铁路货车钩舌S面铸造尖点引发运用裂纹的下芯工艺改进

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铁路货车钩舌S面铸造尖点引发运用裂纹的下芯工艺改进

钩舌是铁路货车车钩的关键部件，承担着两车之间的连接功能。在提速重载条件下，钩舌S面成为裂纹和断裂的高发部位。本文围绕一个核心知识点展开：钩舌S面在原有铸造工艺中形成的尖点，是导致应力集中和疲劳裂纹的重要原因；取消S面拔模斜度、改用下芯工艺，可以从铸造源头消除这一尖点。

一、钩舌S面的功能与受力特点

钩舌由钩舌销孔、牵引台、冲击台、钩舌S面及其他辅助结构组成。钩舌销孔与钩体销连接；牵引台传导整个货车的牵引力；冲击台负责货车制动时产生的冲击力；钩舌S面负责把牵引台传导的牵引力最终传导给前一节货车或机车本身。也就是说，S面是承载面，在运行中反复承受牵引力和冲击力的交替作用。

资料指出，钩舌按设计理念是车钩的“保险丝”，设计强度最低。现行货车钩舌已采用E级钢材质，属于现行材质中强度最高的级别，通过材质途径继续提高强度已不大可能，因此提高钩舌强度只能从结构方面考虑。

二、原有工艺为什么会在S面留下尖点

在设计钩舌铸造工艺时，由于S面处于钩舌的外形部位，采用中间分型的方式，在上型和下型采用正常的拔模斜度。这种方案工艺简单、可操作性强，铸件表面光洁，少用砂芯，清理方便。

但问题恰恰出在拔模斜度上。由于S面存在拔模斜度，在钩舌S面的分型部位形成了一个最高点，资料中称为“尖点”。S面又是承载面，尖点处易出现应力集中现象。钩舌在运行中反复承受牵引力和冲击力的交替作用，最终在S面处出现疲劳裂纹。

资料引用的统计结果显示，大同车辆段钩舌S面的裂纹率为90%，钩舌也时常断裂。裂纹和断裂问题主要集中在两个方面：一是S面上的运用裂纹，二是钩舌从S面处断裂。

三、改进思路：取消拔模斜度，改为下芯

从设计角度出发，消除钩舌S面形成的应力集中点，便可以消除S面中间部位产生的应力集中现象。在铸造工艺方案的选择上，要取消钩舌S面的拔模斜度，只能够在S面处采用下芯工艺。

钩舌S面作为承载面，在此面的上下边缘各有一个R5的圆角，以减少S面在受力状态下边缘的应力集中倾向。根据这一结构特点，资料给出了三种下芯工艺方案。

方案一：砂芯设计在钩舌S面，S面的一部分以及钩舌的R5圆角由上下模样带出。优点是工装制作简单，后期清理过程中可以通过观察砂芯带出的S面与外模带出的圆角的相接是否错位，来判断S面与钩舌其余部位的相对位置是否准确，从而提高成品的质量保证能力。

方案二：砂芯上平面与钩舌的上下模样平面设计为同一平面，钩舌的R5圆角由砂芯带出。若采取由砂芯带出圆角方式，由于砂芯圆角部位出现薄边砂尖易于损坏，在生产过程中易造成成型不良及砂眼等铸造缺陷；若采取圆角不铸出的方式，一方面人工打磨精度不高，另一方面增加了清理及检查过程中的人力成本。因此，资料不建议采取该方案。

方案三：砂芯的上下平面高出钩舌的上下平面，整个砂芯包住了钩舌的R5圆角。优点是钩舌S面与过渡圆角的连接顺畅，有利于减少连接部位的铸造缺陷及应力集中现象。但由于砂芯上圆角的存在，在模具制作、砂芯打制及保存中略为复杂。

资料的综合意见是：可依据模具精度、型芯砂种类及下芯精度等具体生产工艺及质量控制能力，选择方案一或方案三作为最终方案。

四、改进后的验证情况

资料给出了三个方面的验证结果。

样板检测方面：由于取消了S面的拔模斜度，钩舌轮廓样板通过更为顺畅，并且更好地保证了S面上、下两端的壁厚，解决了以往存在的分型面部位样板通过困难、两端壁厚偏小的问题。

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引用依据

铁路货车车钩钩舌S面下芯工艺的研讨，刘喜林、张代河，齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司二钢车间，2011年第6期。

资料使用说明：本文依据已抽取铁路专业原始文本整理，仅供学习参考。涉及规章、技术参数和作业要求时，请以现行有效文件为准。

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