鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法
2023-05-28 20:36:26 1
專利名稱：鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法
技術領域：
本發明涉及一種曲軸鑄造方法，特別涉及一種鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法。
背景技術：
前言上海大眾B51. 8T發動機採用了國際上最先進的渦輪增壓技術，其中關鍵零部件曲軸抗拉強度要求高於800Mpa，需要採用進口的鍛鋼曲軸，但這種鍛鋼曲軸的價格很高，這樣就增加了車輛的生產成本。但經過試驗，採用鑄態高強度球鐵曲軸抗拉強度也可高於800MPa，且單件價格只是進口的鍛鋼曲軸的一半，因此可考慮採用鑄態高強度球鐵曲軸來代替鍛鋼曲軸。鑄態高強度球鐵曲軸在國內一般採用正火加回火工藝獲得；也有不少廠家採用鐵模覆砂工藝微合金化鑄態得到；少數廠家控制早開箱時間，利用餘熱正火來生產。 觀察這三種工藝正火加回火工藝，熱處理周期較長，易變形，機加工切削性能較差，成本較大；鐵模覆砂工藝工裝投入成本大，適合大批量生產，且需另闢生產線，成本較高；控制開箱時間，利用餘熱正火工藝受澆注溫度、生產節奏變化等因素影響較大，不能穩定滿足技術要求，且硬度偏硬，機加工切削刀具磨損大，由此可見採用上述三種方法鑄造鑄態高強度球鐵曲軸均存在這一定的不足之處。
發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種穩定有效、較低成本且工藝簡便的鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案一種鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法，其特徵在於，其包括如下步驟(1)按重量百分比為生鐵15-25%、回爐料30-40%、廢鋼40-50%配製爐料， 將配製好的爐料放置在中頻電爐中進行熔煉，採用增碳劑進行增碳處理，並加入錳鐵、 錫和銅，使溶化後的鐵水的成分重量百分比為Cu 0. 50-0. 70%、Sn :0. 02-0. 04%、Mn 0. 40-0. 60%,C 3. 5-3. 9%,S ^ 0. 01%,Si :1. 9-2. 4%,P 彡 0. 05%,Ti < 0. 04%,Mg 0. 03-0. 06%，熔煉溫度控制在1500-1540°C之間；(2)將熔煉好的鐵水在球化處理包內進行球化孕育處理，加入的球化劑的重量為熔煉鐵水重量的1. 0-1. 4%，加入孕育劑的重量為熔煉鐵水重量的0. 4-0. 6% ；(3)製作殼型，在殼型的澆口處放置孕育塊，將殼型通過鐵丸緊固在鐵箱內準備澆注；(4)將球化處理包內的鐵水倒入殼型內進行澆注，澆注溫度控制在1380-1440°C， 澆注完成後60 90分鐘內開箱取出鑄件。優選的，中頻爐中鐵水成分用光譜儀、碳硫儀進行檢測。優選的，步驟O)中採用凹坑式球化處理包進行球化處理，所述球化劑、孕育劑放置在凹坑式球化處理包的凹坑內，所述球化劑、孕育劑被壓鐵片覆蓋。優選的，步驟( 採用衝入法進行球化處理。
優選的，在步驟(3)中殼型為酚醛樹脂砂殼型。優選的，所述殼型的澆口為設置的定量澆口杯，所述孕育塊位於所述定量澆口杯杯底定置槽內。上述技術方案具有如下有益效果該鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法通過在鐵水中加入Cu、Sn、Mn等合金元素，增加和細化珠光體；通過在球化處理包內的第一次孕育處理和在殼型澆注口的第二次強化孕育處理，增加外來晶核，使晶粒和石墨細小，且石墨球圓整度提高；擇用殼型和澆注溫度的掌控，對獲得所需的珠光體量及其穩定性具有保障作用，從而提高了曲軸的抗拉強度，使曲軸材質可穩定達到技術要求。鑄態曲軸具有良好的機加工切削性能。該鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法可充分利用現有生產條件，不用在相變溫度以上開箱，無需另闢生產線，生產成本低。
圖1為本發明實施例鑄造的曲軸的金相照片(未腐蝕)。圖2為本發明實施例鑄造的曲軸的金相照片(腐蝕)。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。實施例一該鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法包括如下步驟(1)將200kg的QlO生鐵、350kg的回爐料以及450kg的廢鋼混合配製成IOOOkg 爐料，將混合好的爐料放置在中頻電爐中熔煉成鐵水，添加高純低硫增碳劑進行增碳處理，鐵水的成分通過光譜儀和碳硫儀進行檢測，根據檢測結果向鐵水中加入錳鐵、錫和銅並進行調整控制，使鐵水的成分重量百分比為Cu 0. 50-0. 70%、Sn :0. 02-0. 04%, Mn 0. 40-0. 60%,C 3. 5-3. 9%,S 彡 0. 01%,Si :1. 9-2. 4%,P 彡 0. 05%,Ti < 0. 04%,Mg 0. 03-0. 06%，其餘為！^和不可避免的雜質，熔煉溫度控制在1500-1M0°C之間；(2)採用凹坑式球化處理包對進行熔煉好的鐵水進行球化孕育處理，在凹坑式球化處理包的凹坑內放置相當於熔煉鐵水重量1 %的球化劑和相當於熔煉鐵水重量0. 5 %的孕育劑，將球化劑及孕育劑用壓鐵片覆蓋。將熔煉好的鐵水用衝入法在該凹坑式球化處理包內進行球化處理和第一次孕育處理。壓鐵片可防止延緩鐵水與球化劑、孕育劑的反應時間，提高球化劑中鎂的吸收率；(3)製作殼型，殼型為酚醛樹脂砂殼型，殼型的澆口為設置的定量澆口杯，在定量澆口杯杯底定置槽內放置孕育塊，將殼型裝入鐵箱，用鐵丸震實緊固，以便於準備進行澆注，該步驟可與步驟(1)、步驟O)同時進行，也可在鐵水熔煉之前進行；(4)將球化處理包內的鐵水倒入殼型內進行澆注，澆注溫度控制在1380-1440°C， 鐵水經過澆口的孕育塊，可對鐵水進行二次孕育處理，澆注完成後60 90分鐘內開箱取出鑄件，對鑄件進行清理完成鑄造。該鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法通過在鐵水中加入Cu、Sn、Mn等合金元素，並經過兩次孕育處理，提高了曲軸的抗拉強度，使曲軸材質可穩定達到技術要求，而且具有良好的機加工切削性能。
通過該方法鑄造的曲軸已通過BMG (德國奧迪實驗室)檢測，材質完全滿足上海大
眾的工程要求。檢測結果如下表所示
編號機械性能金相組織抗拉強度> 800MPa延伸率豸 2%硬度 HB240-280球化率> 90%石墨大小 6-8級珠光體> 80%8-28-18205241906958-28-28406246906>958-28-38406244906>958-28-48206249906958-28-58506.5255906958-28-6805524990685-908-28-78156249906908-28-88104.5252906908-28-9810624990690-9510-22-181052429069010-22-28206.524690690-9510-22-38255524890690該鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法通過在鐵水中加入Cu、Sn、Mn等金屬製成合金， 增加和細化珠光體；經過兩次強化孕育處理，增加外來晶核，使晶粒和石墨細小，且石墨球圓整度提高；選用的酚醛樹脂砂殼型及對澆注溫度的掌控，對獲得所需的珠光體量及其穩定性具有保障作用。如圖1所示，為未腐蝕的本體金相照片，照片中顯示石墨大小較均勻， 較圓整，再如圖2所示，為腐蝕後的本體金相照片，照片顯示灰黑色底為珠光體，珠光體含量達90%以上，分布均勻。由此可見採用該鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法可有效提高曲軸的抗拉強度，使曲軸材質可穩定達到技術要求，使鑄態曲軸具有良好的機加工切削性能。該鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法可充分利用現有生產條件，不用在相變溫度以上開箱，無需另闢生產線，生產成本低。實施例二
該實施例中IOOOkg爐料中含有250kg的QlO生鐵、300kg的回爐料以及450kg的廢鋼，進行球化孕育處理時，凹坑式球化處理包的凹坑內放置相當於熔煉鐵水重量1. 2%的球化劑和相當於熔煉鐵水重量0. 6%的孕育劑，其餘步驟均與實施例一中相同。實施例三該實施例中IOOOkg爐料中含有150kg的QlO生鐵、400kg的回爐料以及450kg的廢鋼，進行球化孕育處理時，凹坑式球化處理包的凹坑內放置相當於熔煉鐵水重量1. 4%的球化劑和相當於熔煉鐵水重量0. 4%的孕育劑，其餘步驟均與實施例一中相同。實施例四該實施例中IOOOkg爐料中含有200kg的QlO生鐵、400kg的回爐料以及400kg的廢鋼，進行球化孕育處理時，凹坑式球化處理包的凹坑內放置相當於熔煉鐵水重量1.的球化劑和相當於熔煉鐵水重量0. 4%的孕育劑，其餘步驟均與實施例一中相同。實施例五該實施例中IOOOkg爐料中含有200kg的QlO生鐵、300kg的回爐料以及500kg的
廢鋼，進行球化孕育處理時，凹坑式球化處理包的凹坑內放置相當於熔煉鐵水重量1. 3%的球化劑和相當於熔煉鐵水重量0. 6%的孕育劑，其餘步驟均與實施例一中相同。以上對本發明實施例所提供的鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法進行了詳細介紹，對於本領域的一般技術人員，依據本發明實施例的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制，凡依本發明設計思想所做的任何改變都在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法，其特徵在於，其包括如下步驟(1)按重量百分比為生鐵15-25%、回爐料30-40%、廢鋼40-50%配製爐料，將配製好的爐料放置在中頻電爐中進行熔煉，採用增碳劑進行增碳處理，並加入錳鐵、錫和銅，使溶化後的鐵水的成分重量百分比為。C u 0. 50-0. 70%,Sn :0. 02-0. 04%,Mn :0. 40-0. 60%,C 3. 5-3. 9%,S 彡 0. 01%,Si :1. 9-2. 4%,P 彡 0. 05%,Ti < 0. 04%,Mg :0. 03-0. 06%，熔煉溫度控制在1500-1M0°C之間；(2)將熔煉好的鐵水在球化處理包內進行球化孕育處理，加入的球化劑的重量為熔煉鐵水重量的1. 0-1. 4%，加入孕育劑的重量為熔煉鐵水重量的0. 4-0. 6% ；(3)製作殼型，在殼型的澆口處放置孕育塊，將殼型通過鐵丸緊固在鐵箱內準備澆注；(4)將球化處理包內的鐵水倒入殼型內進行澆注，澆注溫度控制在1380-1440°C，澆注完成後60 90分鐘內開箱取出鑄件。
2.根據權利要求1所述的鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法，其特徵在於中頻電爐中鐵水成分用光譜儀、碳硫儀進行檢測。
3.根據權利要求1所述的鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法，其特徵在於步驟O)中採用凹坑式球化處理包進行球化處理，所述球化劑、孕育劑放置在凹坑式球化處理包的凹坑內，所述球化劑、孕育劑被壓鐵片覆蓋。
4.根據權利要求1所述的鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法，其特徵在於步驟( 採用衝入法進行球化處理。
5.根據權利要求1所述的鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法，其特徵在於在步驟(3)中殼型為酚醛樹脂砂殼型。
6.根據權利要求1所述的鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法，其特徵在於所述殼型的澆口為設置的定量澆口杯，所述孕育塊位於所述定量澆口杯杯底定置槽內。
全文摘要
本發明公開了一種鑄態高強度球鐵曲軸鑄造方法，該方法首先向熔煉的鐵水中添加錳鐵、錫和銅，然後將熔煉好的鐵水在球化處理包內進行球化處理和第一次孕育處理，接著在澆注時，在殼型的定量澆口杯內放置一個孕育塊，鐵水進入定量澆口杯，進行第二次孕育處理，並完成澆注。該方法通過在鐵水中加入Cu、Sn、Mn等合金元素，增加和細化珠光體；經過兩次強化孕育處理，增加外來晶核，使晶粒和石墨細小，且石墨球圓整度提高；擇用殼型和掌控澆注溫度，對獲得所需的珠光體量及其穩定性具有保障作用，從而提高了曲軸的抗拉強度，使曲軸材質可穩定達到技術要求。
文檔編號B22D1/00GK102233407SQ201010159028
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月27日 優先權日2010年4月27日
發明者周霅煜, 王建生, 田迎新, 翟柏順, 譚昌發 申請人:上海聖德曼鑄造有限公司