鐵路貨車搖枕側(cè)架鑄造工藝生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

楊志全

（中車齊齊哈爾交通裝備有限公司，齊齊哈爾161000）

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鐵路貨車搖枕側(cè)架鑄造工藝生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

楊志全

（中車齊齊哈爾交通裝備有限公司，齊齊哈爾161000）

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鐵路貨車已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向了搖枕側(cè)架式的鑄造工藝。就目前的鑄造工藝來看，它仍有很多不足的地方。本文結(jié)合目前鐵路貨車搖枕側(cè)架鑄造工藝生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，對現(xiàn)有的鑄造工藝、冶煉技術(shù)和生產(chǎn)過程中質(zhì)量監(jiān)控出現(xiàn)的問題，提出應(yīng)當(dāng)運(yùn)用整體芯、戶外精煉以及更高程度的新工藝技術(shù)，對鐵路貨車搖枕鑄造中的射線探傷、超聲波探傷和運(yùn)用超聲波測厚等新技術(shù)進(jìn)行檢測，以此加強(qiáng)實(shí)施過程中參數(shù)的處理和控制。在整個工藝鑄造過程中，應(yīng)當(dāng)充分把控工藝質(zhì)量過程，只有進(jìn)一步提高搖枕和側(cè)架等的生產(chǎn)質(zhì)量，才能夠保證鐵路的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：鐵路貨車搖枕側(cè)架鑄造工藝

鐵路貨車在機(jī)械業(yè)制造過程中，采用的大部分材料是鋼材，并且占到鑄造總產(chǎn)量的80%左右。搖枕和側(cè)架是鐵路貨車最重要的部件，占據(jù)很大重量。以K6型號的貨車為例，這種類型的貨車，其搖枕和側(cè)架就要占到3240kg；從貨車的整體來看，要占到鋼件總重量的85%。可見，整個貨車的質(zhì)量對它的壽命有著最直接的影響。在生產(chǎn)工藝的要求和規(guī)定中，很多貨車大都是孔形薄壁的結(jié)構(gòu)部件，所以對生產(chǎn)工藝而言要求很高。但是，就我國現(xiàn)在的生產(chǎn)狀況來看，大部分都是流水生產(chǎn)線，流水線也都是批量性的生產(chǎn)過程，所以采用的生產(chǎn)工藝主要有二氧化碳硬化玻璃砂、濕型砂、紙硬化水玻璃紗、V法等主要生產(chǎn)線，相應(yīng)的制芯工藝技術(shù)主要有二氧化碳硬化法和三乙胺法等。

1 搖枕、側(cè)架鑄造工藝的生產(chǎn)歷史

鐵路貨車搖枕側(cè)架鑄造工藝生產(chǎn)歷史悠久，從20世紀(jì)90年代中后期，我國的鐵路貨車搖枕和側(cè)架鑄造技術(shù)水平就已經(jīng)得到了飛速發(fā)展。發(fā)展過程中的鑄造工藝主要有以下幾個方面：

第一，運(yùn)用干法落砂的主要工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水浴清砂工藝；

第二，將普通的碳鋼性材質(zhì)淘汰，取用B級別的鋼材生產(chǎn)搖枕和側(cè)架；

第三，采用燃?xì)鉅t、電爐和爐子內(nèi)的溫度熱處理自動化對正火熱進(jìn)行處理，淘汰傳統(tǒng)的燃煤和使用重油熱處理的爐子；

第四，對于搖枕和側(cè)架兩個重要部位的制造，采用整體濕法磁粉探傷檢查等措施。

2 搖枕、側(cè)架的造型工藝及設(shè)備

（1）CO2硬化水玻璃砂。CO2硬化水玻璃砂的工藝具有很大的優(yōu)點(diǎn)，不僅設(shè)備簡單，而且價格相對低廉，污染程度也較低。最開始的時候，它就被廣泛應(yīng)用到鐵路貨車搖枕側(cè)架的鑄造等方面，這是鋼件生產(chǎn)很重要的工藝。比如，原株洲的車輛廠和眉山的車輛廠等，在最早的投廠生產(chǎn)過程中就已經(jīng)采用了搖枕和側(cè)架的生產(chǎn)工藝。但是，經(jīng)過長期的經(jīng)驗(yàn)可以了解到，CO2硬化水玻璃砂很難讓舊砂再次運(yùn)用，并且其潰散性也較差。如果采用水爆或者水浴清砂工藝去鑄造，就會很容易造成搖枕和側(cè)架的裂紋，同時也帶來了水污染的問題。

對于CO2硬化水玻璃砂這種工藝來講，其造型設(shè)備主要有氣動震實(shí)造型。這些設(shè)備不僅需要很強(qiáng)的勞動強(qiáng)度，生產(chǎn)率也極度低下，其生產(chǎn)環(huán)節(jié)也已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的鐵路貨車市場對熱枕和側(cè)架的生產(chǎn)需求。現(xiàn)在很多的貨車制造廠已經(jīng)不斷在進(jìn)行技術(shù)改造，如銅陵車輛廠放棄了CO2硬化水玻璃砂這種工藝，逐漸采用粘土濕型的工藝生產(chǎn)貨車的搖枕和側(cè)架。

（2）濕型砂。濕型砂主要是由原砂、膨潤土和煤粉等物質(zhì)組成，材料來源十分廣泛，且相比其他材料價格更低，同時濕型砂也不需要專門的烘干，可以直接澆上金屬液體。對于濕型砂的造型，主要有以下幾種類型：震實(shí)造型、高壓型、射壓型和氣沖型。這幾種類型都是最近幾年國內(nèi)引入的常用靜壓造型。生產(chǎn)上大都采用造型機(jī)和輔助設(shè)備型，并且能夠做到批量性生產(chǎn)。

濕型砂相對于CO2硬化水玻璃砂這種類型來講，應(yīng)用更加廣泛，且在鐵路貨車的制造中也常被應(yīng)用。比如，在齊齊哈爾的鐵路廠就經(jīng)常采用濕型砂去鑄造鋼件并做鉤尾框，搖枕、側(cè)架等也被許多車輛廠應(yīng)用到鑄造工藝中。

（3）酯硬化水玻璃砂。酯硬化水玻璃砂是在濕型砂基礎(chǔ)上制作的有機(jī)酯去做硬化劑。所謂的水玻璃就是一種硅酸鈉，它的生產(chǎn)成本更加低廉，操作起來更方便，對環(huán)境污染性也較小，在應(yīng)用能源方面也更加節(jié)省。從20世紀(jì)50年代開始，我國就已經(jīng)將酯硬化水玻璃砂逐漸引入到我國的鑄造行業(yè)，尤其是在鑄造鋼件中得到了廣泛運(yùn)用，且有日漸擴(kuò)大的趨勢。可見，它的應(yīng)用發(fā)展前景十分可觀。

但是，隨著這種工藝應(yīng)用的范圍不斷擴(kuò)大，水玻璃紗也不斷呈現(xiàn)出一些缺點(diǎn)。最主要的不足是，仍然采用傳統(tǒng)的二氧化碳硬化工藝，其水玻璃的本身并沒有得到充分發(fā)揮，水玻璃中加入的量相對較高，所以最終導(dǎo)致芯砂的潰散性較差。就目前的生產(chǎn)狀況來看，我國采用水玻璃生產(chǎn)的鐵路貨車廠比較多，但是水玻璃的成分很復(fù)雜，很多廠家缺乏一定的檢測手段。就近幾年的發(fā)展來看，我國正在對水玻璃的組成進(jìn)行更加深入的探究，并采用活性的金屬離子對水玻璃進(jìn)行一定的改變，以此降低它的粘性，增加硅砂的包覆力，也能夠大大改善大型芯的硬透性，才能大幅度提高水玻璃本身的內(nèi)聚程度。

（4）V法。V法鑄造就是負(fù)壓造型或者真空密封的造型，其中的原理就是運(yùn)用我們常見的塑料薄膜這種常見的物質(zhì)來密封砂箱，憑借其內(nèi)部的真空泵抽出內(nèi)部的多余空氣，對造型造成一定的外部壓力，使得干砂能夠變得更加緊實(shí)，也能夠形成我們所需要的那種形狀。運(yùn)用V法鑄造工藝生產(chǎn)的搖枕和側(cè)架能夠讓鑄造的部件變得更加光滑，尺寸也更加準(zhǔn)確。鐵路貨車搖枕側(cè)架所利用的鋼架密度都很大，其模具與砂箱的使用壽命也更長。V法相比其他幾種鑄造方式而言，固體廢棄物相對更少，在節(jié)能減排方面更能符合國內(nèi)的環(huán)境要求，在國內(nèi)外的鐵路貨車機(jī)械配件中也都有廣泛應(yīng)用。

3 搖枕側(cè)架鑄造工藝中存在的主要問題及解決措施

（1）減少裂紋和砂巖等傾向性的缺陷。當(dāng)前，搖枕側(cè)架鑄造工藝生產(chǎn)過程中仍有很多問題，其中最大的一個問題就是裂紋和砂眼等缺陷的傾向性很明顯。搖枕和側(cè)架的內(nèi)部由很多層的泥芯組成，工人在實(shí)施工程過程中很容易對搖枕、側(cè)架的生產(chǎn)產(chǎn)生人為影響，在泥芯段、層與層之間的結(jié)合處也會發(fā)生不同程度的錯位。這不僅是鑄件發(fā)生披縫、臺階、局部掉砂和多肉等問題的關(guān)鍵，還會導(dǎo)致鑄件的內(nèi)腔精度降低。這些部件在生產(chǎn)過程中，用肉眼是很難發(fā)現(xiàn)問題的，就算是發(fā)現(xiàn)了問題也不容易被修復(fù)和改善。其中，有些泥芯如果對接不齊的話，就會很容易引起壁厚突變和芯子組合不密貼而產(chǎn)生臺階、披縫等情況，進(jìn)而也會造成鑄件產(chǎn)生裂紋和砂眼等情況。所以，在施工過程中應(yīng)當(dāng)注意減少裂紋和砂巖等傾向性的缺陷問題，才能保證工藝制造的完善。

（2）控制冶煉工藝。雖然鐵路貨車搖枕側(cè)架鑄造工藝在我國歷史已久，但是仍有很多工廠在冶煉工藝和冶煉過程中缺乏一定的質(zhì)量監(jiān)控和控制。這就導(dǎo)致鑄造過程鋼水中的夾雜物等級和氧氣含量都變高，也很容易造成鑄件的缺陷性和焊修方面的缺陷。比如，縮孔、熱裂紋以及氣孔等情況都比較多，非金屬夾雜物嚴(yán)重破壞了金屬基體的連續(xù)性。冶煉工藝控制不佳是鑄造工藝出現(xiàn)問題的關(guān)鍵。冶煉工藝的控制需要工藝人員不斷挖掘和完善，減少鑄件的缺陷性。

（3）完善造型工藝。造型工藝雖然是鐵路貨車搖枕側(cè)架的外部鑄造部分，但是也應(yīng)當(dāng)注意造型工藝。因?yàn)樵煨凸に嚨木?xì)性也會對鐵路貨車搖枕側(cè)架產(chǎn)生重要影響。搖枕、側(cè)架重要受力的A、B部位并非評定區(qū)熱節(jié)處存在著縮孔等問題，對于其他并不是關(guān)鍵部位的熱節(jié)處來講，縮孔現(xiàn)象也普遍存在，更嚴(yán)重的甚至引起了縮裂性的紋路。

（4）材質(zhì)需要得到進(jìn)一步改善。由于國內(nèi)生產(chǎn)的局限性，相比國外來講，在快速運(yùn)輸和重載等方面依然有差距。所以，我國鐵路貨車應(yīng)當(dāng)積極借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，對搖枕、側(cè)架等采用質(zhì)量更好的材質(zhì)，強(qiáng)度儲備也應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步得到提高。在眾多因素和操作質(zhì)量的影響下，搖枕、側(cè)架在組合情況下很難達(dá)到100萬次和20萬次的疲勞測試，有的搖枕和側(cè)架甚至出現(xiàn)過早破裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響鐵路的運(yùn)輸安全。

4 結(jié)語

總而言之，鐵路貨車搖枕側(cè)架應(yīng)當(dāng)采用更加先進(jìn)的措施強(qiáng)化設(shè)備處理技術(shù)，使得搖枕、側(cè)架在處理后能夠增強(qiáng)表面的承受力，進(jìn)一步提高疲勞性能，這樣也能夠顯著提升鑄件的質(zhì)量。通過鑄造工藝的不斷改善，搖枕、側(cè)架等制造水平和產(chǎn)品質(zhì)量能夠得到大幅度提升，搖枕、側(cè)架使用起來也將更加可靠。我國搖枕、側(cè)架制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量要想在短期內(nèi)達(dá)到世界領(lǐng)先水平所采取的矩陣式戰(zhàn)略聯(lián)結(jié)的管理創(chuàng)新成就，必須不斷加強(qiáng)工藝參數(shù)的控制，嚴(yán)格工藝紀(jì)律和過程質(zhì)量控制，進(jìn)一步提高搖枕、側(cè)架的產(chǎn)品質(zhì)量，確保鐵路運(yùn)輸行車安全。搖枕、側(cè)架是鐵路貨車十分重要的部件，它不但涉及轉(zhuǎn)向架的性能，而且關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩Ｒ虼耍瑩u枕、側(cè)架的制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量一直受到各國鐵路主管部門以及制造和運(yùn)營商的高度重視，成為鐵路貨車行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

［1］孫晶.鐵路貨車用B～+鋼壁厚與組織致密度及力學(xué)性能關(guān)系的研究［D］.大連：大連交通大學(xué)，2010.

［2］劉運(yùn)兵.貨車轉(zhuǎn)向架搖枕鑄造過程數(shù)值模擬研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2011.

［3］于百庫.PROCAST在澳車轉(zhuǎn)向架上的應(yīng)用［D］.哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2005.

［4］劉勝田.呋喃樹脂砂生產(chǎn)薄壁箱體鑄鋼件的實(shí)踐與研究［D］.哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2005.

［5］何瑩.30t軸重貨車轉(zhuǎn)向架側(cè)架疲勞壽命及斷裂安全性評價［D］.北京：北京交通大學(xué)，2009.

［6］尹買云.重載貨車副構(gòu)架徑向轉(zhuǎn)向架研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2013.

［7］吳永錄.貨車轉(zhuǎn)向架搖枕、側(cè)架生產(chǎn)現(xiàn)狀及改進(jìn)建議［J］.機(jī)車車輛工藝，2008，（3）：47-48.

Railway Truck Bolster and Side Frame Casting Production Situation and Development Trend of Technology

YANG Zhiquan
（Qiqihaer Zhongche transportation equipment Co., Ltd, Qiqihaer 161000）

Abstract:With the continuous development of China's economy, railway freight has gradually turned to bolster and side frame castingbook=149,ebook=156process, casting process on the current point of view, there are still many deficiencies, this paper combined with the current railway truck bolster and side frame casting technological problem in the production of casting and smelting technology. The production process and quality control of the existing problems, put forward should use the whole core, outdoor refining and new technology new materials of high degree and new technology to detect the thickness of new techniques such as X-ray detector, ultrasonic flaw detection and application of ultrasonic casting rolling pillow for railway freight cars, in order to deal with and strengthen the control parameters in the process of implementation. In the whole process of the casting process should be fully control the process quality, only further improve the bolster and side frame of the production quality to ensure the safe operation of the railway.

Key words:railway truck,bolster and side frame, casting process