梳子型高錳鋼轍叉鑄造工藝開發

劉崇智

（中鐵山橋集團有限公司，河北秦皇島 066205）

梳子型高錳鋼轍叉鑄造工藝開發

劉崇智

（中鐵山橋集團有限公司，河北秦皇島 066205）

青島梳子型道岔是我國第一組梳子型道岔，屬國內首創。梳子型道岔是用于地鐵車輛進出各條停車線的一種特殊道岔，由于道岔布置相對集中，能夠大規模節約用地。應用在站場內，能夠提高站場布置的靈活性。采用貫通式布置，可以大大提高車場調車效率。

青島現代有軌電車；梳子型道岔；高錳鋼轍叉；車場調車效率

0 前言

高錳鋼整鑄轍叉是鐵路、地鐵等有軌工務設備中的重要部件，在使用過程中要承受重復發生的壓力、沖擊力、振動力等交變載荷的作用，其品質的好壞直接影響著有軌交通運輸的安全和行車速度。

2014年10月份，中鐵山橋集團有限公司首次設計梳子型道岔，其中高錳鋼叉心部位分為梳子型復合轍叉一（長、短）、梳子型復合轍叉二、梳子型轍叉基座、梳子型轍叉尖軌、單開轍叉。本次任務時間短任務重，對高錳鋼轍叉的鑄造工藝制定有較大難度。組裝圖見圖1。

圖1 梳子型道岔組裝圖

1 梳子型復合轍叉一工藝制定

梳子型復合轍叉設計初期為一根前段單軌頭尾部三軌頭轍叉，長度7 644 mm，鑄鋼車間的V法造型由于工裝問題無法采用。采用普法造型，由于趾端細窄跟端粗寬，水爆清砂及熱處理前吊運過程中易造成斷裂，建議將其分成兩部分，采用栓接拼裝。改進后復合轍叉一為長、短兩種。長型比短型長出1 033 mm標準軌，模型制作兩套較為浪費，制作過程中采用一模兩用。制作一個短型模型，標準軌部位采用拼裝模型制作，定位在軌底采用木條栓扣連接固定。造型過程中在50斷面處添置冷鐵，細化基體組織，防止縮孔縮松，減少使用過程中發生心軌剝落掉塊現象。

2 梳子型復合轍叉二工藝制定

復合轍叉二為尾部，該轍叉結構復雜，有三條工作邊組成且趾跟端五條端頭長短不一，開口尺寸復雜，調直難度很大，如何保證開口是一個難題。同時因為三條工作邊交叉導致有三個實際尖端，且工作邊中有兩條為曲邊，如何保證實際尖端之間的尺寸與工作邊曲率是一個難題，如何保證轍叉內部品質，冒口的放置位置也是一個難題，如放置位置不當，鑄件開箱水爆時就會產生斷裂或裂紋缺陷。由于結構復雜，寬度超寬，采用整體背槽芯盒或吊芯造型各有利弊，整體芯盒造型可以保證配合尺寸的精準度，但是對模型取基準線及制作有很大困難，同時對工裝要求更多。采用吊芯造型方法模型制作方便，對工裝要求也低，但是難以保證相關配合尺寸。通過長時間反復推敲論證采取了整體背槽大芯盒的工藝方案。在模型制作過程中基準線的選取方案有兩種，其中方案一在模型劃線制作過程中較為簡單，方案二需要大量數據轉化，考慮砂箱、平臺等工裝尺寸及現場造型方便等原因，選取第二方案為最終方案（圖2）。

圖2 梳子型復合轍叉工藝方案

在造型過程中，三個理論尖端50斷面及交叉處、翼軌局部添置冷鐵，冒口設置一個，避免冒口過多造成水爆過程中產生裂紋或斷裂。趾端兩條腿長短不齊，且一條為雙軌頭形式，放電切割端頭無法一次成型，采用擋砂板形式趾端澆注，避免放電切割。跟端為三條腿，調直難度大，調直過程中無法保證三條腿的相關尺寸，采用開口較小的跟端添加拉筋，保證開口尺寸，調直完成后切除拉筋，打磨。

圖3 工人造型現場壓泥

由于產品長度不均無法采用正常放電切割機進行長度切割，采用擋砂板軌頭導入式澆注系統，避免放電切割長度。選用軌頭導入式澆注系統代替軌腰式導入可加寬澆注通道的同時避免軌頭局部出現縮松缺陷，并且軌頭式導入為底注式澆注，對鑄件的品質有所提升。

圖4 實物測量

3 梳子型轍叉基座工藝制定

梳子型轍叉基座部分結構為凹形開口結構，鑄造過程中由于收縮應力影響易產生變形，后期調直難度較大，采用在凹形開口位置每600 mm處設置拉筋處理，保證開口尺寸，見圖5。

圖5 設置拉筋

澆口設置在跟端澆注，跟端采用吊芯處理，空槽采用分段拼裝芯，保證空槽內局部排水槽尺寸。

基座跟端為一條直腿一條為曲線，曲線度為R25 681.5 mm。曲邊輪緣槽最窄處為26 mm，最寬處30 mm。由于機加工刀具無法進行機加工，需要鑄造保證尺寸。模型制作初期設計方案有兩種，方案一為模型制作過程中取消曲邊處護軌，單獨鑄造護軌，待機加工后焊接護軌，此方案缺點在于焊接處外觀品質差，護軌強度低，優點在于可以確保尺寸要求。方案二為整鑄式，通過鑄造工藝保證曲率及輪緣槽初期尺寸，機加工后期尺寸靠砂輪打磨找齊，此方案可以保證基座完整性但對于鑄造工藝的制定存在較大難度。經過考慮后，采用方案二整鑄式，在軌頂面合理排放冷鐵且對工作邊加工補貼量進行慎重選擇。

圖6 基座跟端工藝方案

基座空槽根部軌墻兩側有定位孔，此孔需鑄造出來，采用爬芯處理，可以保證孔的定位及造型方便。

圖7 基座空槽根部軌墻兩側定位孔

4 梳子型轍叉尖軌工藝制定

梳子型轍叉尖軌類似于以前大連、長春等地的有軌電車形式，在工藝制定上相對比較簡單，澆口設置在跟端，尖端及曲邊合理布置冷鐵。難點在于前后兩個定位孔的設置及尺寸控制。生產過程中需注意尖軌跟端的臺階凸臺，火焰切割澆口時避免切割錯誤。

圖8 梳子型轍叉尖軌工藝

5 梳子型單開轍叉工藝制定

梳子型單開轍叉鑄造工藝為本組高錳鋼轍叉中最簡單的一個，采用高錳鋼轍叉通常鑄造工藝制作，跟端為澆注段，實際尖端處布置冒口，軌頂面合理均勻布置冷鐵，保證鑄件品質。

6 表面品質保證

由于青島梳子型轍叉為國內首次制作，對表面品質要求較高，普法造型表面品質較差，常存在麻坑、粘砂等鑄造缺陷。為提高集團公司高錳鋼轍叉外觀品質，本次生產過程考慮成本等因素，采用新工藝方法，即橄欖石砂與石灰石砂混合造型，橄欖石砂做為面砂使用，可以抱著產品的外觀品質接近酯硬化造型產品，且生產成本低于酯硬化造型。新工藝的難點在于橄欖石砂與石灰石砂的混合處的粘結，需要合理調整橄欖石砂水玻璃加入量及通碳硬化時間。

造型過程中需在型腔細窄、耳板等處涂刷有機酯可以有效防止褶皺等缺陷出現。

圖9 梳子型道岔

7 結語

2014年12月完成了青島梳子型道岔廠內試鋪，相關單位領導及專家到我集團公司進行了認證。通過本次梳子型道岔的生產制造，提高了集團公司的產品競爭力，尤其是對于一些場地緊張的城市，梳子型道岔的研發，可以大大緩解土地資源壓力。

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

稿件編號:1702-1666

劉崇智(1987—），男，工程師,主要從事車間技術改造和鑄造工藝開發等方面工作.