[发明专利]改良有轨车辆钩舌形成的表面下冷芯

说明书

一种用于制造有轨车辆车钩钩舌的方法，所述方法包括：在铸造之前，在上模部和下模部的内部设置外部冷芯，所述冷芯偏离上模部和下模部的牵引面和内腕的内壁并与该内壁相邻，从而产生的铸件至少在其内腕、高应力部分的微收缩得以减少。当与以没有使用表面下冷芯工艺制造的等效表面相比时，表面下冷芯的使用使得改良表面几乎无杂质。所述外部冷芯可以是较大尺寸的锥形冷芯以改善表面上和表面下的冷却和凝固。所述外部冷芯还可以具有渐缩设计的圆柱形和/或椭圆形冷芯，所述渐缩设计可对应上模部和下模部的牵引面和内腕之间的内壁。

本申请是申请号为201280004711.5、申请日为2012年12月17日、2013年7月5日进入中国国家阶段、发明名称为“改良有轨车辆钩舌形成的表面下冷芯”的发明专利申请的分案申请。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2011年12月21日提交的、13/333,035号美国专利申请的申请日权益，其公开的内容在此通过引用全部并入本文。本申请与2010年12月28日提交的、名称为“Knuckle Formed Through The Use of Improved External and Internal Sand Coresand Method of Manufacture”的12/979,967号美国专利申请(“‘967申请”)相关，在此通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及铁路车钩领域，更为具体而言，本发明涉及有轨车辆车钩钩舌的铸造，所述铸造使用表面下冷芯以减少铸件的高应力区域的微收缩。

背景技术

有轨车辆车钩设置在铁道车辆的各端部，以使这种铁道车辆的一端能够与另一铁道车辆的邻近设置的端部连接。这些车钩各自的可接合部分在铁道领域中称为钩舌。

通常，钩舌通过模具(通常由砂子制成)和设置在模具内的若干个型芯进行制作。所述模具成形出铸件的外部。设置所述型芯以成形铸件的内部或外部。在不设置内部型芯的情况下，铸件由实心金属制成。外部型芯有助于成形铸件的外表面。内部型芯通常指的是钩舌前部的指形型芯、钩舌中部的轴销型芯、以及钩舌后部的肾形型芯，并且内部型芯在铸造后形成钩舌中的型腔。

在铸造本身过程中，模具与内部型芯的相互关系在生产合格的有轨车辆车钩钩舌方面会产生差异。许多钩舌由于金属在贯穿钩舌厚度各处的内部和/或外部的不一致而不合格。如果在铸造过程中一个或多个型芯发生移动，那么一些钩舌壁会最终比其他的更薄，引起偏载，进而，导致在钩舌的使用中增加故障的风险。

由于钩舌的初始验收和为了其在使用中的成功表现，车钩钩舌的外部特征应符合铁路工业标准。为了钩舌在使用中的成功表现，钩舌(图3中的7)的外部特征必须适当成形，所述外部特征包括牵引面轮廓(图3中的30)和内腕(图3中的42)。当货运车厢连接在一起时配对的车钩的牵引面彼此接触并传递牵引火车的力。这些牵引力可以是相当大的。力矩从牵引面聚集到内腕、钩舌的一部分，该部分常常由于力的大小以及内腕区域在表面和C-10销孔(图3中38)之间变薄而失效。由于这个原因，存在铁路行业标准，规定了牵引面轮廓的形状和形成车钩的操作规程建议。牵引面轮廓不一致或超出容差可导致车钩的连接性能较差/不能连接或损害牵引载荷的载荷路径。讨论牵引面适当性能的重要性的一项专利为美国专利US7,337,826，其名称为“Railway Car Coupler Knuckle Having ImprovedBearing Surface”(‘826专利)。‘826专利记载了用于铸造具有增强支承面的钩舌连接器的技术。然而，‘826专利未解决铸造过程中会在钩舌表面之上或之下形成的缺陷。

车钩钩舌通常由铸钢或合金制成。例如，当熔融金属在铸造过程被引入模具时，当它冷却和凝固时很容易发生收缩。这被称为“收缩”或“微收缩”，发生这个是因为大多数金属在液态下不如固态致密。收缩会发生在铸件的外部、铸件的内部或这两者。收缩可导致钩舌形成收缩缺陷和/或与固化相关的缺陷，和/或甚至在钩舌的某些部分形成空隙。这可导致车钩过早磨损，或引起过早疲劳和/或失效。