铁路货车车钩钩舌S面下芯工艺的研讨

2011-01-23刘喜林张代河

铸造设备与工艺 2011年6期

刘喜林，张代河

（齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司二钢车间，黑龙江齐齐哈尔 151000）

铁路是国民经济的大动脉，而铁路行车的安全则关系到国民经济的稳定。中国铁路先后经过了六次大提速，铁路货车速度从40km/h～50km/h提高到现在的70km/h～80km/h，载重量从 50t/辆～60t/辆提高到现在的70t/辆～80t/辆。中国铁路货车现在用的联挂部分，60t级以及60t级以下的货车主要用13A型车钩，80t级以及80t级以上的货车主要用16、17型车钩，根据不同车型、不同的使用条件使用不同的车钩。在货车的钩缓部分主要部件为车钩部件，而在车钩部分主要的部件是钩舌。根据设计理念，钩舌为车钩的保险丝，设计强度最低。所以在提速重载的情况下，钩舌却成为行车安全的主要隐患。为此车钩设计人员在确保钩舌是钩缓保险丝的情况下，适当提高钩舌的强度以进一步提高行车的安全性。

一个铸件的强度体现在两个方面，一方面是此铸件的结构强度，结构强度又是由铸件的设计来决定；另一方面是此铸件的材质强度，比如说同等结构、同等尺寸、同等铸造工艺的铸件E级钢材质的强度要比C级钢材质强度高。现行的货车用的钩舌已经采用E级钢材质，而E级钢材质是现行材质中强度最高的，所以钩舌想在材质方面提高强度已经不大可能，所以钩舌要提高强度只能从结构方面来考虑，以适应铁路货车的提速重载要求。

1 钩舌在货车上的作用

钩舌的作用是连接两辆货车，也是货车之间连接的唯一部位，如果钩舌发生断裂，货车就会出现脱离事件，严重的话会出现货车运行事故。我国铁路货车车钩均采用关节式车钩，钩舌虽有多种不同的型号，但是其结构基本相同。每一种钩舌都是由钩舌销孔、牵引台、冲击台、钩舌S面以及其他辅助结构组成，其结构如图1所示。其中钩舌销孔与钩体销连接；牵引台传导整个货车的牵引力；冲击台负责货车制动时产生的冲击力；钩舌S面负责把牵引台传导的牵引力最终传导给前一节货车或者机车本身。

2 铁路货车装用钩舌现状

铁路货车随着提速重载的要求，钩舌在铁路运营中也受到前所未有的考验。大秦运煤专线是我国铁路运行环境最恶劣的路线之一，2003年9月以前钩舌承载牵引吨位为5000t，从2003年9月～2006年5月期间钩舌承载的牵引吨位提高至10000t，从2006年5月以来钩舌承载牵引吨位升为20000t。由此可见，钩舌在4 a之间所承受的牵引吨位提高了4倍。随着钩舌牵引吨位的提高，在运行中也出现了不少问题，其问题主要集中在两个方面，一是S面上的运用裂纹，二是钩舌从S面处断裂。大同车辆段的统计结果显示，钩舌S面的裂纹率为90%，钩舌也时常断裂。

3 钩舌原有铸造工艺的分析

3.1 工艺方案确定及优点

钩舌结构如图1a）所示，在设计钩舌铸造工艺时，由于S面处于钩舌的外形部位，采用中间分型的方式，在上型和下型采用正常的拔模斜度。这样的优点是工艺简单，可操作性强；铸件表面光洁，外形美观；少用砂芯，节约成本；后道工序清理简单方便。更重要的是此种工艺方案满足了铁路货车重载提速、抗冲击、抗挤压、频繁拉伸的使用要求。

图1 钩舌与原始工艺简图

3.2 原有工艺方案的缺陷

虽然这种铸造工艺制造的钩舌在铁路上运用了几十年，但随着铁路货车的提速重载，此工艺暴露了它的不足之处。由于钩舌S面有拔模斜度的存在，这样在钩舌S面的分型部位（图1b）的C点）形成了一个最高点。而钩舌在运行中，S面又是承载面，这样在尖点处易出现应力集中现象，钩舌在运行中反复承受牵引力和冲击力的交替作用，最终在钩舌S面处出现了疲劳裂纹。