一種針對鋁合金枕梁鑄件的澆注系統的制作方法
【專利摘要】本發明是一種針對鋁合金枕梁鑄件的澆注系統，該系統包括位于鑄件底部的橫澆道系統，金屬液進入橫澆道經分流口后進入內澆口，金屬液通過內澆口進入鑄件型腔；該澆注系統可實現高速鐵路客車用鋁合金枕梁鑄件充型平穩，改變傳統在鑄件上端設置冒口補縮厚大部位的工藝，鑄件熱分布平衡，能有效的補縮鑄件厚大部位，因此鑄件內部質量較好。
【專利說明】一種針對鋁合金枕梁鑄件的澆注系統
【技術領域】
[0001]本發明是一種針對鋁合金枕梁鑄件的澆注系統，屬于鋁合金鑄造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鋁合金鑄件由于質量輕，比強度高，使得鋁合金鑄件在航空、航天、兵器及高鐵等行業的需求量越來越大。枕梁是高速列車底盤上的重要零件，傳統的枕梁都為鑄鋼件，改用高性能鋁合金整體鑄件可以減輕列車自重，降低制造成本。因此，枕梁采用高性能鋁合金整體鑄件代替鑄鋼件是世界各國進行高速列車輕量化研究的重要內容之一。
[0003]由于目前國內運行的高速列車均采用國外技術，列車枕梁均由國外采購。隨著高速列車制造技術的國產化，鋁合金枕梁鑄件也會逐漸從國外進口轉到國內生產。由于枕梁鑄件為中等受力構件，要求鑄件本體性能較高，因此要求鑄件必需具有良好的組織致密性，高的內部質量，但對于大尺寸(長3100_X1300_X260mm，)和大壁厚的鑄件(平均壁厚15?25mm，厚度最大處90mm)，獲得致密組織具有較大難度，傳統的澆注工藝設計模式難以獲得優質的枕梁鑄件。獲取優質的大型厚大鋁合金鑄件一般可從鑄造過程的以下四個方面進行設計和控制:
[0004]一，澆注方式選擇。大型厚大鋁合金鑄件的常用澆注方式可分為重力澆注和反重力澆注。重力澆注方式是在液體重力下自由澆注成形，操作簡單便捷，生產效率較高，可用于冶金質量要求不高的批量生產鑄件，但由于自由澆注在重力下充型，充型壓頭和充型速度較小，所以充型能力、澆注后組織致密度都不及反重力鑄造方法。反重力鑄造是通過設備使金屬液在壓力下充型凝固的澆注方法，一般包括調壓鑄造、差壓鑄造、低壓鑄造和真空吸鑄。相比重力澆注可獲得較大的充型壓力和凝固壓力，有利于大型鑄件凝固且獲得內部質量優良的鑄件。
[0005]二，澆注工藝參數選擇。根據鑄件的壁厚、高度、輪廓尺寸大小、復雜程度和內部質量要求等選擇適宜的澆注工藝參數。工藝參數一般有澆注時金屬液溫度、鑄型溫度、反重力鑄造下的充型壓力、充型速度及凝固壓力等等，通過工藝試驗，找到最佳的上述參數，有利于厚大鑄件的充型。
[0006]三，澆注系統設計。良好的鑄造澆注系統是獲得形狀完整、優質鑄件的關鍵，在金屬液的充型、凝固過程中，不論是澆注方式的選擇還是澆注參數的優化，都是通過澆注系統最終作用于鑄件。澆注系統決定著是否最終獲得優質鑄件。良好的澆注系統引導金屬液在型腔中平穩流動，實現金屬液在受控下充型、壓力下凝固，且保證鑄件各部位得到充分的補縮，既有利于充型，又能保證充型平穩且能保證鑄件內部質量優越。
[0007]四，激冷措施。在厚大鑄件的鑄造時，除了要使金屬液平穩充型、增強補縮外，還需減小厚大部位的過熱，提高厚大部位的冷卻速度。結合鑄件的具體結構、采用的澆注方式和補縮方式，在鑄件厚大部位設置合適激冷方式，使鑄件在厚大部位建立合理的溫度梯度，保證厚大部位的冶金質量。
【發明內容】
[0008]本發明正是針對上述現有技術的不足而設計提供了高速列車用鋁合金枕梁鑄件澆注工藝，其目的是保證高速列車用鋁合金枕梁鑄件在澆注過程中金屬液流動平穩，凝固后獲得質量完好的鑄件。
[0009]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0010]該種針對鋁合金枕梁鑄件的澆注系統，所述鋁合金枕梁鑄件是指高速列車用鋁合金枕梁鑄件(6)，以下簡稱鑄件(6)，該鑄件(6)的外形尺寸為3100_X1300_X260mm，平均壁厚為15?25mm,兩端最厚處尺寸超過90mm,內腔中有6條豎筋和與之垂直的4條橫筋，6條豎筋分別為豎筋A?F，6條豎筋沿縱向鑄件中心線(5)左、右對稱，豎筋A、D距鑄件中心線(5)的距離分別為440_m，豎筋B、E距鑄件中心線(5)的距離分別為780_m，豎筋C、F距鑄件中心線(5)的距離分別為1090mmmm，4條橫筋分別為橫筋G?J，橫筋G?J距定位面(7)的距離分別為130mm、0mm、145mm及335mm,定位面(7)是距離鑄件(6)的下端面
(8)500mm的水平面，橫、豎筋的厚度均為15mm，其特征在于:該鑄件(6)的澆注系統包括:
[0011]一個用于底部澆注的引流口(1)，引流口(I)的中心線通過鑄件中心線(5)與定位面(7)的交點，引流口⑴的下表面距鑄件(6)底部的距離為380mm?400mm，引流口(I)的直徑為120mm?140mm,高度為40mm?60mm,拔模斜度為2°?4° ；
[0012]位于引流口(I)上方的第一層橫澆道(2)，其截面為等腰梯形，長度為2200?2300mm，高度為90?100mm，拔模斜度3°?7°，引流口(I)與第一層橫澆道(2)的中間連接;
[0013]位于第一層橫澆道(2)上的3個分流口，分別為分流口 K?M，分流口是截面為圓形的圓柱體，一個分流口 K與第一層橫澆道(2)的中間連接，分流口 L、M分布在第一層橫澆道⑵的兩偵彳、距中間的距離為930mm?980mm，分流口 K的直徑為100?105mm，分流口 L、M的直徑為110?120mm, 3個分流口的高度均為50?60mm ；
[0014]位于分流口 K?M上的第二層橫澆道，第二層橫澆道由主流道(3)和與主流道(3)橫向垂直并穿過⑶的9條分流道構成，分別為分流道N、O、P、Q、R、S、T、U、V，主流道(3)截面為等腰梯形，主流道(3)的寬度為180mm，長度為3100mm，高度為100mm，拔模斜度為3°?7°，分流道R位于鑄件中心線(5)上，分流道N、0、P、Q與分流道V、U、T、S分布在中心線(5)兩側且對稱分布，分流道N、O、P、Q與分流道V、U、T、S也沿主流道(3)對稱布，分流道N、0、P、Q距中心線(5)的距離分別為440mmmm、780mm、1090mm及1500mm，分流道N、V的長度為1500mm?1550mm,分流道O、P、Q、R、S、T、U長度為IOlOmm?1050mm,高度均為100mm，拔模斜度為3°?7° ；
[0015]在第二層橫澆道上設置有52個內澆口(9)，內澆口(9)位于第二層橫澆道的分流道N、O、P、Q、R、S、T、U、V上，N和V分流道上各分布5個內澆口 (9)，O、P、Q、R、S、T、U分流道上各分布6個內澆口(9)，內澆口(9)與鑄件(6)的相連接，連接位于橫筋G?J、上端面⑷和下端面⑶位置上，內澆口與鑄件(6)相交處的截面尺寸為80 X 25mm，拔模斜度為
3。?7。。
[0016]本發明技術方案的優點是:該澆注系統可實現高速鐵路客車用鋁合金枕梁鑄件充型平穩，鑄件熱分布平衡，能有效的補縮鑄件厚大部位，因此鑄件內部質量較好。【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為鋁合金枕梁鑄件(6)的整體結構示意圖
[0018]圖2為鋁合金枕梁鑄件(6)的內腔結構示意圖
[0019]圖3為鋁合金枕梁鑄件(6)的澆注系統結構示意圖
【具體實施方式】
[0020]以下將結合附圖和實施例對發明技術方案作進一步地詳述:
[0021]參見附圖1?3所示，該種針對鋁合金枕梁鑄件的澆注系統，所述鋁合金枕梁鑄件是指高速列車用鋁合金枕梁鑄件出)，以下簡稱鑄件出)，該鑄件出)的外形尺寸為3100mmX 1300mmX 260mm,平均壁厚為15?25mm，兩端最厚處尺寸超過90mm，內腔中有6條豎筋和與之垂直的4條橫筋，6條豎筋分別為豎筋A?F，6條豎筋沿縱向鑄件中心線(5)左、右對稱，豎筋A、D距鑄件中心線(5)的距離分別為440_皿，豎筋B、E距鑄件中心線(5)的距離分別為780_m，豎筋C、F距鑄件中心線(5)的距離分別為1090mmmm，4條橫筋分別為橫筋G?J,橫筋G?J距定位面(7)的距離分別為130mm、0mm、145mm及335mm,定位面
(7)是距離鑄件(6)的下端面(8)500mm的水平面，橫、豎筋的厚度均為15mm，其特征在于:該鑄件(6)的澆注系統包括:
[0022]一個用于底部澆注的引流口(1)，引流口⑴的中心線通過鑄件中心線(5)與定位面(7)的交點，引流口⑴的下表面距鑄件(6)底部的距離為380mm?400mm，引流口(I)的直徑為120mm?140mm,高度為40mm?60mm,拔模斜度為2°?4° ；
[0023]位于引流口(I)上方的第一層橫澆道(2)，其截面為等腰梯形，長度為2200?2300mm，高度為90?100mm，拔模斜度3°?7°，引流口(I)與第一層橫澆道(2)的中間連接;
[0024]位于第一層橫澆道⑵上的3個分流口，分別為分流口 K?M，分流口是截面為圓形的圓柱體，一個分流口 K與第一層橫澆道(2)的中間連接，分流口 L、M分布在第一層橫澆道⑵的兩偵彳、距中間的距離為930mm?980mm，分流口 K的直徑為100?105mm，分流口 L、M的直徑為110?120mm, 3個分流口的高度均為50?60mm ；
[0025]位于分流口 K?M上的第二層橫澆道，第二層橫澆道由主流道(3)和與主流道(3)橫向垂直并穿過⑶的9條分流道構成，分別為分流道N、O、P、Q、R、S、T、U、V，主流道(3)截面為等腰梯形，主流道(3)的寬度為180mm，長度為3100mm，高度為100mm，拔模斜度為3°?7°，分流道R位于鑄件中心線(5)上，分流道N、0、P、Q與分流道V、U、T、S分布在中心線(5)兩側且對稱分布，分流道N、O、P、Q與分流道V、U、T、S也沿主流道(3)對稱布，分流道N、0、P、Q距中心線(5)的距離分別為440mmmm、780mm、1090mm及1500mm，分流道N、V的長度為1500mm?1550mm,分流道O、P、Q、R、S、T、U長度為IOlOmm?1050mm,高度均為100mm，拔模斜度為3°?7° ；
[0026]在第二層橫澆道上設置有52個內澆口(9)，內澆口(9)位于第二層橫澆道的分流道N、O、P、Q、R、S、T、U、V上，N和V分流道上各分布5個內澆口(9)，O、P、Q、R、S、T、U分流道上各分布6個內澆口(9)，內澆口(9)與鑄件(6)的相連接，連接位于橫筋G?J、上端面⑷和下端面⑶位置上，內澆口與鑄件(6)相交處的截面尺寸為80 X 25mm，拔模斜度為
3。?7。。[0027]本發明技術方案的優點是:該澆注系統可實現高速鐵路客車用鋁合金枕梁鑄件充型平穩，鑄件熱分布平衡，能有效的補縮鑄件厚大部位，因此鑄件內部質量較好。采用本發明所述澆注工藝，鑄件經X射線檢測，合格率較高。
【權利要求】
1.一種針對鋁合金枕梁鑄件的澆注系統，所述鋁合金枕梁鑄件是指高速列車用鋁合金枕梁鑄件(6)，以下簡稱鑄件(6)，該鑄件(6)的外形尺寸為3100_X1300_X260mm，平均壁厚為15?25mm,兩端最厚處尺寸超過90mm,內腔中有6條豎筋和與之垂直的4條橫筋，6條豎筋分別為豎筋A?F，6條豎筋沿縱向鑄件中心線(5)左、右對稱，豎筋A、D距鑄件中心線(5)的距離分別為440_m，豎筋B、E距鑄件中心線(5)的距離分別為780_m，豎筋C、F距鑄件中心線(5)的距離分別為1090_m，4條橫筋分別為橫筋G?J，橫筋G?J距定位面(7)的距離分別為130mm、0mm、145mm及335mm,定位面(7)是距離鑄件(6)的下端面(8)500mm的水平面，橫、豎筋的厚度均為15mm，其特征在于:該鑄件(6)的澆注系統包括: 一個用于底部澆注的引流口(1)，引流口(I)的中心線通過鑄件中心線(5)與定位面(7)的交點，引流口⑴的下表面距鑄件(6)底部的距離為380mm?400mm，引流口⑴的直徑為120mm?140mm,高度為40mm?60mm,拔模斜度為2°?4° ; 位于引流口(I)上方的第一層橫澆道(2)，其截面為等腰梯形，長度為2200?2300mm，高度為90?100mm，拔模斜度3°?7°，引流口(I)與第一層橫澆道⑵的中間連接；位于第一層橫澆道(2)上的3個分流口，分別為分流口 K?M，分流口是截面為圓形的圓柱體，一個分流口 K與第一層橫燒道(2)的中間連接,分流口 L、M分布在第一層橫燒道(2)的兩側、距中間的距離為930mm?980mm，分流口 K的直徑為100?105臟，分流口 L、M的直徑為110?120mm, 3個分流口的高度均為50?60mm ； 位于分流口 K?M上的第二層橫澆道，第二層橫澆道由主流道(3)和與主流道(3)橫向垂直并穿過⑶的9條分流道構成，分別為分流道N、O、P、Q、R、S、T、U、V，主流道(3)截面為等腰梯形，主流道(3)的寬度為180mm，長度為3100mm，高度為100mm，拔模斜度為3°?7°，分流道R位于鑄件中心線(5)上，分流道N、O、P、Q與分流道V、U、T、S分布在中心線(5)兩側且對稱分布，分流道N、O、P、Q與分流道V、U、T、S也沿主流道(3)對稱布，分流道N、0、P、Q距中心線(5)的距離分別為440_nm、780mm、1090mm及1500mm，分流道N、V的長度為 1 500mm ?1550mm,分流道 O、P、Q、R、S、T、U 長度為 1010mm ?1050mm,高度均為 100mm,拔模斜度為3°?7° ； 在第二層橫澆道上設置有52個內澆口(9)，內澆口(9)位于第二層橫澆道的分流道N、O、P、Q、R、S、T、U、V上，N和V分流道上各分布5個內澆口(9)，O、P、Q、R、S、T、U分流道上各分布6個內澆口(9)，內澆口(9)與鑄件(6)的相連接，連接位于橫筋G?J、上端面(4)和下端面(8)位置上，內澆口與鑄件(6)相交處的截面尺寸為80X25mm，拔模斜度為3°?7° o
【文檔編號】B22C9/08GK103801659SQ201310552627
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】杜旭初, 洪潤洲, 厲沙沙, 樊振中, 李大奎 申請人:中國航空工業集團公司北京航空材料研究院