使用自硬模具工艺制造轨道连接器制造技术

一种轨道连接器组件，至少具有由自硬制造工艺制成的主体和关节，所述主体和所述关节在操作过程中发生磨损的特征构件之间的距离的尺寸公差大约为绿砂工艺制造的主体和关节的尺寸公差的一半，因此，相比于由绿砂工艺制造的主体和关节，延长了疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
本申请为2012年7月10日进入中国国家阶段、申请号为201180005770.X、申请日为2011年1月5日、专利技术名称为“使用自硬模具工艺制造轨道连接器”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术的实施方式总体上涉及轨道连接器领域，更为具体而言，本专利技术涉及通过使用自硬或常温自硬铸造，制造轨道连接器及其各部件。
技术介绍
型砂铸造是铸造最早的铸造形式之一。由于其成本低廉和所涉及的原料易得而得到广泛应用。砂型铸件或砂模铸件是通过如下步骤生产的铸造部件：(1)在型砂中放置模型以构建模具，该模具包含浇铸系统；(2)取出模型；(3)向模具空腔填充熔融金属；(4)使金属冷却；(5)脱开砂模并取出铸件；(6)修整铸件，可包括：焊补、研磨、加工和/或热处理操作。现在更详细地描述这个过程。在砂型铸件中，主要的设备构件是模具，其包括若干组成部分。模具分为上型部(上半部)和下拉部(下半部)两个部分，它们沿分界线会合。型砂混合物包裹在构成模具空腔的主“模型”周围，该空腔是所要铸造的形状的腔模。型砂通常放在被铸工称为砂箱的内部，砂箱为没有底部或盖子的箱体，用来容纳型砂。型砂混合物可在加入时被夯实和/或有时对最终的模具组件进行振动，以压实型砂并填充模具中任何多余的空隙。型砂可通过手工压实，但采用压力和冲击力的机器确保了型砂的均匀包裹，并且所需的时间少得多，由此增加生产速度。取出模型，留下模具空腔。按需加入芯体，并且将上型部放置在拉动部的上方。芯体是形成铸件的内部开口、凹槽和通道的额外部件。芯体通常由型砂组成，这样他们可以从铸件抖出，而不需要具有必要的几何形状供滑出。因此，型砂芯体允许创建许多复杂的内部特征构造。在灌注熔融金属之前，将各个芯体放入模具中。模型中被称为芯体压印的凹槽固定各个芯体的位置。然而，由于芯体与芯体压印之间匹配不佳、或者由于芯体周围的金属流，或者由于熔融金属中的浮力，芯体仍会移位。被称为芯撑的小金属片固定在芯体和模具空腔表面之间，从而为芯体提供进一步的支承。芯撑为固定在芯体和模具空腔表面之间的小金属片。芯撑由比铸造金属更高熔点的金属构成，从而维持其结构支承芯体。凝固后，芯撑被铸造在铸件的内部，并且向外突出的芯撑的多余材料被切除。除了铸件的外部特征构造和内部特征构造，其他特征构造必须并入模具，以容纳熔融金属流。熔融金属注入浇注槽，浇注槽为砂模顶部的大凹槽。熔融金属从上述凹槽的底部通过漏斗流出，向下进入被称为浇注口的主通道。浇注口与一系列被称为流道的通道相连，流道将熔融金属运送到模具空腔内。在各个流道的末端，熔融金属通过浇口进入模具空腔，浇口控制流速并使紊流最小化。被称为冒口的腔室用于充满熔融金属，该腔室通常与流道系统相连接。在凝固过程中，冒口提供金属的额外来源。当铸件冷却时，熔融金属收缩，浇口和冒口中的额外的金属用于根据需要回填模具空腔。开放的冒口也有助于减少收缩。当使用开放的冒口时，使待进入模具空腔的第一金属完全通过模具空腔并进入开放的冒口。这种策略防止熔融金属的过早凝固，且提供用于补偿收缩的材料来源。最后，包含了贯通模具空腔与外部的小通道。这些通道作为排空隙，使得气体从模具空腔逸出。型砂的多孔性还使一些空气逸出，但是有时需要额外的排气口。流过所有通道(浇口、流道和冒口)的熔融金属将会凝固，附着于铸件，并且铸件必须在移除之后与部件分离。熔融金属注入模具空腔，并在其冷却和凝固之后，铸件与砂模分离。铸件的精确度取决于型砂的种类和成型工艺。由粗绿砂制成的型砂铸件给予铸件表面粗糙的质感，使他们与其他工艺制成的铸件易于区分。常温自硬模具或自硬模具可生产表面光滑得多的的铸件。下文将更为详细地讨论提供更加光滑的表面所带来的优点，但是，对于利用自硬铸造工艺制作的铸件性能的改善并不显著。成型后，铸件被氧化物、硅酸盐及其他化合物的残留物覆盖。这种残留物可以通过各种手段去除，如研磨或喷砂。相比于绿砂工艺，使用自硬工艺产生几个其他表面条件优势。这些优势包含涉及表面夹杂物、表面孔隙、重皮及铸疤。下文提供了所需的表面条件与使用常温自硬工艺所得的表面条件之间的细节比较。铸造过程中，型砂混合物的某些成分在热铸造过程中丢失。绿砂可在调整其成分以补充所失水分和添加剂之后重复使用。模型自身可无限次地重复使用以生产新的砂模。以手工生产铸件的砂模成型工艺已使用了许多世纪。自1950年以来，半自动化铸造工艺已开发用于生产线，有些包括采用液压技术压实型砂。绿砂为砂子(约90％)、膨润土或粘合剂(约7％)、水(约3％)的骨料，其中膨润土或粘合剂包括煤粉。用“绿”字是因为它像绿色树枝一样含有水份。骨料的最大部分总是砂子，可以是硅质砂或橄榄砂。粘土比例有许多配方，但它们都达到可模压性、表面光洁度以及热熔融金属的脱气性能之间的不同平衡。煤粉在铸造业通常称作海煤粉(sea-coal)，它以低于5％的比例存在，在熔融金属存在的情况下发生部分燃烧导致有机气体的释放。另外，2-3％水的存在导致其与熔融钢发生反应后在铸件中产生更多的气体缺陷。废气的排放或水蒸汽造成粗糙表面不连续性，进而导致连接器和连接器部件疲劳寿命更低。在连接器组件经受周期载荷的情况下，提供尽可能长的疲劳寿命是至关重要的。模具的另一种类型是表面烘干模具。表面烘干模具开始与绿砂模具类似，但是添加了额外的粘合材料，模具空腔表面通过火把或加热灯干燥以增加模具强度。这样提高了尺寸精度和表面光洁度，但降低了湿陷性。表面烘干模具成本更高并且所需时间更多，因此，降低了生产速度。可用于砂型铸造的另一种型砂是干砂。在干砂模中(有时被称为冷盒模)，型砂只与有机粘合剂相混合。模具通过在炉上烘焙而加固。由此得到的模具具有较高的尺寸精度，但价格昂贵，从而导致了生产速度更低。制造连接器的铸造工艺历来采用绿砂工艺。虽然这种工艺在铁路行业应用很好，但是存在与绿砂工艺关联的缺点，如材料强度差、孔隙多和表面光洁度差，导致较短的疲劳寿命、较大的公差变化以及在铸造工序之后往往需要二次研磨/加工。另外，在修磨时还可能需要大量的焊补，以修补表面或表面下的缺陷。生产速度也低，并且包括了较高的修磨劳动成本。基于在下文会变得更加明显的原因，这些缺点会需要连接器和/或关节更早进行更换，并增加了可避免的额外制造成本。因此，有益的做法是，使用另一种铸造工艺来制造轨道连接器组件，以克服或至少减轻这些缺陷。附图说明结合以下附图和描述可以更好地理解所述系统。附图中的部件不必要按比例，重点则在于举例说明本专利技术的实质。而且，在各附图中，相类似的附图标记指代不同视图中的相应部件。图1为通过自硬或常温自硬工艺制造轨道连接器的透视图；图2为用于构成图1的轨道连接器的连接器组件的分解透视图；图3为图2中的连接器主体的俯视方向的透视图；图4为图2中的连接器主体沿4-4线的截面侧视图；图5A和图5B为图2中的连接器主体的两个透视图，示出了连接器缓冲肩部相对于连接器销孔的位置；图6为图2中的轨道连接器的透视图，示出了销保护头相对于连接器销孔的位置；图7为图2中的连接器主体的侧视图；图8为图7中的连接器主体沿8-8线的截面图；图9为图2中的连接器主体的侧视图；图10为图9中的连接器主体沿10-10线的截面图；图11为图2中的连接器关节的俯视方向的透视图；图12为图11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铸造轨道连接器组件的连接器主体的方法，所述方法包括：使用自硬制造工艺制造钢制的连接器主体，该自硬制造工艺包括使用化学粘合型砂系统，该化学粘合型砂系统产生砂模，通过所述砂模铸造所述连接器主体，所述连接器主体在操作过程中发生磨损的特征构件之间的距离的尺寸公差在正负0.080英寸之内，因此，相比于由绿砂工艺制造的连接器主体，延长了疲劳寿命。

【技术特征摘要】
2010.01.11 US 12/685,3461.一种用于铸造轨道连接器组件的连接器主体的方法，所述方法包括：使用自硬制造工艺制造钢制的连接器主体，该自硬制造工艺包括使用化学粘合型砂系统，该化学粘合型砂系统产生砂模，通过所述砂模铸造所述连接器主体，所述连接器主体在操作过程中发生磨损的特征构件之间的距离的尺寸公差在正负0.080英寸之内，因此，相比于由绿砂工艺制造的连接器主体，延长了疲劳寿命。2.如权利要求1所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述连接器主体的拉柄相对于所述连接器主体的连接器销孔的位置在正负0.075英寸的公差之内。3.如权利要求1所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述连接器主体的缓冲肩部相对于所述连接器主体的连接器销孔的位置在正负0.070英寸的公差之内。4.如权利要求1所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述连接器主体的销保护头相对于所述连接器主体的连接器销孔的位置在正负0.062英寸的公差之内。5.如权利要求1所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述连接器主体的出模斜度包括多个典型特征构件的出模斜度为1.0度或更小。6.如权利要求1所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述连接器主体在所述连接器主体的关键区域没有观察到重皮、铸疤、芯撑或焊缝，表现在表面条件匹配或优于钢铸件研究和贸易协会SCRATA值，所述SCRATA值包括：重皮D1、铸疤E1、芯撑F1、和焊缝J1，其中所述SCRATA值通过在SCRATA值的1981年出版中涉及的SCRATA比值样板进行确定。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述连接器主体在关键区域的表面条件匹配或优于钢铸件研究和贸易协会SCRATA值，所述SCRATA值包括：表面粗糙度A1，其中所述SCRATA值通过在SCRATA值的1981年出版中涉及的SCRATA比值样板进行确定。8.一种用于铸造轨道连接器组件的关节的方法，所述方法包括：使用自硬制造工艺制造钢制关节，该自硬制造工艺包括使用化学粘合型砂系统，该化学粘合型砂系统产生砂模，通过所述砂模铸造所述关节，所述关节在操作过程中发生磨损的特征构件之间的距离的尺寸公差在正负0.065英寸之内，因此，相比于由绿砂工艺制造的关节，延长了疲劳寿命。9.如权利要求8所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述关节的拉柄相对于关节销孔的位置在正负0.061英寸的公差之内。10.如权利要求8所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述关节的缓冲肩部相对于关节销孔的位置在正负0.056英寸的公差之内。11.如权利要求8所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述关节的销保护头相对于关节销孔的位置在正负0.049英寸的公差之内。12.如权利要求8所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述关节的出模斜度包括所述关节的多个典型特征构件的出模斜度为1.0度或更小。13.如权利要求8所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述关节在所述关节的关键区域没有观察到重皮、铸疤、芯撑或焊缝，表现在表面条件匹配或优于钢铸件研究和贸易协会SCRATA值，所述SCRATA值包括：重皮D1、铸疤E1、芯撑F1、和焊缝J1，其中所述SCRATA值通过在SCRATA值的1981年出版中涉及的SCRATA比值样板进行确定。14.如权利要求8所述的方法，其中，所述关节在关键区域的表面条件匹配或优于钢铸件研究和贸易协会SCRATA值，所述SCRATA值包括：表面粗糙度A1，其中所述SCRATA值通过在SCRATA值的1981年出版中涉及的SCRATA比值样板进行确定。15.一种用于制造轨道连接器组件的连接器主体的方法，所述方法包括：使用自硬制造工艺制造轨道连接器主体，该自硬制造工艺包括使用化学粘合型砂系统，该化学粘合型砂系统产生砂模，通过所述砂模铸造所述连接器主体，因此，相比于由绿砂工艺制造的连接器主体，延长了疲劳寿命；其中，由所述自硬制造工艺制成的所述连接器主体在所述连接器主体的关键区域没有观察到重皮、铸疤、芯撑或焊缝，表现在表面条件匹配或优于钢铸件研究和贸易协会SCRATA值，所述SCRATA值包括：重皮D1、铸疤E1、芯撑F1、和焊缝J1。16.如权利要求15所述的方法，其中，所述连接器主体在关键区域的表面条件匹配或优于钢铸件研究和贸易协会SCRATA值，所述SCRATA值还包括：表面粗糙度A1。17.如权利要求16所述的方法，其中，所述SCRATA值通过在SCRATA值的1981年出版中涉及的SCRATA比值样板进行确定。18.如权利要求15所述的方法，其中所述连接器主体的非关键区域的表面条件匹配或优于下述SCRATA值，包括：表面粗糙度A1、表面夹杂物B3、气孔C2、重皮D1、铸疤E1、芯撑F1、热修整G1、机械修整H1和焊缝J1。19.如权利要求15所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述连接器主体的拉柄相对于所述连接器主体的连接器销孔的位置在正负0.075英寸的公差之内。20.如权利要求15所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述连接器主体的缓冲肩部相对于所述连接器主体的连接器销孔的位置在正负0.070英寸的公差之内。21.如权利要求15所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述连接器主体的销保护头相对于所述连接器主体的连接器销孔的位置在正负0.062英寸的公差之内。22.如权利要求15所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述连接器主体的出模斜度包括所述连接器主体的多个典型特征构件的出模斜度为1.0度或更小。23.一种用于制造轨道连接器组件的关节的方法，所述方法包括：使用自硬制造工艺制造关节，该自硬制造工艺包括使用化学粘合型砂系统，该化学粘合型砂系统产生砂模，通过所述砂模铸造所述关节，因此，相比于由绿砂工艺制造的关节，延长了疲劳寿命；其中，由所述自硬制造工艺制成的所述关节在所述关节的关键区域没有观察到重皮、铸疤、芯撑或焊缝，表现在表面条件匹配或优于钢铸件研究和贸易协会SCRATA值，所述SCRATA值包括：重皮D1、铸疤E1、芯撑F1、和焊缝J1。24.如权利要求23所述的方法，其中，所述关节在关键区域的表面条件匹配或优于钢铸件研究和贸易协会SCRATA值，所述SCRATA值还包括：表面粗糙度A1。25.如权利要求24所述的方法，其中，所述SCRATA值通过在SCRATA值的1981年出版中涉及的SCRATA比值样板进行确定。26.如权利要求23所述的方法，其中所述关节的非关键区域的表面条件匹配或优于下述SCRATA值，包括：表面粗糙度A1、表面夹杂物B3、气孔C2、重皮D1、铸疤E1、芯撑F1、热修整G1、机械修整H2和焊缝J1。27.如权利要求23所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述关节的拉柄相对于关节销孔的位置在正负0.061英寸的公差之内。28.如权利要求23所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述关节的缓冲肩部相对于关节销孔的位置在正负0.056英寸的公差之内。29.如权利要求23所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述关节的销保护头相对于关节销孔的位置在正负0.049英寸的公差之内。30.如权利要求23所述的方法，其中，由自硬制造工艺制成的所述关节的出模斜度包括所述关节的多个典型特征构件的出模斜度为1.0度或更小。31.一种用于制造轨道车厢钢铸部件的方法，所述方法包括：使用自硬制造工艺制造轨道车厢钢制铸造部件，该自硬制造工艺包括使用化学粘合型砂系统，该化学粘合型砂系统产生砂模，通过所述砂模铸造所述轨道车厢铸造部件，所述轨道车厢铸造部件在操作过程中发生磨损的特征构件之间的距离的尺寸公差在正负0.080英寸之内，因此，相比于由绿砂工艺制造的轨道车厢铸造部件，延长了疲劳寿命。32.如权利要求31所述的方法，其中，所述轨道车厢铸造部件为连接器主体。33.如权利要求31所述的方法，其中，所述轨道车厢铸造部件为关节。34.如权利要求31所述的方法，其中，所述轨道车厢铸造部件为锁。35.如权利要求31所述的方法，其中，所述轨道车厢铸造部件为触发器。36.如权利要求31所述的方法，其中，所述轨道车厢铸造部件为锁提手。37.一种用于制造轨道车厢钢铸部件的方法，所述方法包括：使用自硬制造工艺制造轨道车厢钢铸部件，该自硬制造工艺包括使用化学粘合型砂系统，该化学粘合型砂系统产生砂模，通过所述砂模铸造所述轨道车厢铸造部件，因此，相比于由绿砂工艺制造的轨道车厢铸造部件，延长了疲...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·F·尼鲍尔，杰里·R·斯梅雷基，罗纳德·P·塞尔贝里，阿瑟·A·吉贝奥特，
申请(专利权)人：贝德罗工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US