一种具有改良的冒口布置的铸造物体的方法技术

本发明专利技术提供了一种铸造物体的方法，所述物体通常是一种列车车轮。一种具有一个上型箱和一个下型箱的石墨模具，要求在上型箱中具有多个冒口开口，通过在初始冷却过程中，允许钢水经过所述冒口开口，向下连续注入到所述铸造列车车轮的型腔中，来保证所述铸造列车车轮的准确的尺寸精度。所述冒口开口以一种精确的方式衬有一种改良的绝热材料，这样，增加了在所述石墨上型箱中的一个机加工的冒口开口和插在所述冒口开口中的一个心轴之间的绝热材料。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铸造物体的方法，并且更加特别的是，涉及一种使用改良的冒口(riser)布置铸造列车车轮(railroad wheels)的方法。
技术介绍
用于制造铸钢列车车轮的优选的方法是一种底部压力铸造的铸造操作，其中，受压钢水被向上注入到一种机加工的石墨模具中。因此，所述模具被由从底部向上的钢水填满。这种底部压力铸造操作消除了许多与传统的在铸造操作中将钢水从顶部注入模具相关联的问题，比如飞溅和注入不足。在列车车轮的底部压力铸造中，当所述模具的上半部/上型箱与所述模具的下半部/下型箱相分离时，根据所述列车车轮的直径大小，所述列车车轮的顶部正面通常具有6至14个凸起部分，或者从所述列车车轮的板状部分向上延伸的冒口。从靠近轮缘的所述列车车轮的板状部分向上延伸的这些冒口，被设计用作保存额外的金属，所述额外的金属被认为在浇注之后的所述列车车轮的冷却和凝固过程中需要向下注入所述模具中。这里有用于钢质列车车轮的孔隙率的可接受的多个标准，设计充足的冒口数量，以及相应的，用于在所述列车车轮的冷却和凝固过程中向下注入所述模具中的充足的金属体积时，都必须遵守所述标准。在一个机加工的石墨模具中，所述石墨以一种方式从所述钢水中吸收热量，使得所述钢水在与所述石墨相接处的外表面可以相当快速的冷却和凝固。由于在浇注之后很快就能够将所述上下型箱快速相互分离，从而使得所述列车车轮可以被正常的冷却或者在其制造过程中进行热固化，这样可以获得一种很高的列车车轮生产率。由于所述石墨模具可以从所述钢水中快速吸收热量，现在的实践是排列所述冒口，所述冒口加工在由酚醛树脂型砂混合物制成的所述模具的上型箱中。这种型砂使用一种批量混合操作进行预混合，所述操作要求加热所述型砂来溶解所述树脂。这种树脂型砂被注入到所述冒口中，使得各个冒口被填满。所述模具的上型箱已经被预先加热，并且使用一种固化加热垫来加热填充到所述上型箱的冒口中的树脂型砂。所述热量对一层型砂进行固化，使得每个冒口都被覆盖上一层型砂衬里。如果需要的话，可以重复这种冒口衬里操作。然后将多余的型砂倒出，在所述列车车轮界面的底部留下一个具有浇道口的空心冒口。在使用硅砂和热定型酚醛树脂的当前冒口实践中，每个冒口的衬里具有一层厚度约为0.375英寸的型砂。每个衬里冒口的剩余直径大约为4.250英寸，平均高度大约为7.5英寸。然而，难以精确地控制所述冒口型砂层的厚度，并且相应的，难以使得每个模具都具有相同的总的冒口容积。对于一种典型的具有13个冒口的36英寸直径的列车车轮来说，在所有冒口中的金属的容积之和大约相当于一个铸造完成的列车车轮重量的32.5％。为了保证尺寸精度，并且使得铸造完成的所述铸造列车车轮的孔隙度相当于或者低于一种工业标准；考虑到所述树脂型砂衬里的冒口的绝热性能，以及在所述冒口中需要一些钢水来保持一定时间的液态；这些体积的金属是必须的。此外，由于给每个冒口做衬里需要一定量的型砂，所以每个冒口总共需要大约2.0磅的型砂。给冒口做衬里以及在一种机加工的石墨模具中底部压力铸造列车车轮的这种现存的方法，要求大量体积的型砂，其中，对于一个具有13个冒口的36英寸直径的列车车轮来说，首先需要相当于大约130磅的型砂填充所有冒口。人们迫切需要通过使用用作冒口衬里的改良的绝热材料来降低所述型砂的用量，所述绝热材料使得每个冒口中需要更少的熔融钢水，但是仍然能够使得所述熔融钢水保持足够长时间的熔融状态，来获得需要的尺寸精度以及所述铸造列车车轮的孔隙度。人们同样需要通过消除一种树脂覆砂的使用，来去除型砂固化以及树脂混合的操作。人们同样需要减少必须用于冒口衬里操作的时间量。使用如上文所描述的所述酚醛树脂覆砂的所述衬里过程，包括加热过程和换衬里过程，每个上型箱需要花费大约3分钟。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种使用改良的冒口布置铸造列车车轮的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种改良的铸造列车车轮的方法，所述方法使用一种机加工的石墨模具进行底部压力铸造操作，其中，每个冒口具有一种改良的绝热材料的衬里。在钢质列车车轮的所述底部压力铸造中使用的所述石墨模具，包括一个顶部/上型箱以及一个底部/下型箱。当进行装配时，所述上下型箱提供一种模具，用于容纳通过位于所述下型箱的所述底部中心的内浇口注入的钢水。根据所述列车车轮的尺寸，所述上型箱的顶部包括多个冒口，典型的是6至14个；所述列车车轮的直径尺寸可以从28英寸变化到42英寸。在根据本专利技术对冒口设置衬里时，典型的是，所述上型箱是倒置的；这样每个冒口的开口顶部将面向下。然而，必须理解的是，本专利技术可以设置为使上型箱这样取向，即每个冒口的开口顶部面向上。每个冒口最通常的是一个机加工的圆柱形开口。将一个心轴向下插入每个冒口中，或者是对应于所述上型箱中的每个冒口，插入一个具有多个心轴的板，这样一个心轴进入每个冒口的面向上的每个开口底部中。此外，所述心轴自身包括一个圆柱形装置，所述装置具有一个小于每个冒口开口的直径的外表面。在每个心轴的外表面和每个机加工的冒口开口的内表面或者内壁之间，形成一个具有一个精确的需要的厚度的圆柱形空间。在每个冒口开口的面向上的底部，布置了一个入口套筒。每个入口套筒可以是一个独立的入口套筒，或者是多个保持在一个吹砂板上的多个入口套筒，这样所述入口套筒的数量对应于所述上型箱中的冒口开口的数量。然后，通过所述入口，将一种具有特定的挑选的性能的绝热材料向下注入到位于每个心轴和冒口开口之间的圆柱形空间中，所述绝热材料典型的是具有硅砂四倍的绝热值。这种绝热材料的一种选择是Exactherm STL 210和Exactherm G220，并以Exactcast I 101和Exactcast II 202树脂覆盖，所述材料都可以从Ashland ChemicalCompany购买。同样，在每个冒口开口的面向上的底部设置有一种绝热材料层，用来形成一层绝热材料，在所述绝热材料层上是每个冒口开口的底部。在每个这样的底部衬里中形成一个直径较小的浇道口。然后，使用所述入口套筒将空气以一种相反的方式排出。然后通过每个入口注入一种固化剂(curing agent)，通常是一种气体催化剂的形式，比如从Ashland Chemical Company购买的Isocure 700；这样所述固化剂将与所述绝热材料相接触。所述固化剂使得所述绝热材料定型而形成一个绝热层，所述绝热层具有与每个冒口开口的侧面或者底部的精确需要的厚度相接近的尺寸精度。由于每个冒口衬里的精确厚度以及每个冒口衬里的减小了的直径，所以用于冒口衬里的绝热材料的需要量减少到大约1.4磅。在所述固化剂注入完成的时候，需要抽出残留的固化剂，特别是如果它以一种气体催化剂的形式存在的时候。然后，抽出所述入口套筒以及所述心轴。这样就留下绝热材料衬里的冒口开口具有一个精确的需要的厚度，从而使得所述钢水保持足够长时间的熔融状态，来保证通过所述冒口的正确的连续注入。这样可以保证所述铸造钢质列车车轮的尺寸精度和合适的孔隙度。需要理解的是，本专利技术可以使用一种与所述绝热材料进行预混合的固化剂来实施，这样可以避免对所述固化剂注入的需要。附图说明图1是所述使用一种具有上下型箱的石墨模具的一个底部压力铸造装置的横截图。图2是显示所述机加工的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造列车车轮的方法，包括以下步骤：设置一种具有一个上型箱和一个下型箱的石墨模具，在所述上型箱中设置多个冒口开口，每个冒口开口具有一个内表面，将一个心轴插入到所述冒口开口中，所述心轴具有一个外表面，在所述心 轴的所述外表面和所述冒口开口的内表面之间注入一种绝热材料，注入一种固化剂，来与所述绝热材料相接触并且对所述绝热材料进行固化，从而在所述冒口开口的内表面上形成一层固化过的绝热材料，将所述上型箱和所述下型箱装配成一个完整的石墨模 具，将钢水浇注到所述完整的石墨模具中来铸造一种列车车轮。

【技术特征摘要】
1.一种铸造列车车轮的方法，包括以下步骤设置一种具有一个上型箱和一个下型箱的石墨模具，在所述上型箱中设置多个冒口开口，每个冒口开口具有一个内表面，将一个心轴插入到所述冒口开口中，所述心轴具有一个外表面，在所述心轴的所述外表面和所述冒口开口的内表面之间注入一种绝热材料，注入一种固化剂，来与所述绝热材料相接触并且对所述绝热材料进行固化，从而在所述冒口开口的内表面上形成一层固化过的绝热材料，将所述上型箱和所述下型箱装配成一个完整的石墨模具，将钢水浇注到所述完整的石墨模具中来铸造一种列车车轮。2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤在插入所述心轴之前倒置所述上型箱，这样每个冒口开口的一个顶部朝下，并且每个冒口开口的一个底部面向上，将所述心轴放置到所述冒口开口的所述面向上的底部中，并且密封所述冒口开口的朝下的顶部，将所述绝热材料向下注入到所述冒口开口中。3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤将空气从所述冒口开口中排出，注入气体状态的所述固化剂，使其接触并固化所述绝热材料。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝热材料是一种树脂涂覆，并且所述固化剂是一种气体催化剂。5.一种在一个石墨模具中给一个冒口开口做衬里的方法，包括以下步骤将一个心轴插入到所述冒口开口中，所述心轴具有一个外表面，并且所述冒口具有一个内表面，在所述心轴的所述外表面和所述冒口开口的所述内表面之间，注入一种绝热材料，注入一种固化剂来与所述绝热材料相接触，并且固化所述绝热材料，从而在所述冒口的内表面上形成一层固化过的绝热材料。6.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤从所述冒口开口中排出气体，注入气体状态的所述固化剂来接触和固化所述绝热材料。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述绝热材料是一种树脂涂层型砂，并且所述固化剂是一种气体催化剂。8.一种在一个石墨模具中给冒口开口做衬里的方法，包括以下步骤设置一种具有多个冒口开口的石墨模具上型箱，每个冒口开口具有一个内表面，倒置所述上型箱，这样每个冒口开口的顶部朝下，并且每个冒口开口的底部面向上，将一个心轴插入到每个冒口开口的面向上的底部，所述心轴具有一个外表面，每个冒口开口具有一个内表面，并且密封每个冒口开口的朝下的顶部，靠近所述上型箱中的每个冒口开口的面向上的底部，放置一个排气板件，通过所述排气板件，在所述心轴的外表面和每个冒口开口的所述内表面之间注入一种绝热材料，注入一种固化剂来与所述绝热材料相接触，从而在每个冒口开口的所述内表面上形成一层固化过的绝热材料。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述绝热材料通过一个吹砂管进行注入，当所述心轴被插入到所述冒口开口中的时候，所述心轴与所述吹砂管相互作用，所述绝热材料包围所述吹砂管，从而在绝热材料做衬里的每个冒口开口中形成一个内浇口。10.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤利用加压空气在所述心轴和所述冒口开口之间推进所述绝热材料，在所述绝热材料注入之后，从所述冒口开口中排出空气，以气体催化剂的状态注入所述固化剂来与所述绝热材料相接触。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述心轴的插入深度可以调整，这样所述心轴被固定在相对于每个冒口开口的朝下的顶部的一个预定的距离处。12.一种铸造一个列车车轮的方法，包括以下步骤设置一种具有一个上型箱和一个下型箱的石墨模具，在所述上型箱中设置多个冒口开口，每个冒口开口具有一个内表面，倒置所述上型箱，这样每个冒口开口的一个顶部朝下，并且每个冒口开口的一个底部面向上，将一个心轴插入到所述冒口开口的面向上的底部，所述心轴具有一个外表面，所述心轴密封冒口开口的面向上的底部，在所述心轴的外表面和冒口开口的所述内表面之间注入一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：MS雪莉，
申请(专利权)人：阿姆斯泰德工业公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]