述直浇道竖直设置，所述横浇道及内浇道水平 设置，所述内浇道设有两段，所述两段内浇道平行，且对称的设置于其所连通的平板部31 侧端面中线的两侧。上述的牵弓I销铸造模型箱，其中，所述直浇道口设有耐火砖管，所述直浇道与所述 横浇道的相交部设有耐火砖片。上述的牵引销铸造模型箱，其中，所述矿砂部为铁铬矿砂。为了实现上述目的，本发明还提供了一种牵引销铸造工艺方法，该牵引销铸造工 艺方法包括制作上述的牵引销铸造模型箱的步骤，该制作铸造模型箱的步骤进一步包括: 根据设计图样制作上模箱和下模箱，并制作型腔，所述型腔包括平板部和凸起部，将所述平 板部设于所述下模箱内，将所述凸起部设于所述上模箱内；在所述上模箱中设置第一保温 发热冒口及多个第二保温发热冒口，使所述第一保温发热冒口设置于所述型腔凸起部的上 方，而使所述多个第二保温发热冒口对应位于所述型腔平板部的上方，当所述上模箱和下 模箱合箱时，所述多个第二保温发热冒口均勻分布于所述平板部上方；制备砂芯，使所述 砂芯具有一砂芯平板部和一砂芯凸起部，将所述砂芯平板部置于所述型腔平板部内，当所 述上模箱和下模箱合箱时，所述砂芯凸起部容置于所述型腔凸起部内，所述砂芯凸起部的 顶部设置有矿砂部；设置浇注系统，在所述上模箱内开设直浇道，在所述下模箱内开设横浇 道，使所述横浇道设于所述型腔的一侧，当所述上模箱和下模箱合箱时，所述横浇道和所述 直浇道相连通，设置内浇道，使其一端连通于所述型腔平板部的一侧端面，而另一端连通于所述横浇道。上述的牵引销铸造工艺方法，其中，所述第二保温发热冒口设有四个，且将所述四 个第二保温发热冒口均勻对称的设置于所述型腔凸起部的两侧。上述的牵引销铸造工艺方法，其中，将所述砂芯平板部部分的嵌入所述下模箱的 砂型中，且将所述砂芯平板部与所述下模箱砂型之间的间隙用密封件封堵。上述的牵引销铸造工艺方法，其中，所述直浇道竖直设置，所述横浇道及内浇道水 平设置，所述内浇道设有两段，所述两段内浇道平行，且对称的设置于其所连通的平板部31 侧端面中线的两侧。上述的牵引销铸造工艺方法，其中，所述牵引销铸造工艺方法还包括浇注步骤， 控制浇注温度< 1580°C，浇满后再点浇两到三次；落砂整理，开箱取出铸件并切割浇冒口 以及飞边毛刺；进行抛丸整理打磨以及磁粉探伤检查。由上述可知，本发明的牵引销铸造工艺方法具有以下的优点及特点1、本发明的牵引销铸造模型箱以及牵引销铸造工艺方法采用了保温发热冒口，能 够有效的提高冒口的补缩效率，使之满足牵引销铸造的补缩效率要求，获得较好的补缩效 果，有效的避免铸件上缩孔、缩松、裂纹等缺陷的产生，提高了铸件的质量水平。2、本发明的牵引销铸造模型箱以及牵引销铸造工艺方法通过合理的设计浇注模 型、浇注系统以及保温发热冒口的设置位置，例如将型腔的凸起部设置朝上，而将平板部设 置朝向下方；在铸件的凸起部使用规格较大的保温发热冒口，而在铸件的平板部使用规格 较小的保温发热冒口等等；以及对称的设置多条内浇道等等，能够在保证补缩效率的前提 下，节约金属液量，降低制造成本，另一方面能够整体的改善铸件的质量品质，提高工艺成 品率，从而提高生产效率。3、本发明的牵引销铸造模型箱以及牵引销铸造工艺方法通过系统的分析计算，选 用合适的保温发热冒口以及各项参数，并结合使用不同规格的保温发热冒口，合理的设置 浇注模型各部分的尺寸，严格控制浇注过程的各种技术指标，从而能否获得高质量的铸件 产品，并且整个工艺制造过程操作简洁，通用性强，能够较容易的在生产实践中进行实施。
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。图1为一种现有的牵引销铸造模型箱示意图；图2为本发明牵引销铸造模型箱示意图；图3为本发明牵引销铸造模型箱上模箱示意图；图4为本发明牵引销铸造模型箱下模箱示意图；图5为本发明牵引销铸造模型箱砂芯示意图；图6A、图6B及图6C分别为本发明所制造的牵引销的主视图、侧视图和仰视图；图7为本发明牵引销铸造工艺方法的铸造工艺示意图。附图标记说明1，上模箱2，下模箱3，型腔6
31，平板部32，凸起部4，冒口100铸造模型箱1上模箱2下模箱3 型腔31平板部32凸起部41第一保温发热冒口42第二保温发热冒口5 砂芯51砂芯平板部52砂芯凸起部53矿砂部6直浇道7横浇道8内浇道9密封件
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照
本发 明的具体实施方式
。本发明的技术方案虽是以HXD3的牵引销铸造为优选实施例来进行说 明，但其并不对本发明实质的技术方案构成任何限制，本领域的相关技术人员也可进一步 讲本发明的技术方案应用到相似的零部件的生产或者相似的技术领域中。请参考图2，为本发明牵引销铸造模型箱示意图，如图所示，本发明牵引销铸造工 艺方法的铸造模型箱100主要包括上模箱1、下模箱2，成形铸件的型腔3由上模箱1和下 模箱2内的容置空间所共同组成，型腔3对应所铸造的牵引销的形状(结合参考图6A、图 6B和图6C，其分别为本发明所制造的牵引销的主视图、侧视图和仰视图)，型腔3包括有平 板部31和凸起部32。请结合参考图3和图4，其分别为本发明牵引销铸造模型箱上模箱示 意图和下模箱示意图，本发明的模型箱内为并列设置有两个型腔的形式，以便一次浇注能 够生产出两个牵引销铸件，但并不以此构成任何限制，在其他的优选实施例中，也可设计为 在模型箱内部仅有一个型腔的形式。如图所示，型腔3的平板部31基本位于下模箱2内， 而凸起部32则位于上模箱1内，从而在上模箱1和下模箱2相互组合时，凸起部32朝向上 方，而平板部31朝向下方。保温发热冒口设置于上模箱1内型腔3的上部，其中，保温发热冒口分为两种规 格，第一保温发热冒口 41设有一个，其设置位置是设于上述的凸起部32上方，主要用于对 牵引销的凸起部位进行补缩，由于牵引销的凸起部位金属厚度较厚，所以需要更高效率的 补缩作用，因而采用的第一保温发热冒口 41规格较大，并且优选为设置于凸起部32的正上方，以达到最佳的补缩效果；第二保温发热冒口 42设有四个，其均勻对称的设置于上模箱1 内部的凸起部32的两侧，并对应位于下模箱2内部的平板部31的上方，如图3所示，当上 模箱1和下模箱2合箱时，第二保温发热冒口 42将均布于平板部31的上方，以便对牵引销 的平板部31进行补缩，将第二保温发热冒口 42均勻分布也是为了实现对牵引销平板部进 行均勻的补缩作用，以保证较高的铸件品质。各保温发热冒口均设有相应的排气孔。请结合参考图5和图2，其中图5为本发明牵引销铸造模型箱砂芯示意图，如图所 示，砂芯5也具有一砂芯平板部51以及一砂芯凸起部52，砂芯平板部51置于型腔3的平板 部31内并部分的嵌入下模箱2的砂型中，且砂芯平板部51与砂型之间的间隙设置有石棉 绳等密封件9，借助石棉绳此类密封件将砂芯平板部51与砂型之间的间隙堵实，以避免跑 漏钢水。砂芯凸起部52容置于型腔3的凸起部32内，砂芯凸起部52与型腔凸起部32的 外形基本相同并且相配合的套设，砂芯凸起部52的顶部为特殊矿砂部53，通过特殊矿砂的 自身性质来提升铸件的品质，在本实施例中，特殊矿砂部53使用的为铁铬矿砂，以辅助冷 却铸件，并可提高铸件的强度。请在结合参考图2、图3及图4，在上模箱1中开设有直浇道6，直浇道竖直设置， 在上模箱1顶面形成的直浇道口设有耐火砖管，以适应高温的液态金属，直浇道6 —直通向 设于下模箱2内的横浇道7，横浇道7设置于型腔3的一侧，水平设置，直浇道6与横浇道 7的相交部设有耐火砖片，以防止高温的液态金属破坏砂型和浇道，内浇道8连通型腔3与 横浇道7，内浇道8水平设置，其一端连通横浇道7，另一端连通型腔3平板部31的一侧端 面，优选的，在型腔3和横浇道7之间设有两段内浇道8，两段内浇道8平行水平设置，且对 称的设置于所连通的平板部31侧端面中线的两侧(如图4所示)，如上述设置的浇注系统 能够良好的导流金属液，配合液态金属的冷却性质，使铸件成型更加健全完整，能获得较高 质量水平的牵引销。下面请参考图7，为发明牵引销铸造工艺方法的铸造工艺示意图，并结合参考上述 各图来说明本发明的牵引销铸造工艺方法，本发明的牵引销铸造工艺方法主要包括下述步 骤首先，根据铸件产品的外形或者图样来设计铸造模型箱毛坯设计图样，图6A至图 6C所示为本发明所制造的牵引销铸件的外形图，根据图中所示的牵引销的外形以及实际中 各个部位的尺寸等，来设计铸造模型箱图样(如图2所示)，使设计出的图样能够满足生产 制造的需求。同时，根据要制造的铸件以及尺寸、强度要求进行系统的分析计算，包括保温 发热冒口尺寸规格、设置位置及补缩效率的计算、铸造收缩率的确定、浇注位置及分型面的 确定、浇注系统的设计计算等等，此类计算应为本领域技术人员所熟知，故在此不再赘述。之后，按照所设计出的铸造模型箱图样来制作铸造模型箱，也就是制作上述的本 发明的铸造模型箱，按照所要制造的牵引销的大小规格选择所需要的砂箱，在上模箱1和 下模箱2内分别制作容置空间，以便在合箱时形成型腔3，其中在上模箱1中形成的为型腔 3的凸起部32，在下模箱2种形成的为型腔3的平板部31。在上模箱1中设置保温发热冒口，其中第一保温发热冒口 41设置于凸起部32 的上方，主要用于对牵引销的凸起部位进行补缩，而第二保温发热冒口 42设置有四个，其 对位于平板部31的上方，四个第二保温发热冒口 42均勻对称的设置于凸起部32的两 侧，以便实现对牵引销平板部进行均勻的补缩作用。各保温发热冒口均设置相应的排气8孔。本实施例中，根据所要制造的牵引销的尺寸，选择采用的第一保温发热冒口 41规格为 Φ 200 X 200，而第二保温发热冒口 42选用的规格为10/13。制备砂芯5，使砂芯5也具有一砂芯平板部51以及一砂芯凸起部52，与型腔3具有 相配合的形状，如图2所示，砂芯凸起部52的顶部为特殊矿砂部53，通过特殊矿砂的自身性 质来提升铸件的品质，在本实施例中，特殊矿砂部53使用的为铁铬矿砂，以辅助冷却铸件， 并可提高铸件的强度。当砂芯5下入型腔3并合箱时，使砂芯平板部51置于型腔3的平板 部31内并部分的嵌入下模箱2的砂型中，砂芯平板部51与下模箱2砂型之间的间隙用石 棉绳此类密封件9堵实，以避免跑漏钢水，而砂芯凸起部52则相配合的套设于型腔凸起部 32内部。设置浇注系统，如图2、图3、图4所示，在上模箱1中开设直浇道6，为了适应高温 的液态金属，可在直浇道口设置耐火砖管。在下模箱2内设置横浇道7，横浇道7位于型腔 3的一侧，水平设置，直浇道6与横浇道7相交，为防止高温的液态金属破坏砂型和浇道，可 在直浇道6与横浇道7的相交部设置耐火砖片。在横浇道7和型腔3之间设置内浇道8，以 连通横浇道7和型腔3。本实施例中，在横浇道7和型腔3之间设有两条内浇道8，两条内 浇道8平行水平设置，其连通于型腔3平板部31的一侧端面，且两条内浇道8对称的设置 于所连通的平板部31侧端面中线的两侧，以提高浇注质量。铸造模型箱制备完毕之后，合箱并检查砂型紧固件是否打紧，以及是否存在偏箱 问题，若无问题，则可开始浇注，控制浇注温度彡1580°C，钢水包眼距浇口杯的距离力求在 100至200mm之间，浇注过程应避免断流(发生炮火时例外)，较佳的掌握慢快慢的原则，浇 满后稍停，再点浇两到三次。浇注完毕，落砂整理，铸件浇注后7小时方可开箱，并掌握先浇先开的原则，之后 切割浇冒口以及飞边毛刺等等。最后，进行后续的抛丸整理打磨以及磁粉探伤检查程序，并将铸件修整后交检。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均 应属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种牵引销铸造模型箱，其特征在于，所述牵引销铸造模型箱包括 上模箱，其内部设有第一保温发热冒口以及多个第二保温发热冒口 ； 下模箱；型腔，包括平板部和凸起部，所述平板部设于所述下模箱内，所述凸起部设于所述上模 箱内，其中，第一保温发热冒口设于所述凸起部上方，而所述多个第二保温发热冒口对应位 于所述平板部的上方，当所述上模箱和下模箱合箱时，所述多个第二保温发热冒口均勻分 布于所述平板部上方；砂芯，包括砂芯平板部和砂芯凸起部，当所述上模箱和下模箱合箱时，所述砂芯置于所 述型腔内，所述砂芯平板部置于所述型腔平板部内，所述砂芯凸起部容置于所述型腔凸起 部内，所述砂芯凸起部的顶部为矿砂部；直浇道，设于所述上模箱内，并在所述上模箱顶面形成一直浇道口 ； 横浇道，设于所述下模箱内，所述横浇道设于所述型腔的一侧，当所述上模箱和下模箱 合箱时，所述横浇道和所述直浇道相连通；内浇道，连通所述横浇道和型腔，所述内浇道一端连通于所述型腔平板部的一侧端面， 另一端连通于所述横浇道。
2.根据权利要求1所述的牵引销铸造模型箱，其特征在于，所述第二保温发热冒口设 有四个，且所述四个第二保温发热冒口均勻对称的设置于所述型腔凸起部的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的牵弓I销铸造模型箱，其特征在于，所述第一保温发热冒口 以及第二保温发热冒口均设有相应的排气孔。
4.根据权利要求1所述的牵引销铸造模型箱，其特征在于，所述砂芯平板部部分的嵌 入所述下模箱的砂型中，且所述砂芯平板部与所述下模箱砂型之间的间隙用密封件封堵。
5.根据权利要求4所述的牵引销铸造模型箱，其特征在于，所述密封件采用石棉绳。
6.根据权利要求1所述的牵引销铸造模型箱，其特征在于，所述直浇道竖直设置，所述 横浇道及内浇道水平设置，所述内浇道设有两段，所述两段内浇道平行，且对称的设置于其 所连通的平板部31侧端面中线的两侧。
7.根据权利要求1或6所述的牵弓I销铸造模型箱，其特征在于，所述直浇道口设有耐火 砖管，所述直浇道与所述横浇道的相交部设有耐火砖片。
8.根据权利要求1所述的牵引销铸造模型箱，其特征在于，所述矿砂部为铁铬矿砂。
9.一种牵引销铸造工艺方法，其特征在于，所述牵引销铸造工艺方法包括制作权利要 求1所述的牵引销铸造模型箱的步骤，该制作铸造模型箱的步骤进一步包括根据设计图样制作上模箱和下模箱，并制作型腔，所述型腔包括平板部和凸起部，将所 述平板部设于所述下模箱内，将所述凸起部设于所述上模箱内；在所述上模箱中设置第一保温发热冒口及多个第二保温发热冒口，使所述第一保温发 热冒口设置于所述型腔凸起部的上方，而使所述多个第二保温发热冒口对应位于所述型腔 平板部的上方，当所述上模箱和下模箱合箱时，所述多个第二保温发热冒口均勻分布于所 述平板部上方；制备砂芯，使所述砂芯具有一砂芯平板部和一砂芯凸起部，将所述砂芯平板部置于所 述型腔平板部内，所述上模箱和下模箱合箱时，所述砂芯凸起部容置于所述型腔凸起部内， 所述砂芯凸起部的顶部设置有矿砂部；设置浇注系统，在所述上模箱内开设直浇道，在所述下模箱内开设横浇道，使所述横浇 道设于所述型腔的一侧，当所述上模箱和下模箱合箱时，所述横浇道和所述直浇道相连通， 设置内浇道，使其一端连通于所述型腔平板部的一侧端面，而另一端连通于所述横浇道。
10.根据权利要求9所述的牵引销铸造工艺方法，其特征在于，所述第二保温发热冒口 设有四个，且将所述四个第二保温发热冒口均勻对称的设置于所述型腔凸起部的两侧。
11.根据权利要求9所述的牵引销铸造工艺方法，其特征在于，将所述砂芯平板部部分 的嵌入所述下模箱的砂型中，且将所述砂芯平板部与所述下模箱砂型之间的间隙用密封件 封堵。
12.根据权利要求9所述的牵引销铸造工艺方法，其特征在于，所述直浇道竖直设置， 所述横浇道及内浇道水平设置，所述内浇道设有两段，所述两段内浇道平行，且对称的设置 于其所连通的平板部31侧端面中线的两侧。
13.根据权利要求9所述的牵引销铸造工艺方法，其特征在于，所述牵引销铸造工艺方 法还包括浇注步骤，控制浇注温度< 1580°C，浇满后再点浇两到三次；落砂整理，开箱取出铸件并切割浇冒口以及飞边毛刺；进行抛丸整理打磨以及磁粉探伤检查。
全文摘要
本发明公开了一种牵引销铸造模型箱以及牵引销铸造工艺方法，其中牵引销铸造模型箱包括上模箱，其内部设有第一保温发热冒口及多个第二保温发热冒口；下模箱；型腔，包括平板部和凸起部，平板部设于下模箱内，凸起部设于上模箱内，第一保温发热冒口设于凸起部上方，第二保温发热冒口对应位于平板部的上方；砂芯，包括砂芯平板部和砂芯凸起部，砂芯平板部置于型腔平板部内，砂芯凸起部容置于型腔凸起部内，砂芯凸起部的顶部为矿砂部；直浇道，设于所述上模箱内；横浇道连通直浇道，其设于下模箱内，横浇道设于型腔的一侧；内浇道，一端连通于型腔平板部的一侧端面，另一端连通于横浇道，由上述结构可有效避免牵引销缩孔缩松问题，提高铸件质量。
文档编号B22C9/22GK102039379SQ20091018057
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者刘水, 韩秀红 申请人:中国北车集团大同电力机车有限责任公司