ZG25MnCrNiMo高铁减震箱体消失模铸造技术浅析

2021-05-18刘丽霞关贤雅李禹

中国设备工程 2021年9期

刘丽霞，关贤雅，李禹

（1.遵义建衡生产力促进有限公司；2.遵义金业机械铸造有限公司，贵州遵义 563000）

高铁网的搭建和完善是带动国家经济发展的发动机，随着国家经济的发展，我国高铁系统也迅速发展，多地高铁也“换挡提速”，这对列车舒适性及可靠性、安全性提出了更高要求。作为高速列车重要悬挂元件的减振器，对其性能的要求越来越高，特别是多次大提速后更须使用减振器，如果没有良好的减振器，不能消除行驶时产生是有害震动，就会出现临界速度，甚至会出现共振，届时不仅相关的零部件磨损加剧，甚至会遭到破坏，以致造成重大交通事故。铁路车辆中使用的减振器中有荷兰的柯尼减震器、法国的迪斯潘减震器、德国的萨克斯减震器、美国的蒙诺减震器、俄罗斯的减震器、日本的减震器，还有瑞典的减震器以及国产的几种减震器。这些减震器基本上都是同一流的减震器，都是双缸的，不仅结构复杂、造价高，而且使用性能有限，无法满足铁路车辆提速后的实际要求。

液压减振器是高速列车关键零部件之一，随着高速列车的车速不断提升，为了维持其运行安全高效，铁路运营部门希望高速列车液压减振器性能稳定、寿命长，但性能稳定性恰好是国产高速列车液压减振器的薄弱点，其原因在于我国在高速列车液压减振器零部件制造技术的发展滞后，铸造工艺与加工工艺方面缺乏深入研究,导致国内高速列车减振器零部件性能、寿命很难达到高速列车使用要求。

为改变国产高速铁路液压减振器现状，本项目开展减速器关键零部件ZG25MnCrNiMo高铁减震箱体制造技术开发与应用，提高关键零部件高铁减震箱体性能，从而提高总成件减振器稳定性及使用寿命。

1 高铁减震箱体制造技术现状

ZG25MnCrNiMo高铁减震箱体是高铁列车减震装置的重要零部件之一，在运行中受力较为复杂，它承载着牵引电动机的静、动载荷，同时也承受着轮轨传递的动载荷和静载荷，在各种交变应力作用下会逐渐产生疲劳裂纹。高铁减震箱体材料最早采用的正火状态的ZG230-450普通碳素铸钢，后来，为了提高铁减震箱体的强度和刚度，以增加使其寿命，又相继使用了ZG16Mn、ZG25Mn、ZG25MnCrNiMo等低合金材料。目前，国内高铁减震箱体选用ZG25MnCrNiMo材质，消失模铸造的合格率保持在50%左右，产品的出品率70%左右。机械性能只有少数的铸造厂能够满足标准要求。

2 关键技术

项目产品ZG25MnCrNiMo高铁减震箱体是高铁减震器的主要配套产品之一（如图1），根据产品的结构，我公司选用消失模铸造及加工中心机加，在整个制造过程中，关键技术如下。

图1

2.1 组树

对项目产品进行有限元分析，建立数字模块，观察成型过程中微观组织的变化，发现易出现的缺陷，对铸造工艺进行优化。

浇冒口的设置，选取产品热节位置，计算冒口尺寸及根据产品的重量和结构，计算浇道的尺寸及浇道布局，保证产品在浇注过程中成型完整，不产生疏松、裂纹、夹渣等铸造缺陷。

2.2 涂料

消失模白模的涂料工艺及烘干工艺：涂料层数控制4层，第一、二层采用锆英粉+硅溶胶涂料。为保证产品的表面质量，采用进口锆英粉，杂质少，颗粒均匀，既能保证涂料层的强度，同时避免锆英粉杂质与ZG25MnCrNiMo进行化学反应，引起表面凹坑，严重影响外观质量。在烘干过程中，需严格控制烘房的温度与烘干的时间，烘房温度过高，烘干温度过快，易导致涂料表面皲裂，影响外观及后面清理工序的难度。

白模涂料，面层和第二层采用锆英砂+硅溶胶涂料，黏度控制在30～50s。