[发明专利]一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮箱的制作技术领域，尤其涉及一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺。

背景技术

铝合金由于其比重轻、比强度高、耐蚀性好，在汽车、火车、船舶、航空和航天等领域得到了广泛应用。高速列车齿轮箱体采用铸造铝合金，可减轻列车簧下质量，减少列车对铁轨的磨耗和损伤，提高列车的运行，一些发达国家（如日本、法国、德国）经多年的研究，已先后在高速列车上采用了铸造高强度铝合金齿轮箱体。

低压铸造工艺的基本原理是：在密闭的保持炉的熔汤表面上施加0.01～0.05Mpa的空气压力或惰性气体压力，熔汤通过浸放在熔汤里的给汤管（升液管）上升，被压进与炉子连接着的上方的模具内。熔汤是从型腔的下部慢慢开始充填，保持一段时间的压力后凝固。凝固是从产品上部开始向浇口方向转移，浇口部分凝固的时刻就是加压结束的时间。凭借浇口的方向性凝固和从浇口开始的冒口压力效果得到了完美的铸件。最后当铸件冷却至固相温度以下便可从模具中取出产品。

列车齿轮箱由上箱体和下箱体组合构成，箱体壁厚差异大，热节分散，另外箱体内腔还分布有油槽、油钩、挡油板，结构十分复杂。

齿轮箱体作为高速列车的关键部件，在列车高速运行时，承受着非常复杂的交变应力，为保证列车运行的安全性和可靠性，其关键部位必须进行X射线探伤，确保箱体不存在影响行车安全的缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，所采用的材料必须具有足够的强度、刚度、塑性及优良的疲劳性能。

现有技术一般采用砂型重力铸造齿轮箱体，但箱体质量不十分理想。低压铸造与一般重力铸造相比有如下优点：

（1）低压铸造时金属液自下而上从底部注入型腔，充型平稳；并且充型速度可得到有效控制，可以减少或避免金属液产生翻腾、冲击和飞溅，减少二次氧化，提高铸件质量；

（2）金属液在压力下充型，流动性增加，铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利；

（3）铸件在低压下充型，又在较高的压力下凝固结晶，铸件组织致密、机械性能高、气密性和耐压性能好。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的问题，提出一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺，所述工艺浇注工序中，升液压力为0.01～0.05MPa，升液时间为15～35s。

本发明所述的升液压力可选择0.011～0.049MPa，0.015～0.042MPa，0.02～0.04MPa，0.024～0.038MPa，0.027～0.033MPa，0.03MPa等。

所述的升液时间为15.01～34.8s，16～32s，17.6～30.7s，18.6～28s，20.5～26.6s，22～25s，23.7～24.8s等。

按照本发明所述的升液压力和时间，升液管内铝液的上升速度保持在50mm/s左右，可以保证铝液上升时能够顺利排气、撇渣，不会造成铝液在浇口处产生喷射，也不会导致铝液温度明显降低，对保证箱体质量有利。

进一步地，本发明所述升液压力为0.02～0.03MPa，升液时间为20～25s。

在本发明中，所述工艺浇注工序中，充型压力为0.04～0.08MPa，例如可选择0.041～0.079MPa，0.047～0.073MPa，0.055～0.07MPa，0.06～0.068MPa，0.064MPa等，优选0.05～0.07MPa，进一步优选0.06MPa。

在确定充型时间时应注意防止铸件产生气孔、冷隔等缺陷，并保证铸件自上而下顺序凝固。本发明所述的充型时间为15～30s，例如可选择15.01～29.9s，15.5～26.7s，16.8～25s，17.5～24.2s，18～22s，19.3s等，进一步优选22～29s，最优选25s。

保压压力在很大程度上决定了铸件的致密度。正常情况下，保压压力越大，补缩效果越好，铸件越致密。但由于受铸型及设备条件等因素的限制，保压压力不能太高。在本发明中，所述工艺浇注工序中，保压压力为0.03～0.09MPa，例如可选择0.031～0.089MPa，0.037～0.08MPa，0.043～0.077MPa，0.05～0.07MPa，0.056～0.062MPa，0.059MPa等，优选0.05～0.08MPa，进一步优选0.065MPa。在这样的压力下既能保证箱体的致密度，又能保证箱体不至于产生过分的机械粘砂，保证箱体的表面质量。