ZG25MnCrNiMo高鐵減震箱體消失模鑄造技術(shù)淺析

劉麗霞，關(guān)賢雅，李禹

（1.遵義建衡生產(chǎn)力促進(jìn)有限公司；2.遵義金業(yè)機(jī)械鑄造有限公司，貴州 遵義 563000）

高鐵網(wǎng)的搭建和完善是帶動國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)動機(jī)，隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國高鐵系統(tǒng)也迅速發(fā)展，多地高鐵也“換擋提速”，這對列車舒適性及可靠性、安全性提出了更高要求。作為高速列車重要懸掛元件的減振器，對其性能的要求越來越高，特別是多次大提速后更須使用減振器，如果沒有良好的減振器，不能消除行駛時產(chǎn)生是有害震動，就會出現(xiàn)臨界速度，甚至?xí)霈F(xiàn)共振，屆時不僅相關(guān)的零部件磨損加劇，甚至?xí)獾狡茐模灾略斐芍卮蠼煌ㄊ鹿省ｈF路車輛中使用的減振器中有荷蘭的柯尼減震器、法國的迪斯潘減震器、德國的薩克斯減震器、美國的蒙諾減震器、俄羅斯的減震器、日本的減震器，還有瑞典的減震器以及國產(chǎn)的幾種減震器。這些減震器基本上都是同一流的減震器，都是雙缸的，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高，而且使用性能有限，無法滿足鐵路車輛提速后的實際要求。

液壓減振器是高速列車關(guān)鍵零部件之一，隨著高速列車的車速不斷提升，為了維持其運(yùn)行安全高效，鐵路運(yùn)營部門希望高速列車液壓減振器性能穩(wěn)定、壽命長，但性能穩(wěn)定性恰好是國產(chǎn)高速列車液壓減振器的薄弱點(diǎn)，其原因在于我國在高速列車液壓減振器零部件制造技術(shù)的發(fā)展滯后，鑄造工藝與加工工藝方面缺乏深入研究,導(dǎo)致國內(nèi)高速列車減振器零部件性能、壽命很難達(dá)到高速列車使用要求。

為改變國產(chǎn)高速鐵路液壓減振器現(xiàn)狀，本項目開展減速器關(guān)鍵零部件ZG25MnCrNiMo高鐵減震箱體制造技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，提高關(guān)鍵零部件高鐵減震箱體性能，從而提高總成件減振器穩(wěn)定性及使用壽命。

1 高鐵減震箱體制造技術(shù)現(xiàn)狀

ZG25MnCrNiMo高鐵減震箱體是高鐵列車減震裝置的重要零部件之一，在運(yùn)行中受力較為復(fù)雜，它承載著牽引電動機(jī)的靜、動載荷，同時也承受著輪軌傳遞的動載荷和靜載荷，在各種交變應(yīng)力作用下會逐漸產(chǎn)生疲勞裂紋。高鐵減震箱體材料最早采用的正火狀態(tài)的ZG230-450普通碳素鑄鋼，后來，為了提高鐵減震箱體的強(qiáng)度和剛度，以增加使其壽命，又相繼使用了ZG16Mn、ZG25Mn、ZG25MnCrNiMo等低合金材料。目前，國內(nèi)高鐵減震箱體選用ZG25MnCrNiMo材質(zhì)，消失模鑄造的合格率保持在50%左右，產(chǎn)品的出品率70%左右。機(jī)械性能只有少數(shù)的鑄造廠能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 關(guān)鍵技術(shù)

項目產(chǎn)品ZG25MnCrNiMo高鐵減震箱體是高鐵減震器的主要配套產(chǎn)品之一（如圖1），根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，我公司選用消失模鑄造及加工中心機(jī)加，在整個制造過程中，關(guān)鍵技術(shù)如下。

圖1

2.1 組樹

對項目產(chǎn)品進(jìn)行有限元分析，建立數(shù)字模塊，觀察成型過程中微觀組織的變化，發(fā)現(xiàn)易出現(xiàn)的缺陷，對鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化。

澆冒口的設(shè)置，選取產(chǎn)品熱節(jié)位置，計算冒口尺寸及根據(jù)產(chǎn)品的重量和結(jié)構(gòu)，計算澆道的尺寸及澆道布局，保證產(chǎn)品在澆注過程中成型完整，不產(chǎn)生疏松、裂紋、夾渣等鑄造缺陷。

2.2 涂料

消失模白模的涂料工藝及烘干工藝：涂料層數(shù)控制4層，第一、二層采用鋯英粉+硅溶膠涂料。為保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量，采用進(jìn)口鋯英粉，雜質(zhì)少，顆粒均勻，既能保證涂料層的強(qiáng)度，同時避免鋯英粉雜質(zhì)與ZG25MnCrNiMo進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，引起表面凹坑，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量。在烘干過程中，需嚴(yán)格控制烘房的溫度與烘干的時間，烘房溫度過高，烘干溫度過快，易導(dǎo)致涂料表面皸裂，影響外觀及后面清理工序的難度。

白模涂料，面層和第二層采用鋯英砂+硅溶膠涂料，黏度控制在30～50s。

2.3 熔煉澆注

熔煉及澆注工藝：熔煉需采用中頻爐感應(yīng)爐，控制回爐料的配比及裝料順序，及鋼液的出爐溫度，對鋼液進(jìn)行脫氧處理，澆注時真空負(fù)壓度，采用“慢-快-慢”的方法，控制澆注在1min以內(nèi)，負(fù)壓保持時間1～2min。

鋼液出爐溫度控制在1685±10℃，澆注溫度控制在1610～1625℃，澆注時間控制在1min以內(nèi)，澆注結(jié)束后保壓1～2min。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比（表1）

表1