[发明专利]铸钢火车轮

说明书

技术领域

本主题总体上涉及使用铸造操作的铸件。

背景技术

钢火车轮是在其中将熔化的钢浇注到成形好的石墨模具中的铸造操作过程中制造的。所述模具一般包括通常是石墨块的上半型或上型箱和通常也是石墨块的下半型或下型箱。被铸造的物体的顶部或前表面在上型箱中成形，被铸造的物体的底部或后表面在下型箱中成形。所述模具包括形成火车轮的轮毂、板件和轮缘的部分。当将上型箱和下型箱组合来形成完整的模具时，将这种完整的模具定位在浇注段处，在该浇注段中将熔化的钢浇注到模具的型腔中以形成火车轮的轮毂和轮缘。

在一些已知的组件中，在模具的上型箱部上设有中央冒口使得在必要时可以保持额外的熔化金属以就在浇注之后火车轮冷却并固化期间向下填充到所述模具中。通过设计中央冒口来保持足够量的金属以在所述轮冷却并固化期间向下填充到所述模具中，钢火车轮的孔隙率必须满足可接受的标准。在模具型腔和中央冒口填充之后，停止浇注金属，然后使石墨模具从浇注段移动，在将上型箱和下型箱分离之前能够有足够的时间使钢固化。

在成形好的石墨模具中，石墨吸收来自于熔化的钢的热量使得熔化的轮在与石墨接触的外表面处相当快速地冷却并固化。这能够实现轮的高生产率，因为在浇注之后就可以立即使上型箱与下型箱相当快速地彼此分离，从而使所述轮能够合适地冷却并且在其制造期间以其他方式对其进行热处理。由于石墨模具对来自于熔化的钢的热量的快速的吸收，目前的实际情况是在轮毂与轮缘之间提供了厚的板件来确保板件的中心保持熔化状态足够的时间以使中央冒口中的过剩的熔化金属从轮毂通过所述板件流到轮缘以在火车轮中获得所需的孔隙率。板件增加的厚度增加了火车轮的总重量。之后可以加工掉板件的额外的材料，但是这给制造工艺增加了时间和成本。

减少板件中的材料量是所需的，但是仍然要使板件能够保持熔化状态足够长的时间以获得铸钢火车轮的所需的孔隙率。

发明内容

在一个实施方式中，提供了一种铸钢火车轮，其包括具有轴孔的轮毂。轮缘与所述轴孔同心。板件从所述轮毂基本径向延伸到所述轮缘。所述板件具有前表面和后表面，所述板件具有在所述轮毂与轮缘之间延伸的多个轮辐，相邻的轮辐具有限定在所述前表面与后表面之间的不同的厚度。

可选地，在火车轮铸造期间，较厚的轮辐可以使更大量的熔化金属从所述轮毂流向所述轮缘。所述轮辐彼此一体并且在火车轮铸造期间形成为使得所述板件在轮毂与轮缘之间是连续的。可选地，所述轮辐包括一系列沿周向排布并且交替的主轮辐和副轮辐。主轮辐可以比相邻的副轮辐厚。副轮辐可以比相邻的主轮辐薄。所述主轮辐可以具有增加主轮辐厚度的脊。副轮辐可以具有在其外部的限定在所述脊之间的空隙。

可选地，所述板件的前表面可以是平滑并连续的。所述板件的后表面可以是不连续的并且由限定相应轮辐的一系列脊和空隙限定。所述轮辐可以具有限定相邻轮辐之间的边界的肩部。相邻轮辐之间的厚度之差可以随着沿轮辐径向向外延伸而总体减小。可选地，所述轮辐可以具有轮毂端和轮缘端。轮毂端处副轮辐的厚度可以显著小于轮毂端处主轮辐的厚度。轮缘端处副轮辐的厚度可以大致等于轮缘端处主轮辐的厚度。

在另一个实施例中，提供了一种铸钢火车轮，包括具有轴孔的轮毂。轮缘与所述轴孔同心。板件从轮毂基本径向延伸到轮缘。所述板件具有前表面和后表面。所述板件具有限定在所述前表面与后表面之间的厚度尺寸。在所述板件上，所述前表面和所述后表面的至少其中之一包括一系列沿周向排布并且交替的脊和空隙。所述脊被限定为比相邻的空隙厚，且所述空隙被限定为比相邻的脊薄。

可选地，较厚的脊在火车轮铸造期间能够使更大量的熔化金属从轮毂流向轮缘。所述脊与所述空隙之间的厚度差可以随着从轮毂径向向外延伸而总体减小。所述板件可以包括限定所述脊与空隙之间的边界的肩部。可选地，这些脊可以构成所述板件的大约一半，这些空隙可以构成所述板件的大约一半。所述板件可以包括大约4到8个脊，其中，空隙交错地设置在这些脊之间。这些脊和空隙可以限定所述板件的大致相等的截头扇区。这些脊可以在靠近轮毂的地方更厚并且在靠近轮缘的地方更薄。可选地，可以在所述前表面和后表面上均设置所述脊和空隙。所述前表面和后表面上的脊可以基本彼此对齐。所述前表面和后表面上的空隙可以基本彼此对齐。