铁路货车摇枕侧架铸造工艺生产现状及发展趋势

杨志全

（中车齐齐哈尔交通装备有限公司，齐齐哈尔161000）



铁路货车摇枕侧架铸造工艺生产现状及发展趋势

杨志全

（中车齐齐哈尔交通装备有限公司，齐齐哈尔161000）

摘要：随着我国经济的不断发展，铁路货车已经逐渐转向了摇枕侧架式的铸造工艺。就目前的铸造工艺来看，它仍有很多不足的地方。本文结合目前铁路货车摇枕侧架铸造工艺生产中出现的问题，对现有的铸造工艺、冶炼技术和生产过程中质量监控出现的问题，提出应当运用整体芯、户外精炼以及更高程度的新工艺技术，对铁路货车摇枕铸造中的射线探伤、超声波探伤和运用超声波测厚等新技术进行检测，以此加强实施过程中参数的处理和控制。在整个工艺铸造过程中，应当充分把控工艺质量过程，只有进一步提高摇枕和侧架等的生产质量，才能够保证铁路的安全运行。

关键词：铁路货车摇枕侧架铸造工艺

铁路货车在机械业制造过程中，采用的大部分材料是钢材，并且占到铸造总产量的80%左右。摇枕和侧架是铁路货车最重要的部件，占据很大重量。以K6型号的货车为例，这种类型的货车，其摇枕和侧架就要占到3240kg；从货车的整体来看，要占到钢件总重量的85%。可见，整个货车的质量对它的寿命有着最直接的影响。在生产工艺的要求和规定中，很多货车大都是孔形薄壁的结构部件，所以对生产工艺而言要求很高。但是，就我国现在的生产状况来看，大部分都是流水生产线，流水线也都是批量性的生产过程，所以采用的生产工艺主要有二氧化碳硬化玻璃砂、湿型砂、纸硬化水玻璃纱、V法等主要生产线，相应的制芯工艺技术主要有二氧化碳硬化法和三乙胺法等。

1 摇枕、侧架铸造工艺的生产历史

铁路货车摇枕侧架铸造工艺生产历史悠久，从20世纪90年代中后期，我国的铁路货车摇枕和侧架铸造技术水平就已经得到了飞速发展。发展过程中的铸造工艺主要有以下几个方面：

第一，运用干法落砂的主要工艺，代替传统的水浴清砂工艺；

第二，将普通的碳钢性材质淘汰，取用B级别的钢材生产摇枕和侧架；

第三，采用燃气炉、电炉和炉子内的温度热处理自动化对正火热进行处理，淘汰传统的燃煤和使用重油热处理的炉子；

第四，对于摇枕和侧架两个重要部位的制造，采用整体湿法磁粉探伤检查等措施。

2 摇枕、侧架的造型工艺及设备

（1）CO2硬化水玻璃砂。CO2硬化水玻璃砂的工艺具有很大的优点，不仅设备简单，而且价格相对低廉，污染程度也较低。最开始的时候，它就被广泛应用到铁路货车摇枕侧架的铸造等方面，这是钢件生产很重要的工艺。比如，原株洲的车辆厂和眉山的车辆厂等，在最早的投厂生产过程中就已经采用了摇枕和侧架的生产工艺。但是，经过长期的经验可以了解到，CO2硬化水玻璃砂很难让旧砂再次运用，并且其溃散性也较差。如果采用水爆或者水浴清砂工艺去铸造，就会很容易造成摇枕和侧架的裂纹，同时也带来了水污染的问题。

对于CO2硬化水玻璃砂这种工艺来讲，其造型设备主要有气动震实造型。这些设备不仅需要很强的劳动强度，生产率也极度低下，其生产环节也已经不能满足当前的铁路货车市场对热枕和侧架的生产需求。现在很多的货车制造厂已经不断在进行技术改造，如铜陵车辆厂放弃了CO2硬化水玻璃砂这种工艺，逐渐采用粘土湿型的工艺生产货车的摇枕和侧架。

（2）湿型砂。湿型砂主要是由原砂、膨润土和煤粉等物质组成，材料来源十分广泛，且相比其他材料价格更低，同时湿型砂也不需要专门的烘干，可以直接浇上金属液体。对于湿型砂的造型，主要有以下几种类型：震实造型、高压型、射压型和气冲型。这几种类型都是最近几年国内引入的常用静压造型。生产上大都采用造型机和辅助设备型，并且能够做到批量性生产。

湿型砂相对于CO2硬化水玻璃砂这种类型来讲，应用更加广泛，且在铁路货车的制造中也常被应用。比如，在齐齐哈尔的铁路厂就经常采用湿型砂去铸造钢件并做钩尾框，摇枕、侧架等也被许多车辆厂应用到铸造工艺中。

（3）酯硬化水玻璃砂。酯硬化水玻璃砂是在湿型砂基础上制作的有机酯去做硬化剂。所谓的水玻璃就是一种硅酸钠，它的生产成本更加低廉，操作起来更方便，对环境污染性也较小，在应用能源方面也更加节省。从20世纪50年代开始，我国就已经将酯硬化水玻璃砂逐渐引入到我国的铸造行业，尤其是在铸造钢件中得到了广泛运用，且有日渐扩大的趋势。可见，它的应用发展前景十分可观。

但是，随着这种工艺应用的范围不断扩大，水玻璃纱也不断呈现出一些缺点。最主要的不足是，仍然采用传统的二氧化碳硬化工艺，其水玻璃的本身并没有得到充分发挥，水玻璃中加入的量相对较高，所以最终导致芯砂的溃散性较差。就目前的生产状况来看，我国采用水玻璃生产的铁路货车厂比较多，但是水玻璃的成分很复杂，很多厂家缺乏一定的检测手段。就近几年的发展来看，我国正在对水玻璃的组成进行更加深入的探究，并采用活性的金属离子对水玻璃进行一定的改变，以此降低它的粘性，增加硅砂的包覆力，也能够大大改善大型芯的硬透性，才能大幅度提高水玻璃本身的内聚程度。

（4）V法。V法铸造就是负压造型或者真空密封的造型，其中的原理就是运用我们常见的塑料薄膜这种常见的物质来密封砂箱，凭借其内部的真空泵抽出内部的多余空气，对造型造成一定的外部压力，使得干砂能够变得更加紧实，也能够形成我们所需要的那种形状。运用V法铸造工艺生产的摇枕和侧架能够让铸造的部件变得更加光滑，尺寸也更加准确。铁路货车摇枕侧架所利用的钢架密度都很大，其模具与砂箱的使用寿命也更长。V法相比其他几种铸造方式而言，固体废弃物相对更少，在节能减排方面更能符合国内的环境要求，在国内外的铁路货车机械配件中也都有广泛应用。

3 摇枕侧架铸造工艺中存在的主要问题及解决措施

（1）减少裂纹和砂岩等倾向性的缺陷。当前，摇枕侧架铸造工艺生产过程中仍有很多问题，其中最大的一个问题就是裂纹和砂眼等缺陷的倾向性很明显。摇枕和侧架的内部由很多层的泥芯组成，工人在实施工程过程中很容易对摇枕、侧架的生产产生人为影响，在泥芯段、层与层之间的结合处也会发生不同程度的错位。这不仅是铸件发生披缝、台阶、局部掉砂和多肉等问题的关键，还会导致铸件的内腔精度降低。这些部件在生产过程中，用肉眼是很难发现问题的，就算是发现了问题也不容易被修复和改善。其中，有些泥芯如果对接不齐的话，就会很容易引起壁厚突变和芯子组合不密贴而产生台阶、披缝等情况，进而也会造成铸件产生裂纹和砂眼等情况。所以，在施工过程中应当注意减少裂纹和砂岩等倾向性的缺陷问题，才能保证工艺制造的完善。

（2）控制冶炼工艺。虽然铁路货车摇枕侧架铸造工艺在我国历史已久，但是仍有很多工厂在冶炼工艺和冶炼过程中缺乏一定的质量监控和控制。这就导致铸造过程钢水中的夹杂物等级和氧气含量都变高，也很容易造成铸件的缺陷性和焊修方面的缺陷。比如，缩孔、热裂纹以及气孔等情况都比较多，非金属夹杂物严重破坏了金属基体的连续性。冶炼工艺控制不佳是铸造工艺出现问题的关键。冶炼工艺的控制需要工艺人员不断挖掘和完善，减少铸件的缺陷性。

（3）完善造型工艺。造型工艺虽然是铁路货车摇枕侧架的外部铸造部分，但是也应当注意造型工艺。因为造型工艺的精细性也会对铁路货车摇枕侧架产生重要影响。摇枕、侧架重要受力的A、B部位并非评定区热节处存在着缩孔等问题，对于其他并不是关键部位的热节处来讲，缩孔现象也普遍存在，更严重的甚至引起了缩裂性的纹路。

（4）材质需要得到进一步改善。由于国内生产的局限性，相比国外来讲，在快速运输和重载等方面依然有差距。所以，我国铁路货车应当积极借鉴国外经验，对摇枕、侧架等采用质量更好的材质，强度储备也应当进一步得到提高。在众多因素和操作质量的影响下，摇枕、侧架在组合情况下很难达到100万次和20万次的疲劳测试，有的摇枕和侧架甚至出现过早破裂的现象，严重影响铁路的运输安全。

4 结语

总而言之，铁路货车摇枕侧架应当采用更加先进的措施强化设备处理技术，使得摇枕、侧架在处理后能够增强表面的承受力，进一步提高疲劳性能，这样也能够显著提升铸件的质量。通过铸造工艺的不断改善，摇枕、侧架等制造水平和产品质量能够得到大幅度提升，摇枕、侧架使用起来也将更加可靠。我国摇枕、侧架制造技术和产品质量要想在短期内达到世界领先水平所采取的矩阵式战略联结的管理创新成就，必须不断加强工艺参数的控制，严格工艺纪律和过程质量控制，进一步提高摇枕、侧架的产品质量，确保铁路运输行车安全。摇枕、侧架是铁路货车十分重要的部件，它不但涉及转向架的性能，而且关系到铁路运输的安全。因此，摇枕、侧架的制造技术和产品质量一直受到各国铁路主管部门以及制造和运营商的高度重视，成为铁路货车行业关注的热点和焦点。

参考文献

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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