專利名稱：使用自硬模具工藝制造軌道連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施方式總體上涉及軌道連接器領(lǐng)域，更為具體而言，本發(fā)明涉及通過使用自硬或常溫自硬鑄造，制造軌道連接器及其各部件。
背景技術(shù)：
型砂鑄造是鑄造最早的鑄造形式之一。由于其成本低廉和所涉及的原料易得而得到廣泛應(yīng)用。砂型鑄件或砂模鑄件是通過如下步驟生產(chǎn)的鑄造部件(I)在型砂中放置模型以構(gòu)建模具，該模具包含澆鑄系統(tǒng)；(2)取出模型；(3)向模具空腔填充熔融金屬；(4)使金屬冷卻；(5)脫開砂模并取出鑄件；(6)修整鑄件，可包括焊補、研磨、加工和/或熱處理操作?，F(xiàn)在更詳細地描述這個過程。
在砂型鑄件中，主要的設(shè)備構(gòu)件是模具，其包括若干組成部分。模具分為上型部(上半部)和下拉部(下半部)兩個部分，它們沿分界線會合。型砂混合物包裹在構(gòu)成模具空腔的主“模型”周圍，該空腔是所要鑄造的形狀的腔模。型砂通常放在被鑄工稱為砂箱的內(nèi)部，砂箱為沒有底部或蓋子的箱體，用來容納型砂。型砂混合物可在加入時被夯實和/或有時對最終的模具組件進行振動，以壓實型砂并填充模具中任何多余的空隙。型砂可通過手工壓實，但采用壓力和沖擊力的機器確保了型砂的均勻包裹，并且所需的時間少得多，由此增加生產(chǎn)速度。取出模型，留下模具空腔。按需加入芯體，并且將上型部放置在拉動部的上方。芯體是形成鑄件的內(nèi)部開口、凹槽和通道的額外部件。芯體通常由型砂組成，這樣他們可以從鑄件抖出，而不需要具有必要的幾何形狀供滑出。因此，型砂芯體允許創(chuàng)建許多復(fù)雜的內(nèi)部特征構(gòu)造。在灌注熔融金屬之前，將各個芯體放入模具中。模型中被稱為芯體壓印的凹槽固定各個芯體的位置。然而，由于芯體與芯體壓印之間匹配不佳、或者由于芯體周圍的金屬流，或者由于熔融金屬中的浮力，芯體仍會移位。被稱為芯撐的小金屬片固定在芯體和模具空腔表面之間，從而為芯體提供進一步的支承。芯撐為固定在芯體和模具空腔表面之間的小金屬片。芯撐由比鑄造金屬更高熔點的金屬構(gòu)成，從而維持其結(jié)構(gòu)支承芯體。凝固后，芯撐被鑄造在鑄件的內(nèi)部，并且向外突出的芯撐的多余材料被切除。除了鑄件的外部特征構(gòu)造和內(nèi)部特征構(gòu)造，其他特征構(gòu)造必須并入模具，以容納熔融金屬流。熔融金屬注入澆注槽，澆注槽為砂模頂部的大凹槽。熔融金屬從上述凹槽的底部通過漏斗流出，向下進入被稱為澆注口的主通道。澆注口與一系列被稱為流道的通道相連，流道將熔融金屬運送到模具空腔內(nèi)。在各個流道的末端，熔融金屬通過澆口進入模具空腔，澆口控制流速并使紊流最小化。被稱為冒口的腔室用于充滿熔融金屬，該腔室通常與流道系統(tǒng)相連接。在凝固過程中，冒口提供金屬的額外來源。當(dāng)鑄件冷卻時，熔融金屬收縮，澆口和冒口中的額外的金屬用于根據(jù)需要回填模具空腔。開放的冒口也有助于減少收縮。當(dāng)使用開放的冒口時，使待進入模具空腔的第一金屬完全通過模具空腔并進入開放的冒口。這種策略防止熔融金屬的過早凝固，且提供用于補償收縮的材料來源。最后，包含了貫通模具空腔與外部的小通道。這些通道作為排空隙，使得氣體從模具空腔逸出。型砂的多孔性還使一些空氣逸出，但是有時需要額外的排氣口。流過所有通道(澆口、流道和冒口)的熔融金屬將會凝固，附著于鑄件，并且鑄件必須在移除之后與部件分離。熔融金屬注入模具空腔，并在其冷卻和凝固之后，鑄件與砂模分離。鑄件的精確度取決于型砂的種類和成型工藝。由粗綠砂制成的型砂鑄件給予鑄件表面粗糙的質(zhì)感，使他們與其他工藝制成的鑄件易于區(qū)分。常溫自硬模具或自硬模具可生產(chǎn)表面光滑得多的的鑄件。下文將更為詳細地討論提供更加光滑的表面所帶來的優(yōu)點，但是，對于利用自硬鑄造工藝制作的鑄件性能的改善并不顯著。成型后，鑄件被氧化物、硅酸鹽及其他化合物的殘留物覆蓋。這種殘留物可以通過各種手段去除，如研磨或噴砂。相比于綠砂工藝，使用自硬工藝產(chǎn)生幾個其他表面條件優(yōu)勢。這些優(yōu)勢包含涉及表面夾雜物、表面孔隙、重皮及鑄疤。下文提供了所需的表面條件與使用常溫自硬工藝所得的表面條件之間的細節(jié)比較。鑄造過程中，型砂混合物的某些成分在熱鑄造過程中丟失。綠砂可在調(diào)整其成分 以補充所失水分和添加劑之后重復(fù)使用。模型自身可無限次地重復(fù)使用以生產(chǎn)新的砂模。以手工生產(chǎn)鑄件的砂模成型工藝已使用了許多世紀。自1950年以來，半自動化鑄造工藝已開發(fā)用于生產(chǎn)線，有些包括采用液壓技術(shù)壓實型砂。綠砂為砂子(約90%)、膨潤土或粘合劑(約7%)、水(約3%)的骨料，其中膨潤土或粘合劑包括煤粉。用“綠”字是因為它像綠色樹枝一樣含有水份。骨料的最大部分總是砂子，可以是硅質(zhì)砂或橄欖砂。粘土比例有許多配方，但它們都達到可模壓性、表面光潔度以及熱熔融金屬的脫氣性能之間的不同平衡。煤粉在鑄造業(yè)通常稱作海煤粉(sea-coal)，它以低于5%的比例存在，在熔融金屬存在的情況下發(fā)生部分燃燒導(dǎo)致有機氣體的釋放。另外，2-3%水的存在導(dǎo)致其與熔融鋼發(fā)生反應(yīng)后在鑄件中產(chǎn)生更多的氣體缺陷。廢氣的排放或水蒸汽造成粗糙表面不連續(xù)性，進而導(dǎo)致連接器和連接器部件疲勞壽命更低。在連接器組件經(jīng)受周期載荷的情況下，提供盡可能長的疲勞壽命是至關(guān)重要的。模具的另一種類型是表面烘干模具。表面烘干模具開始與綠砂模具類似，但是添加了額外的粘合材料，模具空腔表面通過火把或加熱燈干燥以增加模具強度。這樣提高了尺寸精度和表面光潔度，但降低了濕陷性。表面烘干模具成本更高并且所需時間更多，因此，降低了生產(chǎn)速度?？捎糜谏靶丸T造的另一種型砂是干砂。在干砂模中(有時被稱為冷盒模)，型砂只與有機粘合劑相混合。模具通過在爐上烘焙而加固。由此得到的模具具有較高的尺寸精度，但價格昂貴，從而導(dǎo)致了生產(chǎn)速度更低。制造連接器的鑄造工藝歷來采用綠砂工藝。雖然這種工藝在鐵路行業(yè)應(yīng)用很好，但是存在與綠砂工藝關(guān)聯(lián)的缺點，如材料強度差、孔隙多和表面光潔度差，導(dǎo)致較短的疲勞壽命、較大的公差變化以及在鑄造工序之后往往需要二次研磨/加工。另外，在修磨時還可能需要大量的焊補，以修補表面或表面下的缺陷。生產(chǎn)速度也低，并且包括了較高的修磨勞動成本?；谠谙挛臅兊酶用黠@的原因，這些缺點會需要連接器和/或關(guān)節(jié)更早進行更換，并增加了可避免的額外制造成本。因此，有益的做法是，使用另一種鑄造工藝來制造軌道連接器組件，以克服或至少減輕這些缺陷。


結(jié)合以下附圖和描述可以更好地理解所述系統(tǒng)。附圖中的部件不必要按比例，重點則在于舉例說明本發(fā)明的實質(zhì)。而且，在各附圖中，相類似的附圖標記指代不同視圖中的相應(yīng)部件。圖I為通過自硬或常溫自硬工藝制造軌道連接器的透視圖；圖2為用于構(gòu)成圖I的軌道連接器的連接器組件的分解透視圖；圖3為圖2中的連接器主體的俯視方向的透視圖；圖4為圖2中的連接器主體沿4-4線的截面?zhèn)纫晥D；
圖5A和圖5B為圖2中的連接器主體的兩個透視圖，示出了連接器緩沖肩部相對于連接器銷孔的位置；圖6為圖2中的軌道連接器的透視圖，示出了銷保護頭相對于連接器銷孔的位置；圖7為圖2中的連接器主體的側(cè)視圖；圖8為圖7中的連接器主體沿8-8線的截面圖；圖9為圖2中的連接器主體的側(cè)視圖；圖10為圖9中的連接器主體沿10-10線的截面圖；圖11為圖2中的連接器關(guān)節(jié)的俯視方向的透視圖；圖12為圖11中的關(guān)節(jié)沿12-12線的截面圖；圖13A和圖13B為圖11中的軌道連接器的關(guān)節(jié)的兩個透視圖，示出了關(guān)節(jié)拉柄相對于關(guān)節(jié)銷孔的位置；圖14A和圖14B為圖11中的軌道連接器的關(guān)節(jié)的兩個透視圖，示出了關(guān)節(jié)緩沖肩部相對于關(guān)節(jié)銷孔的位置；圖15A和圖15B為圖11中的軌道連接器的關(guān)節(jié)的兩個透視圖，示出了關(guān)節(jié)銷保護頭相對于關(guān)節(jié)銷孔的位置；圖16為圖2中的關(guān)節(jié)連接器的俯視方向的透視圖，標出了關(guān)節(jié)銷孔的中心與關(guān)節(jié)緩沖肩部之間的近似尺寸為31/2英寸，關(guān)節(jié)銷孔的中心與關(guān)節(jié)拉柄之間的近似尺寸為57/8英寸；圖17為圖2中的關(guān)節(jié)連接器的仰視方向的透視圖，標出了關(guān)節(jié)銷孔的中心與關(guān)節(jié)緩沖肩部之間的近似尺寸為31/2英寸，關(guān)節(jié)銷孔的中心與關(guān)節(jié)拉柄之間的近似尺寸為53/4英寸。
具體實施例方式在某些情形下，眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作未示出或未作詳細說明。另外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可在一個或多個實施方式中以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合。還可以很容易地理解，本申請中一般性描述并且在附圖中舉例說明的實施方式中的構(gòu)件可以按許多種不同結(jié)構(gòu)進行布置和設(shè)計。通過使用自硬或常溫自硬鑄造工藝，可以克服或至少減輕如上所述的使用綠砂工藝的許多缺點?！白杂病被颉俺刈杂病敝傅氖窍嗤愋偷墓に嚥⒈徽J為可在本申請所公開的內(nèi)容中互換使用。圖I所示的美國鐵路協(xié)會(AAR)連接器100是各部件的組件，所有部件都必須以精確的方式相互作用，使得連接器組件操作正確并具有最佳的部件壽命。操作位置包括鎖定位置、解鎖位置和設(shè)鎖位置。由于在連接器的使用壽命期間經(jīng)常需要更換連接器部件，因此，部件互換必須保持正確的連接尺寸以實現(xiàn)正確操作。因此，對連接器部件的尺寸特征進行控制以確保正確的操作是重要的。連接器在使用操作中也傳遞拉動和推動軌道車廂的縱向力。這些力可以很大(一般有好幾十萬磅)，因此需要精確控制穿過連接器組件的力的負載路徑。根據(jù)美國鐵路協(xié)會(AAR)的標準M-211的設(shè)計載荷為關(guān)節(jié)達到了 650，000磅，連接器主體達到900，000磅。均勻的荷載有助于確保均勻的磨損模式，進而確保更加均勻的荷載分布。最后，為了防止各部件的過早失效，連接器的強度及其疲勞壽命至關(guān)重要，部件的過早失效直接受尺寸一致性和由此導(dǎo)致的荷載分布的均勻度的影響。連接器的表面光潔度或質(zhì)感對保持所需的連接強度和疲勞壽命具有一定的影響。相比于綠砂工藝，自硬鑄造工藝提供了更好的尺寸控制，改良的操縱力負載路徑，更均勻的磨損模式，焊補更少的鑄件，以及實現(xiàn)改善的強度和疲勞壽命的改良的表面質(zhì)感。 在自硬模具鑄造中，熔融金屬注入由型砂、速凝樹脂和催化劑的混合物制成的一次性模具中，在熔融金屬凝固發(fā)生之前，該模具被保持在一起。自硬砂成型形成相當(dāng)大強度的砂模，該砂?？啥杂芍绷?，無需傳統(tǒng)的鋼質(zhì)砂箱，因此，在尺寸和形狀上不受限制。傳統(tǒng)的砂箱又重又硬，由于金屬砂箱局限性導(dǎo)致的成形效率限制了綠砂的操作。自硬鑄造工藝包括使用化學(xué)粘合型砂系。相比于綠砂工藝，使用化學(xué)粘合劑通常使自硬工藝的成本更高一些。作為自硬鑄造工藝的一部分，將樹脂和催化劑混合在一起。用于固化的氣體催化劑的例子包括硅酸鈉(CO2)、胺、SO2和酯硬化酚醛樹脂體系。液體催化劑的例子可以包括常溫自硬體系。通過化學(xué)反應(yīng)，樹脂硬化成為很強的粘合劑。有時可添加加快劑加速硬化過程。相比于綠砂操作，自硬鑄造工藝對空氣溫度和濕度更為不敏感。自硬工藝采用一定等級的烘干的干砂，該干砂與樹脂(或粘合劑)將型砂機械粘合在一起。大多數(shù)粘合劑體系是在幾個基本的化學(xué)物質(zhì)(例如呋喃、酚醛尿烷和硅酸鈉)上發(fā)生變化。通常形成模具的自硬方法在室溫條件下完成。因此，不同于綠砂工藝需要在升高后的溫度下固化型砂、水和粘土的混合物，自硬工藝通過消除在使用綠砂方法時必須的烘烤過程而得名?；瘜W(xué)硬化劑隨后添加到型砂混合物中，型砂混合物與粘合劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并開始使型砂變成固態(tài)。在這個時刻，向圍繞一個或多個模型的模具中注入流砂。一旦注入，流砂留下定型。粘合劑使得型砂顆粒粘結(jié)在一起，為模具空腔形成非常穩(wěn)定且精確的形狀，該空腔用來澆鑄最終鑄件。定型時間取決于所用硬化劑的種類。型砂定型為供模型設(shè)備從其中取出的固體模。然后向模具中添加芯體，閉合模具，鑄造準備就緒。樹脂粘合芯體和模具可使用耐火涂層。這種涂層有時被稱為刷層，使用涂層可有多個原因，包括(I)改善表面光潔度；(2)控制鋼鑄件的傳熱特性和顯微結(jié)構(gòu)；(3)改善芯體的排氣；(4)防止鑄件中的某些缺陷。與上述綠砂工藝形成對比，這種硬化的模具不需要使用傳統(tǒng)制造的金屬砂箱。由于早已存在的制作好金屬砂箱的尺寸，通過防止制造者改變單個砂箱中的多個部件的數(shù)量，或者，通過限制適合給定砂箱的單個鑄件的尺寸，砂箱尺寸的限制會損害綠砂工藝。如果新客戶的部件尺寸與當(dāng)前所使用的砂箱部件尺寸不同，沉重的鋼制砂箱不能低成本地進行修改使其適應(yīng)新客戶的部件尺寸。購買各種單個砂箱會變得很貴。上型部分和拉動部分的常見尺寸范圍可達四英尺寬、六英尺長、18至24英寸深。由于模具的強度允許更大重量的金屬的鑄造，因此自硬模具適合于較大較重的鑄件。堅固的型砂結(jié)構(gòu)允許模具成型為各種尺寸，對于每一種堅固的型砂結(jié)構(gòu)均可獲得最好的產(chǎn)量。另外，在不降低質(zhì)量的情況下，模具的型砂使用可減至最低，從而降低生產(chǎn)成本。相比于綠砂工藝用水和粘土作為粘合劑，自硬工藝的砂粒的化學(xué)粘合提供了更好的表面條件?，F(xiàn)代最先進的鑄造設(shè)備自硬生產(chǎn)線可以使主要原材料(砂)達到100%回收。這種再生砂被破碎、冷卻和過濾，從而重復(fù)使用。為了保持型砂質(zhì)量和模具強度，再生砂與新砂按75%: 25%的比例混合。這種方法在不降低質(zhì)量的情況下，將生產(chǎn)成本降到了最低。需要注意的是，新砂與再生砂的比例隨典型鑄件的幾何形狀和重量而變化，比例為75% 25%只是一個典型比值。工業(yè)值的范圍從95% 5%至40% 60%。自硬成型工藝區(qū)別于其他砂模成型工藝(如綠砂工藝)的一些特點和優(yōu)點包括 模具在室溫條件下進行化學(xué)固化；這個工藝產(chǎn)生精確和可重復(fù)的尺寸；當(dāng)獲得高產(chǎn)量的鑄件的同時減少了修磨的勞動成本和廢料。作為自硬工藝相比于綠砂工藝的尺寸穩(wěn)定性的衡量，美國鋼鐵奠基者協(xié)會(theSteel Founders’Society of America)在《Steel Casting Handbook》的附錄 3 中出版了尺寸公差值。相比于由綠砂工藝制成的鑄件的基本公差為正負0. 030英寸，由自硬工藝制成的鑄件的基本公差為正負0. 020英寸。雖然這些都是很小的公差尺寸，但是，當(dāng)涉及到如上所述的確保連接器組件的準確荷載路徑和操作特性時，讓公差減少三分之一的幅度的這種能力顯得意義重大。如下所述，連接器各部件的公差取決于鑄件的重量和尺寸，因此，相比于綠砂工藝，采用自硬工藝可達到的公差隨軌道連接器的不同部件和尺寸都有變化。然而，在所有情況中，采用自硬工藝可達到的公差比美國鐵路協(xié)會(AAR)標準M-211要求的公差還小。相比于綠砂工藝，自硬工藝還使得其出模斜度更小。出模斜度是指為鑄件模型的垂直表面所設(shè)的小斜度，按其在模具盒中的定向，從而使得模型可從模具中脫離。出模斜度必須包含在模型的上型部分的頂部和下拉部分的頂部。對于一般的形狀，綠砂工藝需要I. 5度或I. 5度以上的出模斜度，自硬工藝只需1.0度的出模斜度。對于較深的容器，綠砂(手工)工藝需要2.0度或2.0度以上的出模斜度，自硬工藝只需I. 5度的出模斜度。相比于由自硬工藝制成的鑄件，綠砂工藝所需的出模斜度導(dǎo)致在遠離整個鑄件的勾縫線(pointingline)的鑄點與公稱尺寸的偏差明顯大得多。更小的出模斜度可有助于取得更好的部件負載并增加承力面積。當(dāng)解決連接器組件中構(gòu)成部件的復(fù)雜形狀的界面連接時，以及當(dāng)與減少后的公差范圍相結(jié)合時，這種小區(qū)別是很可觀的。圖2顯示了軌道連接器組件200的主要部件，包括主體204、關(guān)節(jié)208、關(guān)節(jié)銷212、觸發(fā)器216、鎖220和鎖提手224。在這些主要部件中，關(guān)節(jié)208和主體204通常采用綠砂鑄造工藝制成。鎖220、觸發(fā)器216和鎖提手224組件由于其尺寸小，可以通過各種方式制成。觸發(fā)器216也可由綠砂鑄造工藝或鍛造工藝制成。由于所有上述理由，本發(fā)明公開的內(nèi)容試圖利用自硬工藝或常溫自硬工藝形成所述主體和關(guān)節(jié)。在鎖定和解鎖操作過程中，關(guān)節(jié)208圍繞關(guān)節(jié)銷212的軸旋轉(zhuǎn)。在鎖定和解鎖操作過程中，關(guān)節(jié)尾部228必須穿過鎖220上關(guān)節(jié)架座232的下方。在鎖定和解鎖操作過程中，鎖220也必須在主體204的鎖腔236中向上和向下移動。另外，在設(shè)鎖過程中，鎖220必須在主體204的鎖腔236中向上移動，以使得鎖腿224上的設(shè)鎖座240精確地座落于觸發(fā)器216的支腿鎖座248上。連接器組件200的部件應(yīng)該具有準確的尺寸特征以確保順利操作。尺寸特征越好，操作越順暢。尺寸變化越大，操作越困難，并且如果尺寸變化足夠大，部件將卡住，連接器可能變得無法使用。光滑的表面光潔度也有助于順利操作，這將在下文更加詳細論述。如果部件的公差太大，當(dāng)關(guān)節(jié)208相對于主體204和鎖220旋轉(zhuǎn)時會發(fā)生干擾。這種干擾可導(dǎo)致使鎖定連接器和解鎖連接器的操作困難的卡住情形。在某些情況下，相關(guān)部件尺寸的公差的極端情況導(dǎo)致連接器不能操作和/或不能互換部件。在火車運行過程中產(chǎn)生的連接器的拖動(拉)力和緩沖(推)力也取決于連接器部件尺寸公差的精確控制。對于拉力而言，連接器設(shè)計成接收關(guān)節(jié)208(如圖14A，圖14B)、的拉動面252處的拉力，關(guān)節(jié)208位于兩個相互配合的連接器之間。這種拉力通過關(guān)節(jié)208傳遞至關(guān)節(jié)尾部228上的拉柄258。在該位置，拉力由連接器主體204的拉柄278傳遞，參見圖4。最后，上述拉力通過連接器主體204，通過連接器主體204的鍵槽279或粗端280傳遞至貨車車廂的拉動系統(tǒng)，并繼續(xù)通過車廂主體傳遞至車廂的另一端。如果連接器部件的公差不規(guī)定如上所述的負載路徑，拉力可以通過關(guān)節(jié)208傳遞至關(guān)節(jié)銷212、連接器主體204的銷保護頭256和/或不均勻地傳遞至在拉柄258的頂部和拉柄278的底部之間，這將導(dǎo)致在這些部件上發(fā)生不均勻和快速的磨損。另外，載荷在相互配合的連接器的部件之間不均勻地傳遞，導(dǎo)致不相等的荷載。當(dāng)所期望的負載路徑發(fā)生變化或在拉柄278頂部和底部之間的負載不均勻時，連接器主體204、關(guān)節(jié)銷212和/或關(guān)節(jié)208會發(fā)生過早失效或降低部件壽命。當(dāng)貨車車廂相互撞擊時的轉(zhuǎn)換操作過程中緩沖力最大。連接器組件設(shè)計成在連接器主體204的緩沖肩部260和關(guān)節(jié)208的緩沖肩部261對緩沖力作出反應(yīng)。如果連接器部件的公差控制不準確，緩沖力將會在銷保護頭256(286)(見圖6、圖15A和15B)和關(guān)節(jié)銷212上傳遞，或在連接器主體204的頂部緩沖肩部260與關(guān)節(jié)208的底部緩沖肩部261不相等地傳遞。因此，會發(fā)生損傷，并導(dǎo)致關(guān)節(jié)208、關(guān)節(jié)銷212和/或連接器主體204過早疲勞。因此，使尺寸公差最小化是有利的，從而在整個連接器組件中保持正確的負載路徑。這些正確的負載路徑有助于促成均勻的磨損模式。盡管綠砂鑄造工藝生產(chǎn)連接器部件已成功應(yīng)用多年，但是自硬鑄造工藝產(chǎn)生更好的表面光潔度，因此可以減少開裂以及當(dāng)表面條件不理想時所引起的相關(guān)問題。通常，與自硬鑄造工藝相關(guān)的通常較高的成本已通過以下方式降至最低或抵消減少鑄件修整(測量)時間，在部件上花費的資本投入更少(例如無需特定的砂箱)，需要焊補的鑄造缺陷更少，減少了鑄造時間，產(chǎn)生更多尺寸統(tǒng)一和更高質(zhì)量的、部件壽命延長的部件。通過由連接系統(tǒng)和卡車鑄件委員會(Coupling Systems and TruckCastingsCommittee)所采取的行動，良好的表面光潔度或質(zhì)感的形成已被美國鐵道協(xié)會(AAR)制定為優(yōu)先考慮的因素。在過去，某些表面條件(如砂粒夾雜物和接縫)在連接器部件的關(guān)鍵區(qū)域被發(fā)現(xiàn)。在某些情況下，表面條件可引起裂紋，該裂紋導(dǎo)致連接器器或關(guān)節(jié)的疲勞壽命縮短。例如，連接器角柄264和長柄268之間的半徑區(qū)281已受到聯(lián)邦鐵道管理局(the Federal RailroadAdministration)的關(guān)注。參見 Code of Federal Regulations,Title 49,215.123。在這個區(qū)域的裂縫需要更換連接器。另外，通過采用自硬工藝可達到的更為光滑的表面加至更為緊湊的公差，這將在下文進一步討論。由較緊湊的公差制成的部件，與其相匹配的部件的配合更好，并且可與其相匹配的部件更好地運行，這也延長了疲勞壽命。在確保表面條件不會導(dǎo)致連接器的過早失效方面付出的努力中，連接系統(tǒng)和卡車鑄件委員會(Coupling Systems and Truck Castings Committee)加入了具體的表面光潔度標準作為美國鐵道協(xié)會(AAR)標準M-211的一部分?！癋oundry and ProductApproval Requirements for the Manufacture of Couplers, Coupler Yokes, Knuckles,Follower Blocks,and Coupler Parts”,標準M-211于2009年十月最后通過。美國鐵道協(xié)會(AAR)的章節(jié)11. 2，標準M-211論述了具體表面的驗收標準，利用鋼鑄件研究和貿(mào)易協(xié)會 (SCRATA) “用于確定鋼鑄件表面質(zhì)量的比值樣板(Comparators for the Definition ofSurface Quality ofSteel Castings) ”來確定。鋼鑄件研究和貿(mào)易協(xié)會(SCRATA)的比值樣板共九個類別，每個類別有五個質(zhì)量等級，從I到5遞減，其中I級的質(zhì)量和水平最高，5級的最差A(yù).表面粗糙度鑄件噴丸處理后的自然表面。B.表面夾雜物夾雜在鑄件表面的非金屬材料。C.氣孔在鑄件表面的氣體顯不。D.重皮和冷隔造成起皺外觀的表面不規(guī)則。E 鑄疤輕微突起的表面不規(guī)則。F.芯撐芯撐或內(nèi)部冷芯的顯示。G.表面光潔度(熱修整)使用氧氣或空氣碳弧方法去除金屬之后的表面剩余物。H.表面光潔度(機械修整)采用機械手段對鑄件表面或者之前進行過熱修整的表面進行修整后的表面剩余物。J.焊縫通過熱修整或機械修整去除的全部或部分焊縫的顯示。下面的表I和表2分別為連接器204和關(guān)節(jié)208的比較表，其中示出了美國鐵道協(xié)會(AAR)標準M-211要求的最低標準的表面條件以及利用自硬工藝得到的改良表面條件。表I中提到的圖A. 11是美國鐵道協(xié)會(AAR)標準M-211在附錄A示出的三頁附圖，其中，陰影區(qū)為關(guān)鍵區(qū)，非陰影區(qū)為非關(guān)鍵區(qū)。在軌道連接器領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會知道參考圖A. 11，來確定哪些區(qū)域是目前被美國鐵道協(xié)會(AAR)認為區(qū)別于非關(guān)鍵區(qū)的關(guān)鍵區(qū)。然而，一般而言，關(guān)鍵區(qū)是那些承載著更多如上所述的拉動力和緩沖力的負載力的區(qū)域，并且也是那些與其他部件發(fā)生界面接觸或磨擦磨損的區(qū)域。
關(guān)鍵區(qū)j使用自硬j非關(guān)鍵區(qū)j使用自硬(圖A.11) 工藝 (圖A.11) 工藝A)表面粗糙度__A3__Al__A3__Al
權(quán)利要求
1.一種軌道連接器組件，至少具有由自硬制造工藝制成的主體和關(guān)節(jié)，所述主體和所述關(guān)節(jié)在操作過程中發(fā)生磨損的特征構(gòu)件之間的距離的尺寸公差大約為綠砂工藝制造的主體和關(guān)節(jié)的尺寸公差的一半，因此，相比于由綠砂工藝制造的主體和關(guān)節(jié)，延長了疲勞壽命O
2.如權(quán)利要求I所述的軌道連接器組件，其中，所述主體和所述關(guān)節(jié)的出模斜度包括至少一個典型特征構(gòu)件的出模斜度為約I. O度。
3.如權(quán)利要求I所述的軌道連接器組件，其中，所述主體和所述關(guān)節(jié)的出模斜度包括多個典型特征構(gòu)件的出模斜度為約I. O度。
4.如權(quán)利要求I所述的軌道連接器組件，其中，所述主體和所述關(guān)節(jié)的公差為約正負O. 050至O. 080英寸之間。
5.如權(quán)利要求I所述的軌道連接器組件，其中，所述主體的拉柄相對于所述主體的連 接器銷孔的位置在約正負O. 075英寸的公差之內(nèi)。
6.如權(quán)利要求I所述的軌道連接器組件，其中，所述主體的緩沖肩部相對于所述主體的連接器銷孔的位置在約正負O. 070英寸的公差之內(nèi)。
7.如權(quán)利要求I所述的軌道連接器組件，其中，所述主體的銷保護頭相對于所述主體的連接器銷孔的位置在約正負O. 062英寸的公差之內(nèi)。
8.如權(quán)利要求I所述的軌道連接器組件，其中，所述關(guān)節(jié)的拉柄相對于關(guān)節(jié)銷孔的位置在約正負O. 061英寸的公差之內(nèi)。
9.如權(quán)利要求I所述的軌道連接器組件，其中，所述關(guān)節(jié)的緩沖肩部相對于關(guān)節(jié)銷孔的位置在約正負O. 056英寸的公差之內(nèi)。
10.如權(quán)利要求I所述的軌道連接器組件，其中，所述關(guān)節(jié)的銷保護頭相對于關(guān)節(jié)銷孔的位置在約正負O. 049英寸的公差之內(nèi)。
11.一種以自硬工藝制造的軌道連接器組件的連接器主體，所述主體和所述關(guān)節(jié)在操作過程中發(fā)生磨損的特征構(gòu)件之間的距離的尺寸公差大約在正負O. 050至O. 075英寸之間，因此，相比于由綠砂工藝制作的主體，延長了疲勞壽命。
12.如權(quán)利要求11所述的連接器主體,其中,所述主體的拉柄相對于所述主體的連接器銷孔的位置在約正負O. 075英寸的公差之內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11所述的連接器主體,其中，所述主體的緩沖肩部相對于所述主體的連接器銷孔的位置在約正負O. 070英寸的公差之內(nèi)。
14.如權(quán)利要求11所述的連接器主體，其中，所述主體的銷保護頭相對于所述主體的連接器銷孔的位置在約正負O. 062英寸的公差之內(nèi)。
15.如權(quán)利要求11所述的連接器主體具有的出模斜度包括至少一個典型特征構(gòu)件的出模斜度為約I. O度。
16.一種以自硬工藝制造的軌道連接器組件的連接器關(guān)節(jié)，所述主體和所述關(guān)節(jié)在操作過程中發(fā)生磨損的特征構(gòu)件之間的距離的尺寸公差大約在正負O. 040至O. 065英寸之間，因此，相比于由綠砂工藝制造的關(guān)節(jié)，延長了疲勞壽命。
17.如權(quán)利要求16所述的連接器關(guān)節(jié)，其中，所述關(guān)節(jié)的拉柄相對于關(guān)節(jié)銷孔的位置在約正負O. 061英寸的公差之內(nèi)。
18.如權(quán)利要求16所述的連接器關(guān)節(jié)，其中，所述關(guān)節(jié)的緩沖肩部相對于關(guān)節(jié)銷孔的位置在約正負O. 056英寸的公差之內(nèi)。
19.如權(quán)利要求16所述的連接器關(guān)節(jié)，其中，所述關(guān)節(jié)的銷保護頭相對于關(guān)節(jié)銷孔的位置在約正負O. 049英寸的公差之內(nèi)。
20.如權(quán)利要求16所述的連接器關(guān)節(jié)具有的出模斜度包括多個典型特征構(gòu)件的出模斜度為約I. O度。
21.一種軌道連接器組件，至少具有以自硬制造工藝制成的主體和關(guān)節(jié)，所述主體和所述關(guān)節(jié)具有的表面條件至少符合美國鐵道協(xié)會AAR的標準M-211，由《鑄件表面質(zhì)量對照表》SCRATA對照確定，并且，多個類別比由AAR制定的標準M-211更好，當(dāng)與僅符合AAR標準M-211要求的主體和關(guān)節(jié)對比時，其疲勞壽命增加。
22.如權(quán)利要求21所述的軌道連接器組件，其中，超出AAR制定的標準M-211的要求的 連接器主體和關(guān)節(jié)的類別至少包括 關(guān)鍵區(qū)域的表面粗糙度、鑄疤、芯撐、熱修整、機械修整和焊縫；以及 非關(guān)鍵區(qū)域的表面粗糙度、表面夾雜物、氣孔、重皮、熱修整、機械修整和焊縫。
23.如權(quán)利要求22所述的軌道連接器組件，其中，重皮、鑄疤、芯撐或焊縫均不可觀察到。
24.如權(quán)利要求22所述的軌道連接器組件，其中，超出AAR的標準M-211的要求的所述主體的關(guān)鍵區(qū)域的SCRATA值包括A1 (表面粗糙度)、El (鑄疤)、Fl (芯撐)、Gl (熱修整)、Hl (機械修整)和Jl (焊縫)。
25.如權(quán)利要求22所述的軌道連接器組件，其中，超出AAR的標準M-211的要求的所述關(guān)節(jié)的關(guān)鍵區(qū)域的SCRATA值包括:A1 (表面粗糙度)、El (鑄疤)、Fl (芯撐)、Gl (熱修整)、Hl (機械修整)和Jl (焊縫)。
全文摘要
一種軌道連接器組件(200)，至少具有由自硬制造工藝制成的主體(204)和關(guān)節(jié)(208)，所述主體和所述關(guān)節(jié)在操作過程中發(fā)生磨損的特征構(gòu)件之間的距離的尺寸公差大約為綠砂工藝制造的主體和關(guān)節(jié)的尺寸公差的一半，因此，相比于由綠砂工藝制造的主體和關(guān)節(jié)，延長了疲勞壽命。
文檔編號B22C1/22GK102741107SQ201180005770
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日
發(fā)明者安德魯·F·尼鮑爾, 杰里·R·斯梅雷基, 羅納德·P·塞爾貝里, 阿瑟·A·吉貝奧特 申請人:貝德羅工業(yè)有限責(zé)任公司