[发明专利]铁路车轮之浇口清除与研磨用的设备与方法

说明书

本发明涉及用于研磨铁路车轮的设备与方法，更具体地说，涉及铸钢铁路车轮浇口清除与精磨的设备与方法。

制造铸钢铁路车轮的最优方法是底部压力浇铸法，其中钢水在压力下受迫向上进入石墨模子内，并从底部往上充填。这种底部压力浇注法消除了铸造方法中与传统的顶注钢水有关的许多问题，例如溅射与不能充分填充模子。在浇铸铁路车轮时，通常使车轮的前侧，即，与模子上半部相对应的部分，具有隆起的中央毂部，取决于车轮的尺寸，有6至14个隆起段或浇口从车轮轮缘附近的轮板部分延伸出。这一隆起的毂部区和自轮板延伸出的隆起的浇口区乃是冒口的剩余物，这些冒口则是设计用来在车轮刚浇注完后的冷却与硬化过程中，能将添加的金属向下方填充到模子之内。中央隆起的毂部是在火焰切割轴毂的过程中除去，并在以后于毂孔加工中精整。这些浇口则是很难除去的，而要是采用手持砂轮机，那就需要付出很大的劳力。事实上，这种手持砂轮机的操作方式，目前已不用于这里的车轮加工工作中。当前采用的除去这类浇口的方法是所谓浇口清洗作业，相当于用碳弧来熔化隆起的浇口。利用空心电极来电熔浇口，并以空气吹过此电极的空心部分来吹掉熔出的金属液。这项作业类似于电弧焊接，只不过是没有材料沉积。不过，除去的金属液会沉积到车轮的邻近部位上，需要在以后削平，这是费时而又困难的方法，此外，这种清洗浇口的作业是在苛刻的工作环境下进行，操作人员必需穿上防护服，还需另设空气罩和加以适当的噪声防止措施。

在完成了这种浇口清洗与削平作业之后，必需对铸钢轮升温作热处理，然后让它冷却，用喷丸处理清洗车轮，然后精磨除去了浇口的表面区。这样的精磨是一种典型的手磨作业，因而对操作者仍是一道艰难的工序。

在钢铁工业中，钢锭与钢坯的机器研磨是周知的技术。通常，这类作业是在锭件冷却后修整锭件的表面来除去少量纹道或表面缺陷，但更好是采用某些当锭件仍处于高温时的修整作业。申请人尚未获悉有任何在车轮刚从初始浇注作业之后硬化时，来除去浇口的方法。

因此，本发明的目的即在于提供一种设备与方法，用在铸钢铁路车轮浇铸完与刚刚硬化之后，经自动研磨从其上除去浇口。

已然发现，当此车轮从初始浇铸冷却至800-1200°F（425-650℃）的温度时，从其上除去浇口有利。应该认识到，尽管最好是在车轮处于上述高温下来进行研磨，但也可在车轮已冷至环境温度时来完成这种研磨。在完成这种研磨中，用到的一种重磨轮或磨石尺寸约为25英寸直径乘3英寸厚度（63cm×7.6cm），直接由200-250马力的大型变速交流电机带动。须知在上述高温下车轮较热，只需耗用较少的能量来除去浇口，这是因为车轮的钢材在这样的温度下的屈服点与抗张强度都比冷至环境温度时要低。已知在上述高温下除去这类浇口所耗用的能量，要比车轮在环境温度下除去浇口所需能量最高可减少50%。利用本发明的研磨作业来除去浇口时的另一些优点是，能够用同一磨轮在一道工序内完成除去浇口的粗加工，同时将此浇口区精磨至最终轮廓。但是，最好是在后续的作业中用类似设备，以较细的磨轮或磨石来从事精磨。应知，本发明热磨加工的结果，使得车轮比冷却后再研磨并经浇口洗涤作业来除去这种浇口时，具有较好的抗疲劳性，由此可使车轮在发生任何疲劳开裂之前能经受住较高的应力。

在本发明的设备中，是把铁路车轮装置于一车轮支承组件上，后者包括辊式机构，支持住车轮并使之能绕自身中心轴线转动。此车轮支承组件能进行摆动。

本发明的研磨设备包括一功率约为200-250马力的高功率马达，装设在一研磨支承结构上。马达的输出轴直接连到磨轮本身所装附在的磨轮主轴组件上。磨轮本身为一25英寸（63cm）直径与3英寸（7.62cm）厚的大型轮。磨轮马达的支承结构本身可沿横向朝铁路车轮运动，使磨轮能触合待研磨的铁路车轮表面。车轮与其支承结构绕支承轴的振动，以及磨轮支承结构绕支承轴的运动，均受到控制并编制了程序，使得车轮上的浇口能在一与已知和预选的表面轮廓相对应的精磨条件下，从车轮的表面上除去。

下面简述本发明之附图。

图1是本发明之研磨机的透视图;

图2是本发明之研磨机取部分横剖面的顶视图;

图3是本发明之研磨机的侧视图;

图4是本发明之研磨机的端视图;

图5是铸钢车轮在研磨之前带有浇口的横剖面图;

图6是在本发明研磨作业中一研磨用马达的电流相对于时间的曲线图。