CN105215270B - 薄壁框型铸钢件防裂筋结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种薄壁框型铸钢件防裂筋结构，它设置在该框型铸钢件上相邻的第一侧架侧壁和第二侧架侧壁转角处，它包括至少一块经铸造模具与第一侧架侧壁和第二侧架侧壁一体浇铸成型的防裂筋板，防裂筋板呈类似三角形状，其相邻的两直线边分别与第一侧架侧壁和第二侧架侧壁相连，其变形的第三边由第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段依次连接组合而成；本发明可改变收缩应力方向，使得收缩应力通过铸件传递到防裂筋结构上，拉裂部位发生在防裂筋结构上，避免裂纹出现在铸件本体上，有效解决收缩应力多向的复杂结构的防裂问题。

Description

薄壁框型铸钢件防裂筋结构

技术领域

本发明涉及铸钢件防裂技术领域，具体指一种薄壁框型铸钢件防裂筋结构。

背景技术

铸钢件结构多变，在铸造过程中，由于受铸件壁厚不均、结构复杂程度、外部阻力、工艺措施、温度场分布等的影响，会出现收缩不均的现象，是导致铸件局部出现裂纹的根本原因。在易出现的裂纹结构处，设置一条或数条防裂筋，能影响局部收缩，防止裂纹产生。

通常常见的铸钢件防裂筋结构如图1所示，第一侧架侧壁2和第二侧架侧壁3之间垂直连接，转角处设有防裂筋板1，防裂筋板1的斜边呈直线型，因此防裂筋板1只能解决顺着应力收缩方向的拉裂，但对于一些结构复杂，在收缩过程中，受多向应力的铸钢件，常见的防裂筋结构可能会受到收缩应力的影响，出现以下问题：

一、起不到防裂的作用。常见的防裂筋结构只能解决顺着应力收缩方向的拉裂，针对于复杂结构，钢液在凝固过程中，收缩应力多向，常见防裂筋结构往往起不到防裂的作用。

二、防裂筋结构周边铸件出现裂纹。常见的防裂筋结构只能在单方向起到防裂作用，因为收缩应力多向，特别是对于两侧壁壁厚不均的结构，往往在防裂筋结构根部出现裂纹，或者防裂筋结构裂纹深入铸件中。

三、造成其他铸造缺陷出现。常见防裂筋结构作用有限，要解决复杂结构裂纹问题，需要增加防裂筋结构尺寸或厚度，或者多方向设置防裂筋结构，无形中加大铸件热节，增加热节处出现缩孔、缩松等铸造缺陷的倾向。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种薄壁框型铸钢件防裂筋结构，增强防裂筋结构的作用，解决收缩应力多向的复杂结构的防裂问题。

为实现上述目的，本发明所设计的薄壁框型铸钢件防裂筋结构，一种薄壁框型铸钢件防裂筋结构，设置在该框型铸钢件上相邻的第一侧架侧壁和第二侧架侧壁转角处，其特殊之处在于：

它包括至少一块经铸造模具与第一侧架侧壁和第二侧架侧壁一体浇铸成型的防裂筋板，所述防裂筋板呈类似三角形状，其相邻的两直线边分别与第一侧架侧壁和第二侧架侧壁相连，其变形的第三边由第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段依次连接组合而成；

所述第一圆弧段和第三圆弧段的圆弧弯曲方向均朝向第一侧架侧壁和第二侧架侧壁，所述第二圆弧段的圆弧弯曲方向背离第一侧架侧壁和第二侧架侧壁；

所述第一圆弧段的一端与第一侧架侧壁相切，所述第一圆弧段的另一端与第二圆弧段的一端相切，所述第二圆弧段的另一端与第三圆弧段的一端相切，所述第三圆弧段的另一端与第二侧架侧壁相切；

所述防裂筋板的相关参数如下：

若D₁≥D₂时，t取值的范围为t＝D₂/4～D₂/3；若D₁＜D₂时，t取值的范围为t＝D₁/4～D₁/3；

L₁取值的范围为L₁＝7t～11t，L₃取值的范围为L₃＝7t～11t，L₂＝(L₁+L₃)×0.4；

R₁取值的范围为R₁＝10～20mm，R₃取值的范围为R₃＝10～20mm；

R₂取值的范围为R₂＝R₁～1.5R₁或R₂＝R₃～1.5R₃；

其中，D₁为第一侧架侧壁的壁厚，D₂为第二侧架侧壁的壁厚，t为防裂筋板的板厚，L₁为第一圆弧段与第一侧架侧壁的切点至第一侧架侧壁与第二侧架侧壁连接点之间的距离，L₃为第三圆弧段与第二侧架侧壁的切点至第一侧架侧壁与第二侧架侧壁连接点之间的距离，L₂为第二圆弧段的中点至第一侧架侧壁与第二侧架侧壁连接点之间的距离，R₁为第一圆弧段的半径，R₂为第二圆弧段的半径，R₃为第三圆弧段的半径。

进一步地，所述第一侧架侧壁与第二侧架侧壁呈70～120°布置。

更进一步地，所述第一侧架侧壁与第二侧架侧壁呈80～100°布置。

优选地，所述第一侧架侧壁与第二侧架侧壁呈90°布置。

优选地，所述第一圆弧段的半径R₁和所述第三圆弧段的半径R₃相等。

优选地，所述第一圆弧段、第二圆弧段和第三圆弧段的弧长均为其各自所对应的圆周的四分之一，此时R₁＝R₂＝R₃，

本发明工作原理：本发明的防裂筋结构可改变收缩应力方向，使得收缩应力通过铸件传递到防裂筋结构上，在防裂筋结构上相互抵消两个方向产生的应力，因此在铸件收缩后，应力作用在防裂筋结构上，即：拉裂部位发生在防裂筋结构上，避免裂纹出现在铸件本体上。将常见防裂筋结构和本发明防裂筋结构用于铁路货车铸钢件侧架上，对两种结构的防裂筋周边铸件本体部位进行无损检测(磁粉探伤)，发现常见防裂筋结构根部铸件本体出现毛细裂纹，特别是两侧壁壁厚不均结构根部的裂纹较多，而本发明防裂筋结构成型良好，防裂筋结构周边铸件本体无裂纹，本发明防裂筋结构用于多类其他铁路货车铸钢件上，特别是侧壁壁厚不均的结构上，均未在防裂筋结构周边铸件本体上发现裂纹。

本发明的有益效果：

1、有效解决了常见的防裂筋结构只能解决顺着应力收缩方向的拉裂，适用于所有收缩应力多向的复杂结构，拉裂部位发生在防裂筋结构上，避免裂纹出现在铸件本体上，有效解决收缩应力多向的复杂结构的防裂问题。

2、有效解决了防裂筋结构本身裂纹问题，本发明的结构简单，增强了防裂作用。

3、避免造成其他铸造缺陷出现，增大了防裂筋结构的作用，避免了常见防裂筋结构作用有限，需要增加防裂筋结构尺寸或厚度，或者多方向设置防裂筋结构才能解决的问题，避免了因防裂筋结构而加大铸件热节和增加热节处出现缩孔、缩松等铸造缺陷倾向的问题。

附图说明

图1为背景技术中常见铸钢件防裂筋结构示意图；

图2为一种薄壁框型铸钢件防裂筋结构示意图；

图3为图2中具体参数的标注示意图；

图4为图2中防裂筋板的右视结构示意图；

图中，防裂筋板1、第一圆弧段1a、第二圆弧段1b、第三圆弧段1c、第一侧架侧壁2、第二侧架侧壁3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

实施例1：

如图2、图3、图4所示的薄壁框型铸钢件防裂筋结构，设置在该框型铸钢件上相邻的第一侧架侧壁2和第二侧架侧壁3转角处，所述第一侧架侧壁2与第二侧架侧壁3呈90°布置；

它包括至少一根经铸造模具与第一侧架侧壁2和第二侧架侧壁3一体浇铸成型的防裂筋板1，所述防裂筋板1为类似直角三角形状，其相邻的两直角边分别与第一侧架侧壁(2)和第二侧架侧壁(3)相连，其变形的斜边由第一圆弧段(1a)、第二圆弧段(1b)和第三圆弧段(1c)依次连接组合而成；

所述第一圆弧段1a和第三圆弧段1c的圆弧弯曲方向均朝向第一侧架侧壁2和第二侧架侧壁3，所述第二圆弧段1b的圆弧弯曲方向背离第一侧架侧壁2和第二侧架侧壁3；

所述第一圆弧段1a的一端与第一侧架侧壁2相切，所述第一圆弧段1a的另一端与第二圆弧段1b的一端相切，所述第二圆弧段1b的另一端与第三圆弧段1c的一端相切，所述第三圆弧段1c的另一端与第二侧架侧壁3相切；

防裂筋板1的相关参数如下：

取D₁＝30mm，D₂＝20mm时，t取值的范围在D₂/4～D_2/3，即5mm～6.67mm之间，本实施例1取t＝5mm；

L₁取值的范围为7t～11t，即35mm～55mm，L₃取值的范围为7t～11t，即35mm～55mm，本实施例1的L₁和L₃的值均取55mm，L₂＝(L₁+L₃)×0.4＝44mm；

R₁取值的范围为10～20mm，R₃取值的范围为10～20mm，本实施例1取R₁＝R₃＝17.5mm；

R₂取值的范围为R₁～1.5R₁，即17.5mm～26.25mm，本实施例1取

R₂＝1.2R₁＝20mm；

本实施例1的防裂筋板1的第一圆弧段1a的半径R₁和第三圆弧段1c的半径R₃相等；

其中，D₁为第一侧架侧壁2的壁厚，D₂为第二侧架侧壁3的壁厚，t为防裂筋板1的板厚，L₁为第一圆弧段1a与第一侧架侧壁2的切点至第一侧架侧壁2与第二侧架侧壁3连接点之间的距离，L₃为第三圆弧段1c与第二侧架侧壁3的切点至第一侧架侧壁2与第二侧架侧壁3连接点之间的距离，L₂为第二圆弧段1b的中点至第一侧架侧壁2与第二侧架侧壁3连接点之间的距离，R₁为第一圆弧段1a的半径，R₂为第二圆弧段1b的半径，R₃为第三圆弧段1c的半径。

实施例2：

实施例2的技术方案与实施例1基本相同，不同点在于防裂筋板1的相关参数如下：

取D₁＝30mm，D₂＝20mm时，t取值的范围在D₂/4～D_2/3，即5mm～6.67mm之间，本实施例2取t＝5mm；

L₁取值的范围为7t～11t，即35mm～55mm，L₃取值的范围为7t～11t，即35mm～55mm，本实施例2的L₁和L₃的值均取35mm，L₂＝(L₁+L₃)×0.4＝28mm；

R₁取值的范围为10～20mm，R₃取值的范围为10～20mm，本实施例2取R₁＝R₃＝10mm；

R₂取值的范围为R₁～1.5R₁，即10mm～15mm，本实施例2取R₂＝1.5R₁＝15mm；

本实施例2的防裂筋板1的第一圆弧段1a的半径R₁和第三圆弧段1c的半径R₃相等。

实施例3：

实施例:3的技术方案与实施例1基本相同，不同点在于防裂筋板1的相关参数如下：

取D₁＝30mm，D₂＝20mm时，t取值的范围在D₂/4～D_2/3，即5mm～6.67mm之间，本实施例3取t＝6mm；

L₁取值的范围为7t～11t，即42mm～66mm，L₃取值的范围为7t～11t，即42mm～66mm，本实施例3的L₁和L₃的值均取60mm；

R₁取值的范围为10～20mm，R₃取值的范围为10～20mm，本实施例3取R₁＝R₃＝20mm；

R₂取值的范围为R₁～1.5R₁，即20mm～30mm，本实施例3取R₂＝R₁＝20mm；

本实施例3的第一圆弧段1a的半径R₁、第二圆弧段1b的半径R₂和第三圆弧段1c的半径R₃相等，这时

本发明实施例1、2和3的防裂筋板1成型良好，防裂筋板1周边铸件本体无裂纹，用于多类其他铁路货车铸钢件上，特别是侧壁壁厚不均的结构上，均未在防裂筋板1周边铸件本体上发现裂纹，证明本发明的薄壁框型铸钢件防裂筋结构具有良好的防裂作用，有效保证了产品质量。

Claims (6)

1.一种薄壁框型铸钢件防裂筋结构，设置在该框型铸钢件上相邻的第一侧架侧壁(2)和第二侧架侧壁(3)转角处，其特征在于：

它包括至少一块经铸造模具与第一侧架侧壁(2)和第二侧架侧壁(3)一体浇铸成型的防裂筋板(1)，所述防裂筋板(1)呈类似三角形状，其相邻的两直线边分别与第一侧架侧壁(2)和第二侧架侧壁(3)相连，其变形的第三边由第一圆弧段(1a)、第二圆弧段(1b)和第三圆弧段(1c)依次连接组合而成；

所述第一圆弧段(1a)和第三圆弧段(1c)的圆弧弯曲方向均朝向第一侧架侧壁(2)和第二侧架侧壁(3)，所述第二圆弧段(1b)的圆弧弯曲方向背离第一侧架侧壁(2)和第二侧架侧壁(3)；

所述第一圆弧段(1a)的一端与第一侧架侧壁(2)相切，所述第一圆弧段(1a)的另一端与第二圆弧段(1b)的一端相切，所述第二圆弧段(1b)的另一端与第三圆弧段(1c)的一端相切，所述第三圆弧段(1c)的另一端与第二侧架侧壁(3)相切；

所述防裂筋板(1)的相关参数如下：

若D₁≥D₂时，t取值的范围为t＝D₂/4～D₂/3；若D₁＜D₂时，t取值的范围为t＝D₁/4～D₁/3；

L₁取值的范围为L₁＝7t～11t，L₃取值的范围为L₃＝7t～11t，L₂＝(L₁+L₃)×0.4；

R₁取值的范围为R₁＝10～20mm，R₃取值的范围为R₃＝10～20mm；

R₂取值的范围为R₂＝R₁～1.5R₁或R₂＝R₃～1.5R₃；

其中，D₁为第一侧架侧壁(2)的壁厚，D₂为第二侧架侧壁(3)的壁厚，t为防裂筋板(1)的板厚，L₁为第一圆弧段(1a)与第一侧架侧壁(2)的切点至第一侧架侧壁(2)与第二侧架侧壁(3)连接点之间的距离，L₃为第三圆弧段(1c)与第二侧架侧壁(3)的切点至第一侧架侧壁(2)与第二侧架侧壁(3)连接点之间的距离，L₂为第二圆弧段(1b)的中点至第一侧架侧壁(2)与第二侧架侧壁(3)连接点之间的距离，R₁为第一圆弧段(1a)的半径，R₂为第二圆弧段(1b)的半径，R₃为第三圆弧段(1c)的半径。

2.根据权利要求1所述的薄壁框型铸钢件防裂筋结构，其特征在于：所述第一侧架侧壁(2)与第二侧架侧壁(3)呈70～120°布置。

3.根据权利要求1所述的薄壁框型铸钢件防裂筋结构，其特征在于：所述第一侧架侧壁(2)与第二侧架侧壁(3)呈80～100°布置。

4.根据权利要求1所述的薄壁框型铸钢件防裂筋结构，其特征在于：所述第一侧架侧壁(2)与第二侧架侧壁(3)呈90°布置。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的薄壁框型铸钢件防裂筋结构，其特征在于：所述第一圆弧段(1a)的半径R₁和所述第三圆弧段(1c)的半径R₃相等。

6.根据权利要求5所述的薄壁框型铸钢件防裂筋结构，其特征在于：所述第一圆弧段(1a)、第二圆弧段(1b)和第三圆弧段(1c)的弧长均为其各自所对应的圆周的四分之一，此时R₁＝R₂＝R₃，