一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥及其制造方法与流程

1.本发明涉及轴桥制造技术领域，尤其涉及一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥及其制造方法。


背景技术：

2.随着我国城市轨道交通的迅猛发展，低地板轻轨交通凭借其环保、便捷、造价低廉等优势越来越受到广大城市的青睐。但国内低地板有轨电车市场仍处于起步阶段，目前运行的低地板有轨电车的弹性车轮之间普遍没有耦合结构，轴桥两侧连接的低地板车辆弹性车轮普遍存在无法自动对中及自导向、车轮磨耗快、寿命较短等问题，弹性车轮为易耗件，后期更换成本巨大。
3.国外的低地板转向架为了解决独立车轮无法自动对中及自导向问题，减少车轮偏磨量，主要使用横向耦合和纵向耦合两种方式。
4.纵向耦合方式一般是通过左右两侧纵向布置的电机来实现，电机驱动同侧的前后两个独立车轮，国内外具有代表性的产品为siemens公司的combino转向架，纵向耦合虽然也可实现自导向功能，但易产生纵向蠕滑力，直线上车轮偏磨较大。
5.横向耦合方式主要是通过轴桥对独立车轮进行定位，传动轴横向连接左右两侧车轮，达到同步旋转的目的。由于横向耦合结构较复杂，对设计及制造水平要求较高，尤其是对轴桥部分，由于轴桥不仅对独立车轮进行定位，同时需要承受整个车体的重量，其质量直接决定了整个转向架的安全性能，铸造工艺难度大，为车辆转向架最为关键的一个零件，其力学性能要求、表面缺陷磁粉探伤要求和射线探伤缺陷分别需要满足表1、表2和表3的规定，
6.表1力学性能要求
[0007][0008]
表2磁粉探伤缺陷可接受等级
[0009]
缺陷描述关键区域其他外表面区域非线性缺陷sm2sm3线性缺陷lm2lm3点线状缺陷am2am3
[0010]
表3射线探伤缺陷可接受等级
[0011]
缺陷类型缺陷类别关键区域其他区域气孔a2级3级夹砂和夹渣b2级3级
疏松ca、cb、cc、cd2级3级裂纹，热裂纹，内冷铁，斑纹d，e，f，g不接受不接受
[0012]
鉴于此，目前国内还没有自主研发的产品。


技术实现要素：

[0013]
本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥及其制造方法，能够对独立车轮进行定位，使得转向架横向耦合方式成为可能，实现有轨电车独立车轮自动对中和具有自导向较好、偏磨量小等优点，同时制备出来的铸件满足力学性能、表面缺陷磁粉探伤和射线探伤缺陷的要求。
[0014]
实现本发明目的技术方案是：
[0015]
一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥，包括一体成型的桥身和对称位于桥身两端的且适于安装齿轮变速机构的第一箱体和第二箱体，所述桥身为中空结构且两端分别连通第一箱体和第二箱体，所述第一箱体和第二箱体的外侧均开设有适于安装车轮总成的第一安装孔，顶部设有适于安装车架的安装平台，所述第一箱体或第二箱体的前侧开设有适于安装电机总成的第二安装孔。
[0016]
进一步地，所述桥身、第一箱体和第二箱的材质均为qt450-18材料。
[0017]
进一步地，所述qt450-18材料的成分配比，按质量百分数为：c：3.6％～3.8％，si：2.5％～2.8％，mn：≦1.5％，p：≦0.025％，s：0.005％～0.015％，ni：0.3％～0.5％，mg：0.035％～0.055％，其余为fe。
[0018]
一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的制造方法，包括以下步骤：
[0019]
步骤s1：造型，采用手工树脂砂两箱造型工艺分别制作上箱砂模和下箱砂模；
[0020]
步骤s2：制芯，通过模具分别制作桥身坭芯、第一箱体坭芯和第二箱体坭芯；所述桥身坭芯预埋有芯骨，所述芯骨为空心钢管，且两端设有钢制堵头封堵，所述钢制堵头中心设有内螺纹；所述第一箱体坭芯和第二箱体坭芯靠近桥身坭芯的一侧上设有与桥身坭芯起定位作用的异形定位孔，所述异形定位孔的中心预设有适于穿过螺杆的螺杆预留安装孔，另一侧上设有适于下芯工装调运坭芯的吊装孔以及与所述螺杆预留安装孔同心并适于放置螺杆套筒的套筒预留孔；
[0021]
步骤s3：组芯，将桥身坭芯放置在组芯工装上，将螺杆与桥身坭芯的钢制堵头上的内螺纹锁紧，随后将第一箱体坭芯和第二箱体坭芯分别放置在组芯工装的两端，同时通过螺杆预留安装孔穿过已与桥身坭芯钢制堵头连接的螺杆，桥身坭芯与两端的第一箱体坭芯和第二箱体坭芯首先通过异形定位孔进行第一步定位，在另一侧将螺杆套筒穿过螺杆装入螺杆套筒预留孔，并在第一箱体坭芯和第二箱体坭芯的内侧之间卡装固定板，在第一箱体坭芯和第二箱体坭芯两侧通过螺帽与螺杆拧紧，将桥身坭芯分别与第一箱体坭芯和第二箱体坭芯锁紧，完成组装；
[0022]
步骤s4：下芯，通过下芯工装分别卡住第一箱体坭芯和第二箱体坭芯外侧的两个吊装孔并锁紧，吊运至下箱砂模中，随后取下第一箱体坭芯和第二箱体坭芯的内侧之间卡装固定板；
[0023]
步骤s5：合箱，通过检测桥身坭芯、第一箱体坭芯和第二箱体坭芯分别与下箱砂模的上表面的距离，判断下芯是否合格，检验合格后将上箱砂模装配后用螺钉固定，形成铸件
型腔；
[0024]
步骤s6：熔炼浇注，选配原料并依次熔炼、球化、孕育后，将铁水经浇注系统浇注至铸件型腔中，形成如上所述的轴桥铸件。
[0025]
进一步地，所述造型工艺的树脂砂为添加有木质改性呋喃树脂和固化剂的40/70目原砂，所述树脂加入量1.0％～1.2％，所述固化剂的加入量为树脂加入量的30％～50％。
[0026]
进一步地，所述制芯工艺的原砂采用sio2含量≥92％的大林砂，并加入砂重的0.2％的氧化铁红和砂重的1.3％～1.5％的树脂黏结剂。
[0027]
进一步地，所述下芯工装包括l型吊杆以及转动安装在l型吊杆端部的压杆和锁紧把手，所述压杆的顶端设有弧形凹口并适于通过锁紧把手卡入弧形凹口内实现固定，所述压杆的底端和l型吊杆的底端相平齐且分别固定连接有相对设置插板，所述插板插入所述吊装孔内。
[0028]
进一步地，所述浇注系统包括下横浇道以及垂直设于下横浇道中间的直浇道，所述直浇道的底部延伸至下横浇道下方并形成窝起，所述下横浇道的上侧两端对称设有上横浇道，所述上横浇道设有连通铸件型腔底部的纵浇道。
[0029]
进一步地，所述下横浇道的出口与直浇道的出口之间设有泡沫陶瓷过滤网，所述上横浇道的末端设有集渣包，所述集渣包与上横浇道之间连接有扁浇口，以实现在浇注系统中的铁水夹渣便于排入上横浇道末端的集渣包，且不易返流回上横浇道，所述纵浇道包括设于上横浇道侧边底部的扁内浇道以及垂直设于扁内浇道上的侧冒口。
[0030]
进一步地，所述浇注系统还包括设于铸件型腔的顶部且正对第一箱体坭芯和第二箱体坭芯的多个第一发热冒口、正对桥身坭芯的第二发热冒口以及设于铸件型腔表面的多个冷铁，通过侧冒口、第一发热冒口和第二发热冒口与冷铁配合的方式，控制铁水的凝固过程，获得内部致密的铸件。
[0031]
进一步地，所述第一发热冒口的顶部设有冒口排气棒；所述铸件型腔的顶部设有位于第二发热冒口侧边的扁出气片，扁出气片的厚度尺寸为3～5mm，长度为50～70mm，由于铁水从第一和第二箱体两侧进入型腔，铁水在桥身顶部形成汇集区，型腔气体在桥身顶部在纵向形成憋气现象，采用扁出气片方式，一方面最大增加桥身纵向的排气通道，同时扁出气片可以实现排气结束后，扁出气片中铁液迅速冷却，最大限度地减小扁出气片与铸件形成的热节区域，降低形成缩松缺陷的风险，扁出气片旁边设计发热冒口，首先起到收集顶部气体的作用，同时可以将扁出气片旁边带来的夹渣排入发热冒口，起到排渣、排气及补缩的三重作用。
[0032]
进一步地，所述扁出气片与第二发热冒口之间的距离为20～50mm，冒口与扁出气片设计距离保持在一个较小的间距，以利于冒口与扁出气片配合排气、排渣，同时发热冒口对扁出气片与铸件形成的局部热节进行补缩，减少铸件铸造缺陷。
[0033]
进一步地，所述熔炼浇注包括以下步骤：
[0034]
步骤s61：原料选配，采用q10生铁、废钢、75硅铁、镍板为炉料，并对表面具有铁锈或油污的炉料进行抛丸处理；
[0035]
步骤s62：熔炼，称取炉料并将加入至中频感应电炉中，启炉熔炼，待熔清后加入75硅铁和镍板，取炉前试样，检测c、si、mn、p、s、ni的含量，并根据结果调整炉内铁水中各元素的含量；当炉内温度升到1510℃
±
10℃，准备出炉进入球化包；
[0036]
步骤s63：球化，将球化包清理干净，在球化包底部的包坑内加入出炉铁液质量的1.0％～1.2％的球化剂，球化剂粒度为5～25mm，并在球化剂上放入出炉铁液质量的0.4％～0.6％的孕育剂-1，所述孕育剂-1的粒度为3～8mm，再加入出炉铁液质量的0.4％～0.6％的覆盖剂；所述球化剂成分为：si：40％～50％，mg：5.5％～7.5％，re：1.5％～2.5％，ca:2.5％～3.0％，其余为fe；所述孕育剂-1成分为：si:70％～75％，ca:1％～1.5％，al≤1％，其余为fe；所述覆盖剂成分为：c：0.009％～0.013％，si：0.4％～1.01％，mn：0.22％～0.56％，p：0.011％～0.09％，s：0.002％，cr：0.03％～0.09％，ni：0.01％～0.02％，cu：0.01％～0.04％，al：0.12％～0.35％，其余为fe；测量温度，在出炉温度1500～1520℃下将铁水转入球化包，进行球化孕育处理；
[0037]
步骤s64：倒包孕育，等到球化反应结束，向浇注包内加入出炉铁水质量的0.3％～0.4％的孕育剂-1和0.2％～0.3％的孕育剂-2，所述孕育剂-2的粒度为3～8mm，成分为：si：69％；ca：1.72％，al:0.78，bi：1.0％，将铁水从球化包内倒入浇注包内，静置约10秒钟，最后将浮渣扒干净；
[0038]
步骤s65：浇注：控制浇注温度1400～1420℃，保证浇注速度平稳，在浇注过程中随流孕育，所述随流孕育的孕育剂-3含量为出炉铁液质量的0.005％～0.1％，粒度为0.2～0.7mm，所述随流孕育的孕育剂-3成分为：si：72％，al：1.63％，ca：0.66％。
[0039]
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
[0040]
(1)本发明通过设置箱体为齿轮变速机构提供安装空间，并设有第一安装孔对车轮总成提供安装位，设有第二安装孔为电机总成提供安装位，设有安装平台为车架提供安装位，通过中空结构的桥身来连接两端的箱体，既实现对安装在箱体外侧的车轮总成进行定位，又为车轴提供安装空间，通过车轴连接箱体内的齿轮变速机构，由两端的齿轮变速机构分别连接车轮，并且其中一个齿轮变速机构连接电机，从而实现动力传动，使转向架的横向耦合方式成为可能，实现有轨电车独立车轮自动对中，同时具有自导向较好、偏磨量小等优点。
[0041]
(2)本发明桥身、第一箱体和第二箱的材质均为qt450-18材料，具有高强度高韧性的优点，使得主体壁厚为12mm的情况下，仍能满足承载住整车重量，保证行车安全。
[0042]
(3)本发明通过将qt450-18配方中的c控制在3.6％～3.8％之间，同时si控制在2.5％～2.8％之间，同时控制浇注温度1400～1420℃，通过三者的配合，不但铁液的流动性好，铁液在凝固时的石墨化膨胀能力好，同时不会产生石墨漂浮。将mn控制在1.5％以下，配合si控制在2.5％～2.8％，形成基体组织为铁素体和珠光体组织，其中珠光体含量控制在5％～15％之间；同时将ni控制在0.3％～0.5％之间，在不促进珠光体形成的同时，通过ni原子溶解入铁原子间，提高铁素体的强度。将mg控制在0.035％～0.055％之间，s控制在0.005％～0.015％之间，保证材料中石墨形态为ⅵ或
ⅴ
，其中ⅵ石墨≥80％；同时通过包底孕育、二次孕育、随流孕育的三次强化孕育工艺，将石墨大小控制在5级以上，且晶粒尺寸细小，可以同时保证材料的强度、延伸率及冲击韧性满足产品要求。
[0043]
(4)本发明分别制作桥身坭芯、第一箱体坭芯和第二箱体坭芯，组装后放入砂模中形成铸件型腔，通过在桥身坭芯中预埋芯骨，一方面避免桥身坭芯由于细长结构而变形弯曲，造成铸件不合格，另一方面为第一箱体坭芯、第二箱体坭芯和桥身坭芯的组装建立基础，避免螺栓直接拧紧在桥身坭芯上造成受力断裂，实现螺纹连接固定，提高了组装精度，
有效解决了该特殊结构铸件分段成型后组装存在的技术难题。
[0044]
(5)本发明通过固定板和下芯工装的配合使用，避免下芯吊运过程中，坭芯变形损坏。
[0045]
(6)本发明采用添加有氧化铁红的大林砂来制备坭芯，有效解决了铸件表面存在的脉纹缺陷。
[0046]
(7)本发明采用特殊的浇注系统，通过中间的直浇道流入下横浇道，再通过下横浇道流入两边的上横浇道，最后通过纵浇道进入型腔底部，然后慢慢汇聚到型腔中心，形成唯一一个铁水汇集区，相较其他顶注工艺或从中间入水等方法，最大地减少了铁水汇集区，减少了铁水前沿铁水的紊流氧化，并且通过直浇道底部的窝起以及上横浇道和下横浇道的搭接，起到缓流的作用，从而提高了铸件质量。
[0047]
(8)本发明浇注系统设有多级过滤，通过泡沫陶瓷过滤网，起到对铁水的第一次过滤净化，通过集渣包过滤掉初始进入浇注系统的带有夹渣的不纯净铁水，起到对铁水的第二次过滤净化，随后铁水通过扁内浇道，由于采用扁内浇道，高度低于上横浇道，起到挡渣的作用，起到对铁水的第三次过滤净化，最后，铁水在上横浇道与铸件间设计的侧冒口进入铸件，铁水中的微小夹渣等将在侧冒口中上浮，无法进入铸件型腔，起到对铁水的第四次过滤净化，最大程度地获得高纯净度铁水，以保证铸件质量。
[0048]
(9)本发明孕育工艺采用了包底孕育、倒包孕育和随流孕育的三次强化孕育工艺，采用倒包孕育工艺，将铁水从球化包倒入浇注包进行倒包孕育，该工艺可以使孕育剂在倒包过程中，均匀分布于铁液中，孕育均匀；在二次孕育中通过使用孕育剂-1和孕育剂-2配合使用，在孕育剂-2中加入微量的bi，在铁液中生成了大量的含bi元素的稳定复杂化合物，它们成为石墨的异质结晶核心，这些稳定核心的存在可以有效消除厚断面球铁中的畸变石墨。同时，增加石墨数量，细化共晶团组织，阻碍渗碳体的形成，使晶界处脆性夹杂物减少，机械性能极大的提高。
附图说明
[0049]
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
[0050]
图1为本发明铸件的结构示意图；
[0051]
图2为本发明坭芯放进下箱砂模中的结构图；
[0052]
图3为本发明桥身坭芯的结构示意图；
[0053]
图4为本发明坭芯组装结构立体图；
[0054]
图5为本发明坭芯组装的内部结构示意图；
[0055]
图6为本发明浇注系统的结构示意图。
[0056]
附图中的标号为：
[0057]
桥身1、第一箱体2、第二箱体3、第一安装孔4、安装平台5、第二安装孔6、桥身坭芯7、第一箱体坭芯8、第二箱体坭芯9、芯骨10、堵头11、螺孔12、吊装孔13、组芯工装14、螺杆15、固定板16、下芯工装17、吊杆17-1、压杆17-2、锁紧把手17-3、弧形凹口17-4、插板17-5、第一随行检具18、第二随行检具19、下横浇道20、上横浇道21、直浇道22、扁内浇道23、侧冒口24、泡沫陶瓷过滤网25、集渣包26、第一发热冒口27、第二发热冒口28、冷铁29、冒口排气
棒30、扁出气片31。
具体实施方式
[0058]
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0059]
(实施例1)
[0060]
如图1所示的横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥，包括一体成型的桥身1、第一箱体2和第二箱体3，其中第一箱体2和第二箱体3分别对称位于桥身1的两端，内部腔体用来安装齿轮变速机构，外侧均开设有第一安装孔4，用来安装车轮总成，顶部设有安装平台5，用来安装车架，第二箱体3的前侧还设有第二安装孔6，用来安转电机总成，桥身1为中空结构，内部腔体用来穿行车轴。采用一体式设计既实现对安装在箱体外侧的车轮总成进行了定位，通过车轴连接箱体内的齿轮变速机构，由两端的齿轮变速机构分别连接车轮，并且其中一个齿轮变速机构连接电机，从而实现动力传动，使转向架的横向耦合方式成为可能，实现有轨电车独立车轮自动对中，同时具有自导向较好、偏磨量小等优点。
[0061]
本实施例的长度为1272mm，主体壁厚仅12mm，现有的材料制成的铸件无法满足设计要求，为此，研发了了全新的铸件qt450-18材料用来铸造桥身、第一箱体和第二箱，整体重量月220kg。qt450-18材料的成分配比，按质量百分数为：c：3.6％～3.8％，si：2.5％～2.8％，mn：≦1.5％，p：≦0.025％，s：0.005％～0.015％，ni：0.3％～0.5％，mg：0.035％～0.055％，其余为fe。本实施例优选c：3.6％，si：2.8％，mn：≦1.5％，p：≦0.025％，s：0.01％，ni：0.3％，mg：0.035％～0.055％，其余为fe。
[0062]
由于结构的特殊性，采用整体成型，工艺性较差，需分段成型，本实施例的横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的制造方法，包括以下步骤：
[0063]
步骤s1：造型，采用手工树脂砂两箱造型工艺，根据上述铸件结构分别制作上箱砂模和下箱砂模；造型工艺的树脂砂为添加有木质改性呋喃树脂和固化剂的40/70目原砂，其中树脂加入量为1.0％～1.2％，固化剂的加入量为树脂加入量的30％～50％，固化剂的配比为65wt.％a型固化剂和35wt.％b型固化剂。
[0064]
步骤s2：制芯，如图2所示，通过模具分别制作桥身坭芯7、第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9，具体工艺如下：
[0065]
步骤s21：原砂选择，选取sio2含量≥92％的大林砂，基本物性参数，如表4所示。粒度为50/100目，三筛集中率≥85％，ph值6.5～7.2。
[0066]
表4粒度分布
[0067]
粒度afs三筛集中度含泥量含水量灼减量含硅量酸耗度ph值50/100目40～46≥85％≤0.25％≤0.2％≤0.2％≥92％≤5ml/50g6.5～7.2
[0068]
步骤s22：树脂黏结剂选择，采用双组分树脂，型号为xli-318和xlii-618，其化学性能指标见表5。
[0069]
表5树脂化学性能指标
[0070][0071]
步骤s23：混砂，在大林砂中，加入氧化铁红，比例为砂重的0.2％，有效解决了铸件表面存在的脉纹缺陷；树脂黏结剂加入比例为砂重的1.3～1.5％，两种组分配比为xli-318:xli-618＝55％:45％，搅拌时间：夏天取90s～120s，冬天取150s～180s。
[0072]
步骤s24：制芯，采用z8440射芯机进行制芯，参数分别为：射砂次数两次，射砂时间8～10s；射砂压力0.55～0.65mpa；加胺(三乙胺)时间10～20s，从而制得坭芯。
[0073]
由于桥身坭芯7为细长结构，容易变形和弯曲，因此在制作桥身坭芯7时，在中心预埋有芯骨10，如图3和图4所示。芯骨10为空心钢管，直径为3.5mm，两端封堵有钢制堵头11，钢制堵头11中心设有内螺纹，第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9靠近桥身坭芯7的一侧上设有与桥身坭芯7起定位作用的异形定位孔，异形定位孔的中心预设有适于穿过螺杆的螺杆预留安装孔12，另一侧上设有适于下芯工装调运坭芯的吊装孔13以及与螺杆预留安装孔同心并适于放置螺杆套筒的套筒预留孔。
[0074]
步骤s3：组芯，如图4和图5所示，将桥身坭芯7放置在组芯工装14上，将螺杆15与桥身坭芯7的钢制堵头11上的内螺纹锁紧，随后将第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9分别放置在组芯工装14的两端，通过螺杆预留安装孔穿过已与桥身坭芯7的钢制堵头11连接的螺杆，桥身坭芯7与两端的第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9首先通过异形定位孔进行第一步定位，在另一侧将螺杆套筒穿过螺杆15装入螺杆套筒预留孔，并在第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9的内侧之间卡装固定板16，在第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9两侧通过螺帽与螺杆15拧紧，将桥身坭芯7分别与第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9锁紧，完成组装。
[0075]
步骤s4：下芯，如图2所示，通过下芯工装17进行吊运下芯。具体地，下芯工装17包括l型吊杆17-1以及转动安装在l型吊杆17-1左端部的压杆17-2和锁紧把手17-3，压杆17-2的顶端设有弧形凹口17-4，压杆17-2的底端和l型吊杆17-1的底端相平齐且分别固定连接有相对设置插板17-5，通过插板17-5插入吊装孔13内，并下压锁紧把手17-3，使其卡入弧形凹口17-4内实现固定，从而夹紧坭芯，然后吊运至下箱砂模中，避免下芯吊运过程中，坭芯变形损坏。
[0076]
步骤s5：合箱，如图2所示，采用专用的与桥身坭芯7顶部相适配的第一随行检具18以及与第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9顶部相适配的第二随行检具19，分别检测桥身坭芯7、第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9与下箱砂模的上表面的距离，判断下芯是否合格，检验合格后将上箱砂模装配后用螺钉固定，形成铸件型腔。
[0077]
步骤s6：熔炼浇注，选配原料并依次熔炼、球化、孕育后，将铁水经浇注系统浇注至铸件型腔中，形成如上所述的轴桥铸件。
[0078]
如图6所示，其中浇注系统包括下横浇道20以及垂直设于下横浇道20中间的直浇道22，直浇道22的底部延伸至下横浇道20的下方并形成窝起，下横浇道20的上侧两端对称设有上横浇道21，通过窝起和上、下横浇道的搭接处，对铁水起到缓流的作用，从而提高了铸件质量。上横浇道20的后侧底部连接有扁内浇道23，扁内浇道23上垂直设有侧冒口24，扁内浇道23的出口连通铸件型腔的底部，形成纵浇道。下横浇道20的出口与直浇道22的出口之间设有泡沫陶瓷过滤网25，上横浇道20的末端设有集渣包26，集渣包26与上横浇道21之
间连接有扁浇口，以实现在浇注系统中的铁水夹渣便于排入上横浇道21末端的集渣包，且不易返流回上横浇道21。形成多级过滤，通过泡沫陶瓷过滤网25，起到对铁水的第一次过滤净化，通过集渣包26过滤掉初始进入浇注系统的带有夹渣的不纯净铁水，起到对铁水的第二次过滤净化，随后铁水通过扁内浇道23，由于采用扁内浇道23，高度低于上横浇道20，起到挡渣的作用，起到对铁水的第三次过滤净化，最后，铁水在上横浇道20与铸件间设计的侧冒口24进入铸件，铁水中的微小夹渣等将在侧冒口24中上浮，无法进入铸件型腔，起到对铁水的第四次过滤净化，最大程度地获得高纯净度铁水，以保证铸件质量。
[0079]
浇注系统还包括设于铸件型腔的顶部且正对第一箱体坭芯8和第二箱体坭芯9的多个第一发热冒口27、正对桥身坭芯7的第二发热冒口28以及设于铸件型腔表面的多个冷铁29，通过侧冒口24、第一发热冒口27和第二发热冒口28与冷铁29配合的方式，控制铁水的凝固过程，获得内部致密的铸件。第一发热冒口27的顶部设有冒口排气棒30；铸件型腔的顶部设有位于第二发热冒口28侧边的扁出气片31，扁出气片的厚度尺寸为3～5mm，长度为50～70mm,由于铁水从第一和第二箱体两侧进入型腔，铁水在桥身顶部形成汇集区，型腔气体在桥身顶部在纵向形成憋气现象，采用扁出气片方式，一方面最大增加桥身纵向的排气通道，同时扁出气片可以实现排气结束后，扁出气片中铁液迅速冷却，最大限度地减小扁出气片与铸件形成的热节区域，增加形成缩松缺陷的风险，扁出气片旁边设计发热冒口，首先起到收集顶部气体的作用，同时可以将扁出气片旁边带来的夹渣排入发热冒口，起到排渣和排气的作用。扁出气片31与第二发热冒口28之间的距离为20～50mm,冒口与扁出气片设计距离保持在一个较小的间距，以利于冒口与扁出气片配合排气、排渣，同时发热冒口对出气片与铸件形成的热节进行补缩，减少铸件铸造缺陷。
[0080]
具体地，熔炼浇注包括以下步骤：
[0081]
步骤s61：原料选配，采用q10生铁、废钢、75硅铁、镍板为炉料，并对表面具有铁锈或油污的炉料进行抛丸处理；
[0082]
步骤s62：熔炼，称取炉料并将加入至中频感应电炉中，启炉熔炼，待熔清后加入75硅铁和镍板，取炉前试样，检测c、si、mn、p、s、ni的含量，并根据结果调整炉内铁水中各元素的含量；当炉内温度升到1510℃
±
10℃，准备出炉进入球化包；
[0083]
步骤s63：球化，将球化包清理干净，在球化包底部的包坑内加入出炉铁液质量的1.0％～1.2％的球化剂，球化剂粒度为5～25mm，并在球化剂上放入出炉铁液质量的0.4％～0.6％的孕育剂-1，孕育剂-1粒度为3～8mm，再加入出炉铁液质量的0.4％～0.6％的覆盖剂；球化剂成分为：si：40％～50％，mg：5.5％～7.5％，re：1.5％～2.5％，ca:2.5％～3.0％，其余为fe；孕育剂-1成分为：si:70％～75％，ca:1％～1.5％，al≤1％，其余为fe；所述覆盖剂成分为：c：0.009％～0.013％，si：0.4％～1.01％，mn：0.22％～0.56％，p：0.011％～0.09％，s：0.002％，cr：0.03％～0.09％，ni：0.01％～0.02％，cu：0.01％～0.04％，al：0.12％～0.35％，其余为fe；测量温度，在出炉温度1500～1520℃下将铁水转入球化包，进行球化孕育处理；
[0084]
步骤s64：倒包孕育，等到球化反应结束，向浇注包内加入出炉铁水质量的0.3％～0.4％的孕育剂-1和0.2％～0.3％的孕育剂-2，孕育剂-2粒度为3～8mm，成分为：si：69％；ca：1.72％，al:0.78，bi：1.0％，将铁水从球化包内倒入浇注包内，静置约10秒钟，最后将浮渣扒干净；
[0085]
步骤s65：浇注：控制浇注温度1400～1420℃，保证浇注速度平稳，在浇注过程中随流孕育，随流孕育采用孕育剂-3，含量为出炉铁液质量的0.005％～0.1％，粒度为0.2～0.7mm,成分为：si：72％，al：1.63％，ca：0.66％。
[0086]
(实施例2)
[0087]
本实施例与实施例1类似，区别在于铸造完成后进行热处理，加热到900
±
20℃时，保温2～3小时，消除铸件中渗碳体、亚稳定系三元或复合磷共晶；然后以80℃/h炉冷到810
±
20℃，保温2～3小时，出炉空冷。
[0088]
(实施例3)
[0089]
本实施例与实施例2类似，区别在于qt450-18材料的配方为c：3.8％，si：2.5％，mn：≦1.5％，p：≦0.025％，s：0.01％，ni：0.4％，mg：0.035％～0.055％，其余为fe。
[0090]
(实施例4)
[0091]
本实施例与实施例2类似，区别在于qt450-18材料的配方为c：3.6％，si：2.5％，mn：≦1.5％，p：≦0.025％，s：0.01％，ni：0.5％，mg：0.035％～0.055％，其余为fe。
[0092]
对实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的qt450-18材料进行测试，结果如表6所示，选取几种常见材料进行相同测试，结果如表7所示。
[0093]
表6qt450-18性能检测结果
[0094][0095]
表7qt400-18，qt450-10和qt500-7性能指标(gb/t 1348-2019)
[0096][0097]
强度是指材料在经受外力作用下抵抗永久性变和断裂的能力，强度的大小通过强度的大小来表征；而韧性表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，韧性的大小通过冲击吸收能量的大小来表征，韧性越好则越不容易发生脆性断裂，材料的韧性想要高的话，既需要高的强度，还需要大的断裂应变，断裂应变通过断后伸长率来表征。本发明中的材料qt450-18为一种全新的球墨铸铁材料，其各项力学性能对标gb/t1348-2019《球墨铸
铁件》中qt400-18，qt450-10和qt500-7三种球墨铸铁材质，通过独特的材料配方结合独特的工艺方法，其力学性能同时兼具了高的抗拉强度、高的断后伸长率和高的冲击吸收能量，使其抗拉强度≥450mpa，规定塑性延伸强度rp0.2≥310mpa，断后伸长率≥20％，且室温冲击吸收能量kv2≥14j，远优于常见的几种球墨铸铁材料。
[0098]
此外，本发明通过设置箱体为齿轮变速机构提供安装空间，并设有第一安装孔对车轮总成提供安装位，设有第二安装孔为电机总成提供安装位，设有安装平台为车架提供安装位，通过中空结构的桥身来连接两端的箱体，既实现对安装在箱体外侧的车轮总成进行定位，又为车轴提供安装空间，通过车轴连接箱体内的齿轮变速机构，由两端的齿轮变速机构分别连接车轮，并且其中一个齿轮变速机构连接电机，从而实现动力传动，使转向架的横向耦合方式成为可能，实现有轨电车独立车轮自动对中，同时具有自导向较好、偏磨量小等优点。从材料设计和铸造方法上进行全新设计，从而制造出满足力学性能、表面缺陷磁粉探伤和射线探伤缺陷的要求铸件，填补了国内没有自主研发的横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的空白，应用前景广泛。
[0099]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥，其特征在于：包括一体成型的桥身和对称位于桥身两端的且适于安装齿轮变速机构的第一箱体和第二箱体，所述桥身为中空结构且两端分别连通第一箱体和第二箱体，所述第一箱体和第二箱体的外侧均开设有适于安装车轮总成的第一安装孔，顶部设有适于安装车架的安装平台，所述第一箱体或第二箱体的前侧开设有适于安装电机总成的第二安装孔。2.根据权利要求1所述的一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥，其特征在于：所述桥身、第一箱体和第二箱的材质均为qt450-18材料。3.根据权利要求1所述的一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥，其特征在于：所述qt450-18材料的成分配比，按质量百分数为：c：3.6％～3.8％，si：2.5％～2.8％，mn：≦1.5％，p：≦0.025％，s：0.005％～0.015％，ni：0.3％～0.5％，mg：0.035％～0.055％，其余为fe。4.一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：造型，采用手工树脂砂两箱造型工艺分别制作上箱砂模和下箱砂模；步骤s2：制芯，通过模具分别制作桥身坭芯、第一箱体坭芯和第二箱体坭芯；所述桥身坭芯预埋有芯骨，所述芯骨为空心钢管，且两端设有钢制堵头封堵，所述钢制堵头中心设有内螺纹；所述第一箱体坭芯和第二箱体坭芯靠近桥身坭芯的一侧上设有与桥身坭芯起定位作用的异形定位孔，所述异形定位孔的中心预设有适于穿过螺杆的螺杆预留安装孔，另一侧上设有适于下芯工装调运坭芯的吊装孔以及与所述螺杆预留安装孔同心并适于放置螺杆套筒的套筒预留孔；步骤s3：组芯，将桥身坭芯放置在组芯工装上，将螺杆与桥身坭芯的钢制堵头上的内螺纹锁紧，随后将第一箱体坭芯和第二箱体坭芯分别放置在组芯工装的两端，同时通过螺杆预留安装孔穿过已与桥身坭芯钢制堵头连接的螺杆，桥身坭芯与两端的第一箱体坭芯和第二箱体坭芯首先通过异形定位孔进行第一步定位，在另一侧将螺杆套筒穿过螺杆装入螺杆套筒预留孔，并在第一箱体坭芯和第二箱体坭芯的内侧之间卡装固定板，在第一箱体坭芯和第二箱体坭芯两侧通过螺帽与螺杆拧紧，将桥身坭芯分别与第一箱体坭芯和第二箱体坭芯锁紧，完成组装；步骤s4：下芯，通过下芯工装分别卡住第一箱体坭芯和第二箱体坭芯外侧的两个吊装孔并锁紧，吊运至下箱砂模中，随后取下第一箱体坭芯和第二箱体坭芯的内侧之间卡装固定板；步骤s5：合箱，通过检测桥身坭芯、第一箱体坭芯和第二箱体坭芯分别与下箱砂模的上表面的距离，判断下芯是否合格，检验合格后将上箱砂模装配后用螺钉固定，形成铸件型腔；步骤s6：熔炼浇注，选配原料并依次熔炼、球化、孕育后，将铁水经浇注系统浇注至铸件型腔中，形成如权利要求1至3任一项所述的轴桥铸件。5.根据权利要求4所述的一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的制造方法，其特征在于：所述造型工艺的树脂砂为添加有木质改性呋喃树脂和固化剂的40/70目原砂，所述树脂加入量1.0％～1.2％，所述固化剂的加入量为树脂加入量的30％～50％。6.根据权利要求4所述的一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的制造方法，其特征在于：所述制芯工艺的原砂采用sio2含量≥92％的大林砂，并加入砂重的0.2％的氧化铁红
和砂重的1.3％～1.5％的树脂黏结剂。7.根据权利要求4所述的一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的制造方法，其特征在于：所述下芯工装包括l型吊杆以及转动安装在l型吊杆端部的压杆和锁紧把手，所述压杆的顶端设有弧形凹口并适于通过锁紧把手卡入弧形凹口内实现固定，所述压杆的底端和l型吊杆的底端相平齐且分别固定连接有相对设置插板，所述插板插入所述吊装孔内。8.根据权利要求4所述的一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的制造方法，其特征在于：所述浇注系统包括下横浇道以及垂直设于下横浇道中间的直浇道，所述直浇道的底部延伸至下横浇道下方并形成窝起，所述下横浇道的上侧两端对称设有上横浇道，所述上横浇道设有连通铸件型腔底部的纵浇道。9.根据权利要求8所述的一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的制造方法，其特征在于：所述下横浇道的出口与直浇道的出口之间设有泡沫陶瓷过滤网，所述上横浇道的末端设有集渣包，所述集渣包与上横浇道之间连接有扁浇口，所述纵浇道包括设于上横浇道侧边底部的扁内浇道以及垂直设于扁内浇道上的侧冒口。10.根据权利要求4所述的一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥的制造方法，其特征在于，所述熔炼浇注包括以下步骤：步骤s61：原料选配，采用q10生铁、废钢、75硅铁、镍板为炉料，并对表面具有铁锈或油污的炉料进行抛丸处理；步骤s62：熔炼，称取炉料并将加入至中频感应电炉中，启炉熔炼，待熔清后加入75硅铁和镍板，取炉前试样，检测c、si、mn、p、s、ni的含量，并根据结果调整炉内铁水中各元素的含量；当炉内温度升到1510℃
±
10℃，准备出炉进入球化包；步骤s63：球化，将球化包清理干净，在球化包底部的包坑内加入出炉铁液质量的1.0％～1.2％的球化剂，球化剂粒度为5～25mm，并在球化剂上放入出炉铁液质量的0.4％～0.6％的孕育剂-1，孕育剂-1的粒度为3～8mm，再加入出炉铁液质量的0.4％～0.6％的覆盖剂；所述球化剂成分为：si：40％～50％，mg：5.5％～7.5％，re：1.5％～2.5％，ca:2.5％～3.0％，其余为fe；所述孕育剂-1成分为：si:70％～75％，ca:1％～1.5％，al≤1％，其余为fe；所述覆盖剂成分为：c：0.009％～0.013％，si：0.4％～1.01％，mn：0.22％～0.56％，p：0.011％～0.09％，s：0.002％，cr：0.03％～0.09％，ni：0.01％～0.02％，cu：0.01％～0.04％，al：0.12％～0.35％，其余为fe；测量温度，在出炉温度1500～1520℃下将铁水转入球化包，进行球化孕育处理；步骤s64：倒包孕育，等到球化反应结束，向浇注包内加入出炉铁水质量的0.3％～0.4％的孕育剂-1和0.2％～0.3％的孕育剂-2，所述孕育剂-2的粒度为3～8mm，成分为：si：69％；ca：1.72％，al：0.78，bi：1.0％，将铁水从球化包内倒入浇注包内，静置约10秒钟，最后将浮渣扒干净；步骤s65：浇注：控制浇注温度1400～1420℃，保证浇注速度平稳，在浇注过程中随流孕育，所述随流孕育的孕育剂-3含量为出炉铁液质量的0.005％～0.1％，粒度为0.2～0.7mm，所述随流孕育的孕育剂-3的成分为：si：72％，al：1.63％，ca：0.66％。

技术总结
本发明公开了一种横向耦合一体式有轨电车箱式轴桥其制造方法，其中轴桥包括一体成型的桥身和对称位于桥身两端的且适于安装齿轮变速机构的第一箱体和第二箱体，所述桥身为中空结构且两端分别连通第一箱体和第二箱体，所述第一箱体和第二箱体的外侧均开设有适于安装车轮总成的第一安装孔，顶部设有适于安装车架的安装平台，所述第一箱体或第二箱体的前侧开设有适于安装电机总成的第二安装孔。本发明能够对独立车轮进行定位，使得转向架横向耦合方式成为可能，实现有轨电车独立车轮自动对中和具有自导向较好、偏磨量小等优点，制造方法从原料设计到铸造成型进行全方位控制，使得最终制成的铸件满足设计需求。终制成的铸件满足设计需求。终制成的铸件满足设计需求。


技术研发人员：穆彦青 肖恭林 董鹏 徐小辉 都亚军 崔会
受保护的技术使用者：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/4/17