專利名稱：鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曲軸鑄造方法，特別涉及一種鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法。
背景技術(shù)：
前言上海大眾B51. 8T發(fā)動機(jī)采用了國際上最先進(jìn)的渦輪增壓技術(shù)，其中關(guān)鍵零部件曲軸抗拉強(qiáng)度要求高于800Mpa，需要采用進(jìn)口的鍛鋼曲軸，但這種鍛鋼曲軸的價(jià)格很高，這樣就增加了車輛的生產(chǎn)成本。但經(jīng)過試驗(yàn)，采用鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸抗拉強(qiáng)度也可高于800MPa，且單件價(jià)格只是進(jìn)口的鍛鋼曲軸的一半，因此可考慮采用鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸來代替鍛鋼曲軸。鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸在國內(nèi)一般采用正火加回火工藝獲得；也有不少廠家采用鐵模覆砂工藝微合金化鑄態(tài)得到；少數(shù)廠家控制早開箱時(shí)間，利用余熱正火來生產(chǎn)。 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(jī)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(chǎn)，且需另辟生產(chǎn)線，成本較高；控制開箱時(shí)間，利用余熱正火工藝受澆注溫度、生產(chǎn)節(jié)奏變化等因素影響較大，不能穩(wěn)定滿足技術(shù)要求，且硬度偏硬，機(jī)加工切削刀具磨損大，由此可見采用上述三種方法鑄造鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸均存在這一定的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種穩(wěn)定有效、較低成本且工藝簡便的鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法，其特征在于，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%配制爐料， 將配制好的爐料放置在中頻電爐中進(jìn)行熔煉，采用增碳劑進(jìn)行增碳處理，并加入錳鐵、 錫和銅，使溶化后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(nèi)進(jìn)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)制作殼型，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(nèi)準(zhǔn)備澆注；(4)將球化處理包內(nèi)的鐵水倒入殼型內(nèi)進(jìn)行澆注，澆注溫度控制在1380-1440°C， 澆注完成后60 90分鐘內(nèi)開箱取出鑄件。優(yōu)選的，中頻爐中鐵水成分用光譜儀、碳硫儀進(jìn)行檢測。優(yōu)選的，步驟O)中采用凹坑式球化處理包進(jìn)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(nèi)，所述球化劑、孕育劑被壓鐵片覆蓋。優(yōu)選的，步驟( 采用沖入法進(jìn)行球化處理。
優(yōu)選的，在步驟(3)中殼型為酚醛樹脂砂殼型。優(yōu)選的，所述殼型的澆口為設(shè)置的定量澆口杯，所述孕育塊位于所述定量澆口杯杯底定置槽內(nèi)。上述技術(shù)方案具有如下有益效果該鑄態(tài)高強(qiáng)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(xì)化珠光體；通過在球化處理包內(nèi)的第一次孕育處理和在殼型澆注口的第二次強(qiáng)化孕育處理，增加外來晶核，使晶粒和石墨細(xì)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(wěn)定性具有保障作用，從而提高了曲軸的抗拉強(qiáng)度，使曲軸材質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到技術(shù)要求。鑄態(tài)曲軸具有良好的機(jī)加工切削性能。該鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法可充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，不用在相變溫度以上開箱，無需另辟生產(chǎn)線，生產(chǎn)成本低。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例鑄造的曲軸的金相照片(未腐蝕)。圖2為本發(fā)明實(shí)施例鑄造的曲軸的金相照片(腐蝕)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例一該鑄態(tài)高強(qiáng)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的廢鋼混合配制成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(jìn)行增碳處理，鐵水的成分通過光譜儀和碳硫儀進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果向鐵水中加入錳鐵、錫和銅并進(jìn)行調(diào)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%，其余為！^和不可避免的雜質(zhì)，熔煉溫度控制在1500-1M0°C之間；(2)采用凹坑式球化處理包對進(jìn)行熔煉好的鐵水進(jìn)行球化孕育處理，在凹坑式球化處理包的凹坑內(nèi)放置相當(dāng)于熔煉鐵水重量1 %的球化劑和相當(dāng)于熔煉鐵水重量0. 5 %的孕育劑，將球化劑及孕育劑用壓鐵片覆蓋。將熔煉好的鐵水用沖入法在該凹坑式球化處理包內(nèi)進(jìn)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(yīng)時(shí)間，提高球化劑中鎂的吸收率；(3)制作殼型，殼型為酚醛樹脂砂殼型，殼型的澆口為設(shè)置的定量澆口杯，在定量澆口杯杯底定置槽內(nèi)放置孕育塊，將殼型裝入鐵箱，用鐵丸震實(shí)緊固，以便于準(zhǔn)備進(jìn)行澆注，該步驟可與步驟(1)、步驟O)同時(shí)進(jìn)行，也可在鐵水熔煉之前進(jìn)行；(4)將球化處理包內(nèi)的鐵水倒入殼型內(nèi)進(jìn)行澆注，澆注溫度控制在1380-1440°C， 鐵水經(jīng)過澆口的孕育塊，可對鐵水進(jìn)行二次孕育處理，澆注完成后60 90分鐘內(nèi)開箱取出鑄件，對鑄件進(jìn)行清理完成鑄造。該鑄態(tài)高強(qiáng)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，并經(jīng)過兩次孕育處理，提高了曲軸的抗拉強(qiáng)度，使曲軸材質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到技術(shù)要求，而且具有良好的機(jī)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(shí)驗(yàn)室)檢測，材質(zhì)完全滿足上海大
眾的工程要求。檢測結(jié)果如下表所示
編號機(jī)械性能金相組織抗拉強(qiáng)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(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法通過在鐵水中加入Cu、Sn、Mn等金屬制成合金， 增加和細(xì)化珠光體；經(jīng)過兩次強(qiáng)化孕育處理，增加外來晶核，使晶粒和石墨細(xì)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(wěn)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，為腐蝕后的本體金相照片，照片顯示灰黑色底為珠光體，珠光體含量達(dá)90%以上，分布均勻。由此可見采用該鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法可有效提高曲軸的抗拉強(qiáng)度，使曲軸材質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到技術(shù)要求，使鑄態(tài)曲軸具有良好的機(jī)加工切削性能。該鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法可充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，不用在相變溫度以上開箱，無需另辟生產(chǎn)線，生產(chǎn)成本低。實(shí)施例二
該實(shí)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(jìn)行球化孕育處理時(shí)，凹坑式球化處理包的凹坑內(nèi)放置相當(dāng)于熔煉鐵水重量1. 2%的球化劑和相當(dāng)于熔煉鐵水重量0. 6%的孕育劑，其余步驟均與實(shí)施例一中相同。實(shí)施例三該實(shí)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(jìn)行球化孕育處理時(shí)，凹坑式球化處理包的凹坑內(nèi)放置相當(dāng)于熔煉鐵水重量1. 4%的球化劑和相當(dāng)于熔煉鐵水重量0. 4%的孕育劑，其余步驟均與實(shí)施例一中相同。實(shí)施例四該實(shí)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(jìn)行球化孕育處理時(shí)，凹坑式球化處理包的凹坑內(nèi)放置相當(dāng)于熔煉鐵水重量1.的球化劑和相當(dāng)于熔煉鐵水重量0. 4%的孕育劑，其余步驟均與實(shí)施例一中相同。實(shí)施例五該實(shí)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(jìn)行球化孕育處理時(shí)，凹坑式球化處理包的凹坑內(nèi)放置相當(dāng)于熔煉鐵水重量1. 3%的球化劑和相當(dāng)于熔煉鐵水重量0. 6%的孕育劑，其余步驟均與實(shí)施例一中相同。以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明設(shè)計(jì)思想所做的任何改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法，其特征在于，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%配制爐料，將配制好的爐料放置在中頻電爐中進(jìn)行熔煉，采用增碳劑進(jìn)行增碳處理，并加入錳鐵、錫和銅，使溶化后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(nèi)進(jìn)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)制作殼型，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(nèi)準(zhǔn)備澆注；(4)將球化處理包內(nèi)的鐵水倒入殼型內(nèi)進(jìn)行澆注，澆注溫度控制在1380-1440°C，澆注完成后60 90分鐘內(nèi)開箱取出鑄件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法，其特征在于中頻電爐中鐵水成分用光譜儀、碳硫儀進(jìn)行檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法，其特征在于步驟O)中采用凹坑式球化處理包進(jìn)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(nèi)，所述球化劑、孕育劑被壓鐵片覆蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法，其特征在于步驟( 采用沖入法進(jìn)行球化處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法，其特征在于在步驟(3)中殼型為酚醛樹脂砂殼型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法，其特征在于所述殼型的澆口為設(shè)置的定量澆口杯，所述孕育塊位于所述定量澆口杯杯底定置槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鑄態(tài)高強(qiáng)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，然后將熔煉好的鐵水在球化處理包內(nèi)進(jìn)行球化處理和第一次孕育處理，接著在澆注時(shí)，在殼型的定量澆口杯內(nèi)放置一個(gè)孕育塊，鐵水進(jìn)入定量澆口杯，進(jìn)行第二次孕育處理，并完成澆注。該方法通過在鐵水中加入Cu、Sn、Mn等合金元素，增加和細(xì)化珠光體；經(jīng)過兩次強(qiáng)化孕育處理，增加外來晶核，使晶粒和石墨細(xì)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(wěn)定性具有保障作用，從而提高了曲軸的抗拉強(qiáng)度，使曲軸材質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到技術(shù)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(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者周霅煜, 王建生, 田迎新, 翟柏順, 譚昌發(fā) 申請人:上海圣德曼鑄造有限公司