梳子型高錳鋼轍叉鑄造工藝開發(fā)

劉崇智

（中鐵山橋集團(tuán)有限公司，河北秦皇島 066205）

梳子型高錳鋼轍叉鑄造工藝開發(fā)

劉崇智

（中鐵山橋集團(tuán)有限公司，河北秦皇島 066205）

青島梳子型道岔是我國(guó)第一組梳子型道岔，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。梳子型道岔是用于地鐵車輛進(jìn)出各條停車線的一種特殊道岔，由于道岔布置相對(duì)集中，能夠大規(guī)模節(jié)約用地。應(yīng)用在站場(chǎng)內(nèi)，能夠提高站場(chǎng)布置的靈活性。采用貫通式布置，可以大大提高車場(chǎng)調(diào)車效率。

青島現(xiàn)代有軌電車；梳子型道岔；高錳鋼轍叉；車場(chǎng)調(diào)車效率

0 前言

高錳鋼整鑄轍叉是鐵路、地鐵等有軌工務(wù)設(shè)備中的重要部件，在使用過程中要承受重復(fù)發(fā)生的壓力、沖擊力、振動(dòng)力等交變載荷的作用，其品質(zhì)的好壞直接影響著有軌交通運(yùn)輸?shù)陌踩托熊囁俣取?/p>

2014年10月份，中鐵山橋集團(tuán)有限公司首次設(shè)計(jì)梳子型道岔，其中高錳鋼叉心部位分為梳子型復(fù)合轍叉一（長(zhǎng)、短）、梳子型復(fù)合轍叉二、梳子型轍叉基座、梳子型轍叉尖軌、單開轍叉。本次任務(wù)時(shí)間短任務(wù)重，對(duì)高錳鋼轍叉的鑄造工藝制定有較大難度。組裝圖見圖1。

圖1 梳子型道岔組裝圖

1 梳子型復(fù)合轍叉一工藝制定

梳子型復(fù)合轍叉設(shè)計(jì)初期為一根前段單軌頭尾部三軌頭轍叉，長(zhǎng)度7 644 mm，鑄鋼車間的V法造型由于工裝問題無(wú)法采用。采用普法造型，由于趾端細(xì)窄跟端粗寬，水爆清砂及熱處理前吊運(yùn)過程中易造成斷裂，建議將其分成兩部分，采用栓接拼裝。改進(jìn)后復(fù)合轍叉一為長(zhǎng)、短兩種。長(zhǎng)型比短型長(zhǎng)出1 033 mm標(biāo)準(zhǔn)軌，模型制作兩套較為浪費(fèi)，制作過程中采用一模兩用。制作一個(gè)短型模型，標(biāo)準(zhǔn)軌部位采用拼裝模型制作，定位在軌底采用木條栓扣連接固定。造型過程中在50斷面處添置冷鐵，細(xì)化基體組織，防止縮孔縮松，減少使用過程中發(fā)生心軌剝落掉塊現(xiàn)象。

2 梳子型復(fù)合轍叉二工藝制定

復(fù)合轍叉二為尾部，該轍叉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有三條工作邊組成且趾跟端五條端頭長(zhǎng)短不一，開口尺寸復(fù)雜，調(diào)直難度很大，如何保證開口是一個(gè)難題。同時(shí)因?yàn)槿龡l工作邊交叉導(dǎo)致有三個(gè)實(shí)際尖端，且工作邊中有兩條為曲邊，如何保證實(shí)際尖端之間的尺寸與工作邊曲率是一個(gè)難題，如何保證轍叉內(nèi)部品質(zhì)，冒口的放置位置也是一個(gè)難題，如放置位置不當(dāng)，鑄件開箱水爆時(shí)就會(huì)產(chǎn)生斷裂或裂紋缺陷。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，寬度超寬，采用整體背槽芯盒或吊芯造型各有利弊，整體芯盒造型可以保證配合尺寸的精準(zhǔn)度，但是對(duì)模型取基準(zhǔn)線及制作有很大困難，同時(shí)對(duì)工裝要求更多。采用吊芯造型方法模型制作方便，對(duì)工裝要求也低，但是難以保證相關(guān)配合尺寸。通過長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)推敲論證采取了整體背槽大芯盒的工藝方案。在模型制作過程中基準(zhǔn)線的選取方案有兩種，其中方案一在模型劃線制作過程中較為簡(jiǎn)單，方案二需要大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，考慮砂箱、平臺(tái)等工裝尺寸及現(xiàn)場(chǎng)造型方便等原因，選取第二方案為最終方案（圖2）。

圖2 梳子型復(fù)合轍叉工藝方案

在造型過程中，三個(gè)理論尖端50斷面及交叉處、翼軌局部添置冷鐵，冒口設(shè)置一個(gè)，避免冒口過多造成水爆過程中產(chǎn)生裂紋或斷裂。趾端兩條腿長(zhǎng)短不齊，且一條為雙軌頭形式，放電切割端頭無(wú)法一次成型，采用擋砂板形式趾端澆注，避免放電切割。跟端為三條腿，調(diào)直難度大，調(diào)直過程中無(wú)法保證三條腿的相關(guān)尺寸，采用開口較小的跟端添加拉筋，保證開口尺寸，調(diào)直完成后切除拉筋，打磨。

圖3 工人造型現(xiàn)場(chǎng)壓泥

由于產(chǎn)品長(zhǎng)度不均無(wú)法采用正常放電切割機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)度切割，采用擋砂板軌頭導(dǎo)入式澆注系統(tǒng)，避免放電切割長(zhǎng)度。選用軌頭導(dǎo)入式澆注系統(tǒng)代替軌腰式導(dǎo)入可加寬澆注通道的同時(shí)避免軌頭局部出現(xiàn)縮松缺陷，并且軌頭式導(dǎo)入為底注式澆注，對(duì)鑄件的品質(zhì)有所提升。

圖4 實(shí)物測(cè)量

3 梳子型轍叉基座工藝制定

梳子型轍叉基座部分結(jié)構(gòu)為凹形開口結(jié)構(gòu)，鑄造過程中由于收縮應(yīng)力影響易產(chǎn)生變形，后期調(diào)直難度較大，采用在凹形開口位置每600 mm處設(shè)置拉筋處理，保證開口尺寸，見圖5。

圖5 設(shè)置拉筋

澆口設(shè)置在跟端澆注，跟端采用吊芯處理，空槽采用分段拼裝芯，保證空槽內(nèi)局部排水槽尺寸。

基座跟端為一條直腿一條為曲線，曲線度為R25 681.5 mm。曲邊輪緣槽最窄處為26 mm，最寬處30 mm。由于機(jī)加工刀具無(wú)法進(jìn)行機(jī)加工，需要鑄造保證尺寸。模型制作初期設(shè)計(jì)方案有兩種，方案一為模型制作過程中取消曲邊處護(hù)軌，單獨(dú)鑄造護(hù)軌，待機(jī)加工后焊接護(hù)軌，此方案缺點(diǎn)在于焊接處外觀品質(zhì)差，護(hù)軌強(qiáng)度低，優(yōu)點(diǎn)在于可以確保尺寸要求。方案二為整鑄式，通過鑄造工藝保證曲率及輪緣槽初期尺寸，機(jī)加工后期尺寸靠砂輪打磨找齊，此方案可以保證基座完整性但對(duì)于鑄造工藝的制定存在較大難度。經(jīng)過考慮后，采用方案二整鑄式，在軌頂面合理排放冷鐵且對(duì)工作邊加工補(bǔ)貼量進(jìn)行慎重選擇。

圖6 基座跟端工藝方案

基座空槽根部軌墻兩側(cè)有定位孔，此孔需鑄造出來(lái)，采用爬芯處理，可以保證孔的定位及造型方便。

圖7 基座空槽根部軌墻兩側(cè)定位孔

4 梳子型轍叉尖軌工藝制定

梳子型轍叉尖軌類似于以前大連、長(zhǎng)春等地的有軌電車形式，在工藝制定上相對(duì)比較簡(jiǎn)單，澆口設(shè)置在跟端，尖端及曲邊合理布置冷鐵。難點(diǎn)在于前后兩個(gè)定位孔的設(shè)置及尺寸控制。生產(chǎn)過程中需注意尖軌跟端的臺(tái)階凸臺(tái)，火焰切割澆口時(shí)避免切割錯(cuò)誤。

圖8 梳子型轍叉尖軌工藝

5 梳子型單開轍叉工藝制定

梳子型單開轍叉鑄造工藝為本組高錳鋼轍叉中最簡(jiǎn)單的一個(gè)，采用高錳鋼轍叉通常鑄造工藝制作，跟端為澆注段，實(shí)際尖端處布置冒口，軌頂面合理均勻布置冷鐵，保證鑄件品質(zhì)。

6 表面品質(zhì)保證

由于青島梳子型轍叉為國(guó)內(nèi)首次制作，對(duì)表面品質(zhì)要求較高，普法造型表面品質(zhì)較差，常存在麻坑、粘砂等鑄造缺陷。為提高集團(tuán)公司高錳鋼轍叉外觀品質(zhì)，本次生產(chǎn)過程考慮成本等因素，采用新工藝方法，即橄欖石砂與石灰石砂混合造型，橄欖石砂做為面砂使用，可以抱著產(chǎn)品的外觀品質(zhì)接近酯硬化造型產(chǎn)品，且生產(chǎn)成本低于酯硬化造型。新工藝的難點(diǎn)在于橄欖石砂與石灰石砂的混合處的粘結(jié)，需要合理調(diào)整橄欖石砂水玻璃加入量及通碳硬化時(shí)間。

造型過程中需在型腔細(xì)窄、耳板等處涂刷有機(jī)酯可以有效防止褶皺等缺陷出現(xiàn)。

圖9 梳子型道岔

7 結(jié)語(yǔ)

2014年12月完成了青島梳子型道岔廠內(nèi)試鋪，相關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)及專家到我集團(tuán)公司進(jìn)行了認(rèn)證。通過本次梳子型道岔的生產(chǎn)制造，提高了集團(tuán)公司的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是對(duì)于一些場(chǎng)地緊張的城市，梳子型道岔的研發(fā)，可以大大緩解土地資源壓力。

Comb type casting process development of high manganese steel frog

LIU ChongZhi
（China Railway Shanhaiguan Bridge Group Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066205, Hebei,China）

Qingdao comb type turnout is the fi rst group of comb type switch in our country. The utility model relates to a comb type switch, which is a special switch used for subway vehicles entering and leaving the parking lines. Application in the station, can improve the fl exibility of the station layout. The through type arrangement, can greatly improve the effi ciency of shunting yard.

qingdao modern tram;comb type switch;high manganese steel frog;dreven shunting effi ciency

TG242；

B；

1006-9658（2017）04-0056-03

10.3969/j.issn.1006-9658.2017.04.016

2017-02-10

稿件編號(hào):1702-1666

劉崇智(1987—），男，工程師,主要從事車間技術(shù)改造和鑄造工藝開發(fā)等方面工作.