梳子型高锰钢辙叉铸造工艺开发

刘崇智

（中铁山桥集团有限公司，河北秦皇岛 066205）

梳子型高锰钢辙叉铸造工艺开发

刘崇智

（中铁山桥集团有限公司，河北秦皇岛 066205）

青岛梳子型道岔是我国第一组梳子型道岔，属国内首创。梳子型道岔是用于地铁车辆进出各条停车线的一种特殊道岔，由于道岔布置相对集中，能够大规模节约用地。应用在站场内，能够提高站场布置的灵活性。采用贯通式布置，可以大大提高车场调车效率。

青岛现代有轨电车；梳子型道岔；高锰钢辙叉；车场调车效率

0 前言

高锰钢整铸辙叉是铁路、地铁等有轨工务设备中的重要部件，在使用过程中要承受重复发生的压力、冲击力、振动力等交变载荷的作用，其品质的好坏直接影响着有轨交通运输的安全和行车速度。

2014年10月份，中铁山桥集团有限公司首次设计梳子型道岔，其中高锰钢叉心部位分为梳子型复合辙叉一（长、短）、梳子型复合辙叉二、梳子型辙叉基座、梳子型辙叉尖轨、单开辙叉。本次任务时间短任务重，对高锰钢辙叉的铸造工艺制定有较大难度。组装图见图1。

图1 梳子型道岔组装图

1 梳子型复合辙叉一工艺制定

梳子型复合辙叉设计初期为一根前段单轨头尾部三轨头辙叉，长度7 644 mm，铸钢车间的V法造型由于工装问题无法采用。采用普法造型，由于趾端细窄跟端粗宽，水爆清砂及热处理前吊运过程中易造成断裂，建议将其分成两部分，采用栓接拼装。改进后复合辙叉一为长、短两种。长型比短型长出1 033 mm标准轨，模型制作两套较为浪费，制作过程中采用一模两用。制作一个短型模型，标准轨部位采用拼装模型制作，定位在轨底采用木条栓扣连接固定。造型过程中在50断面处添置冷铁，细化基体组织，防止缩孔缩松，减少使用过程中发生心轨剥落掉块现象。

2 梳子型复合辙叉二工艺制定

复合辙叉二为尾部，该辙叉结构复杂，有三条工作边组成且趾跟端五条端头长短不一，开口尺寸复杂，调直难度很大，如何保证开口是一个难题。同时因为三条工作边交叉导致有三个实际尖端，且工作边中有两条为曲边，如何保证实际尖端之间的尺寸与工作边曲率是一个难题，如何保证辙叉内部品质，冒口的放置位置也是一个难题，如放置位置不当，铸件开箱水爆时就会产生断裂或裂纹缺陷。由于结构复杂，宽度超宽，采用整体背槽芯盒或吊芯造型各有利弊，整体芯盒造型可以保证配合尺寸的精准度，但是对模型取基准线及制作有很大困难，同时对工装要求更多。采用吊芯造型方法模型制作方便，对工装要求也低，但是难以保证相关配合尺寸。通过长时间反复推敲论证采取了整体背槽大芯盒的工艺方案。在模型制作过程中基准线的选取方案有两种，其中方案一在模型划线制作过程中较为简单，方案二需要大量数据转化，考虑砂箱、平台等工装尺寸及现场造型方便等原因，选取第二方案为最终方案（图2）。

图2 梳子型复合辙叉工艺方案

在造型过程中，三个理论尖端50断面及交叉处、翼轨局部添置冷铁，冒口设置一个，避免冒口过多造成水爆过程中产生裂纹或断裂。趾端两条腿长短不齐，且一条为双轨头形式，放电切割端头无法一次成型，采用挡砂板形式趾端浇注，避免放电切割。跟端为三条腿，调直难度大，调直过程中无法保证三条腿的相关尺寸，采用开口较小的跟端添加拉筋，保证开口尺寸，调直完成后切除拉筋，打磨。

图3 工人造型现场压泥

由于产品长度不均无法采用正常放电切割机进行长度切割，采用挡砂板轨头导入式浇注系统，避免放电切割长度。选用轨头导入式浇注系统代替轨腰式导入可加宽浇注通道的同时避免轨头局部出现缩松缺陷，并且轨头式导入为底注式浇注，对铸件的品质有所提升。

图4 实物测量

3 梳子型辙叉基座工艺制定

梳子型辙叉基座部分结构为凹形开口结构，铸造过程中由于收缩应力影响易产生变形，后期调直难度较大，采用在凹形开口位置每600 mm处设置拉筋处理，保证开口尺寸，见图5。

图5 设置拉筋

浇口设置在跟端浇注，跟端采用吊芯处理，空槽采用分段拼装芯，保证空槽内局部排水槽尺寸。

基座跟端为一条直腿一条为曲线，曲线度为R25 681.5 mm。曲边轮缘槽最窄处为26 mm，最宽处30 mm。由于机加工刀具无法进行机加工，需要铸造保证尺寸。模型制作初期设计方案有两种，方案一为模型制作过程中取消曲边处护轨，单独铸造护轨，待机加工后焊接护轨，此方案缺点在于焊接处外观品质差，护轨强度低，优点在于可以确保尺寸要求。方案二为整铸式，通过铸造工艺保证曲率及轮缘槽初期尺寸，机加工后期尺寸靠砂轮打磨找齐，此方案可以保证基座完整性但对于铸造工艺的制定存在较大难度。经过考虑后，采用方案二整铸式，在轨顶面合理排放冷铁且对工作边加工补贴量进行慎重选择。

图6 基座跟端工艺方案

基座空槽根部轨墙两侧有定位孔，此孔需铸造出来，采用爬芯处理，可以保证孔的定位及造型方便。

图7 基座空槽根部轨墙两侧定位孔

4 梳子型辙叉尖轨工艺制定

梳子型辙叉尖轨类似于以前大连、长春等地的有轨电车形式，在工艺制定上相对比较简单，浇口设置在跟端，尖端及曲边合理布置冷铁。难点在于前后两个定位孔的设置及尺寸控制。生产过程中需注意尖轨跟端的台阶凸台，火焰切割浇口时避免切割错误。

图8 梳子型辙叉尖轨工艺

5 梳子型单开辙叉工艺制定

梳子型单开辙叉铸造工艺为本组高锰钢辙叉中最简单的一个，采用高锰钢辙叉通常铸造工艺制作，跟端为浇注段，实际尖端处布置冒口，轨顶面合理均匀布置冷铁，保证铸件品质。

6 表面品质保证

由于青岛梳子型辙叉为国内首次制作，对表面品质要求较高，普法造型表面品质较差，常存在麻坑、粘砂等铸造缺陷。为提高集团公司高锰钢辙叉外观品质，本次生产过程考虑成本等因素，采用新工艺方法，即橄榄石砂与石灰石砂混合造型，橄榄石砂做为面砂使用，可以抱着产品的外观品质接近酯硬化造型产品，且生产成本低于酯硬化造型。新工艺的难点在于橄榄石砂与石灰石砂的混合处的粘结，需要合理调整橄榄石砂水玻璃加入量及通碳硬化时间。

造型过程中需在型腔细窄、耳板等处涂刷有机酯可以有效防止褶皱等缺陷出现。

图9 梳子型道岔

7 结语

2014年12月完成了青岛梳子型道岔厂内试铺，相关单位领导及专家到我集团公司进行了认证。通过本次梳子型道岔的生产制造，提高了集团公司的产品竞争力，尤其是对于一些场地紧张的城市，梳子型道岔的研发，可以大大缓解土地资源压力。

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

稿件编号:1702-1666

刘崇智(1987—），男，工程师,主要从事车间技术改造和铸造工艺开发等方面工作.