一、 造型技術現狀及展望
中國鐵路貨車鑄鋼產品絕大部分采用砂型鑄造，廣泛采用流水線大量生產，采用成熟、可靠的技術。在生產車間廣泛使用高壓造型、射壓造型、靜壓造型、氣沖造型和生產線等高效造型方法。目前，在中國鐵路貨車鑄鋼制造業(yè)中采用較多的型砂工藝主要有：CO2水玻璃砂、濕型砂、呋喃樹脂砂和酯硬化水玻璃砂。
20世紀50年代開始，CO2硬化水玻璃砂由于工藝簡便、價格低廉和污染程度小，被我國鐵路貨車鑄鋼制造業(yè)廣泛采用。到60年代中期，水爆、水浴工藝的相繼發(fā)明，解決了水玻璃砂清砂困難的難題，CO2硬化水玻璃砂得到了更廣泛的應用，但鑄鋼件在鑄態(tài)和激冷條件下容易產生毛細裂紋缺陷，同時水污染問題也日益突出。
90年代末期，用戶要求對鐵路貨車重要鑄鋼件采用干法落砂工藝和磁粉探傷檢測。大部分鐵路貨車鑄鋼廠進行了技術改造，開始采用呋喃樹脂砂、濕型砂、有機酯改性水玻璃砂工藝，并相繼建造了造型生產線。呋喃樹脂砂雖然尺寸精度高、潰散性好、再生性好，但解決大型薄壁箱體鑄鋼件裂紋缺陷時，需要采取大量附加的工藝措施，成本相對較高，所以沒有得到更廣泛的推廣。由于國內優(yōu)質膨潤土資源匱乏以及對型砂技術的掌握程度等原因，濕型砂工藝未能在大型鑄鋼件生產上廣泛應用，目前，該工藝在國內一家鐵路貨車鑄鋼廠用于搖枕側架生產。隨著國內外對有機酯改性水玻璃砂造型材料、砂再生難題及鑄造裝備技術的突破，近幾年有機酯改性水玻璃砂工藝在鐵路貨車鑄鋼廠得到了廣泛的應用。
20世紀80年代，日本鑄造協會發(fā)明了真空轉換二氧化碳硬化水玻璃砂工藝，是一種水玻璃砂硬化新方法，英文名稱是Vacuum Replacing Hardening – CO2 Process Vacuum Process，簡稱VRH法。目前國內某些鐵路貨車鑄鋼廠將其用于車鉤生產。
20世紀70年代初，日本發(fā)明并研制成功的一種特種鑄造方法——真空密封造型法(也稱負壓造型法或減壓造型法)，英文名稱是Vacuum Process，簡稱V法。我國自20世紀80年代開始引進此項技術和設備，同時國內鑄造界的科技人員開始研制V法造型工藝的裝備，使V法造型在國內多家工廠得到應用。V法工藝在國內外的工程機械配件、耐磨襯板件、汽車配件、閥類件和鐵路道岔等行業(yè)均有所應用。目前，這種工藝已經被應用于鐵路貨車搖枕與側架的鑄造。據了解，前蘇聯一些國家從2004年開始相繼從德國公司引進了3?4條V法生產線元素，發(fā)氣量低，可防止鑄鋼件皮下氣孔缺陷產生。
（2）該工藝芯砂具有二次硬化特性和良好高溫熱塑性，可防止鑄鋼件熱裂及縮松等缺陷的產生。
（3）如采用氣體固化劑(甲酸甲酯)，其尾氣可直接排放到大氣中，對操作者身體無損害。該工藝的芯砂強度較高，裂紋傾向性大于水玻璃砂。
與傳統水玻璃砂工藝相比，新型酯硬化水玻璃砂工藝可以充分發(fā)揮水玻璃的粘結效率，在獲得相同粘結強度的條件下，可使水玻璃加入量大大降低，較大地改善了水玻璃砂的潰散性和舊砂的回用性。有機酯自硬水玻璃砂工藝保持了傳統CO2硬化水玻璃砂的優(yōu)點，即生產成本低、操作簡便、鑄件的裂紋和氣孔等缺陷少；同時由于其生產過程類似于自硬樹脂砂工藝，具有自硬樹脂砂工藝的型(芯)砂較易混均、流動性好、易于緊實、鑄型(芯)自硬且強度高、生產的鑄件尺寸精度高等優(yōu)點。與自硬樹脂砂工藝相比，該工藝還具有環(huán)保(有機酯是一種低毒性、低粘度、成分均勻的有機液體)、定量容易、使用方便等優(yōu)點。由于水玻璃加入量降低至2%~3%之間，砂芯潰散性較好，完全可實現干法落砂，但由于其吸濕性較大的缺點，所生產的鑄型(芯)在使用前需要烘干。
綜上所述， 這些方法根據制芯設備的不同在應用上各有優(yōu)缺點，選用時要根據產品的結構和技術要求，制訂具體可行的產品工藝、制芯工藝以及砂芯的生產工藝流程。
芯砂選用原則為：
（1）芯砂的流動性要好，便于充模。
（2）硬化速度和硬化時間容易掌握。
（3）芯砂的可使用時間容易調節(jié)。
（4）砂芯強度滿足使用要求。
（5）工藝性好，不易產生裂紋缺陷。
（6） 潰散性好，干法落砂容易實現。
近年來，中國鐵路貨車鑄鋼產品制芯技術飛速發(fā)展，百花齊放，特別是鐵路貨車關鍵大部件搖枕、側架整體芯技術的開發(fā)，象征著中國鐵路貨車鑄鋼產品制芯技術已經超越世界一流水平，達到世界領先水平。整體新技術使內腔砂芯由6塊～12塊組成變?yōu)橐粔K，采用整體芯形成搖枕與側架鑄件內腔，尤其是關鍵部位，可消除傳統工藝帶來的臺階、飛邊、裂紋與氣孔等鑄造缺陷，提高搖枕與側架的內在質量。目前國內各廠家所采用的制芯方法主要有：射芯工藝，兩大片工藝，上平面壓實工藝，以及新穎的盒內擠壓鎖芯工藝。
射芯工藝采用ISOCURE冷芯盒樹脂砂整體射制或分別射制主體上下盒芯，并用三乙胺固化后鎖芯。整體射制的砂芯必須有較高的強度，這樣必將增加鑄件內腔產生裂紋缺陷的傾向。在消除鑄件裂紋和保證密實度方面，采取工藝措施解決較困難。
兩大片工藝采用呋喃樹脂砂整體砂芯，分為上下兩片分別制出，然后用粘結劑或砂銷合在一起。上壓模工藝砂芯采用酯硬化水玻璃砂。在下芯盒填滿砂后，再用隨形上模進行壓實，但砂芯的壓實面質量不容易控制，易出現砂尖、臺階和錯芯等缺陷，在靠近壓實面一側采用冷鐵、鑄筋等工藝措施比較困難，砂芯的翻轉起模比較困難，砂芯制作過程操作復雜，生產效率較低。
盒內擠壓鎖芯成型工藝是一種國內外首創(chuàng)、全新的生產工藝。砂芯采用酯硬化水玻璃砂，將射芯工藝的生產原理應用到制芯生產線上。與射芯不同之處為，盒內擠壓鎖芯成型工藝是在芯盒內先填砂后合模，而射芯工藝是先合模后填砂，利用尚未硬化的下半芯盒內芯砂水玻璃的粘性，通過合芯機將上芯盒翻轉與下芯盒實施合模，實現上下芯盒內的型砂粘合、擠壓和鎖緊，成為整體砂芯。
另外，采用機械下芯，可以減少人為因素的干擾，有效提高下芯質量，減少砂眼、偏皮等鑄件缺陷。耗，有效減輕鑄件堆垛組織，提高性能且波動范圍小。推廣應用懸掛式連續(xù)熱處理爐將是鐵路貨車鑄鋼件熱處理工藝的發(fā)展趨勢。
五、 產品技術標準及檢測手段
自鐵路貨車重載、快捷技術實施以來，鐵道貨車鑄鋼產品技術標準進行了大幅度升級修訂。目前TB/T3012－2006《鐵道貨車鑄鋼搖枕、側架技術條件》的頒布和實施，規(guī)范了搖枕、側架的工序質量和檢驗標準，在鑄件缺陷、化學成分、性能、金相組織、夾雜物和密實度等方面已經超越了美國AAR標準。同時熒光磁粉整體探傷、超聲波探傷和測厚技術條件、三坐標測量儀尺寸檢測、射線照相檢驗標準等檢測標準的頒布實施，使我國鐵路貨車鑄鋼產品檢測手段更加完善，檢測標準已經達到世界同行業(yè)最高水準。
對鑄件進行整體熒光磁粉探傷及鑄件內部無損探傷技術的應用大大提升了鑄件運用的可靠性，同時也對鑄件制造質量提出了更高的要求。目前，廣泛應用于航天航空領域的工業(yè)實時成像技術（DR）和工業(yè)CT檢測技術也正在被籌劃應用于檢測鐵路貨車鑄件。
六、結語
（1) 目前，中國高質量的鐵路貨車整機和鑄鋼配件正大量地出口到美洲、澳洲等發(fā)達國家，標志著中國鐵路貨車產品已在世界范圍內被廣泛認可。中國鐵路貨車鑄鋼制造業(yè)主要技術經達到同行業(yè)世界一流水平，以整體制芯技術為代表的各種技術創(chuàng)新，標志著我國鐵路貨車鑄鋼業(yè)正向世界領先水平邁進。
（2) 攻克V法造型生產結構復雜產品的難關，提升V法造型技術的產品、工藝和生產制造的柔性，是我們今后造型技術主要的研究方向之一。研究、應用V法等造型工藝，大幅度提升鑄件表面質量，達到或接近精鑄水平，同時保證低污染、環(huán)境影響小，也是鐵路貨車鑄鋼造型工藝創(chuàng)新的主要方向。實施鋼液精煉技術，采用連續(xù)熱處理爐等先進裝備和技術，提升和保證鑄件內在質量是中國鐵路貨車鑄鋼制造業(yè)今后技術應用的發(fā)展方向。
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