CN102233407A

CN102233407A - 铸态高强度球铁曲轴铸造方法

Info

Publication number: CN102233407A
Application number: CN2010101590281A
Authority: CN
Inventors: 王建生; 周霅煜; 翟柏顺; 谭昌发; 田迎新
Original assignee: SHANGHAI SHENGDEMAN CASTING CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI SHENGDEMAN CASTING CO Ltd; Shanghai Sandmann Foundry Co Ltd
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2011-11-09

Abstract

本发明公开了一种铸态高强度球铁曲轴铸造方法，该方法首先向熔炼的铁水中添加锰铁、锡和铜，然后将熔炼好的铁水在球化处理包内进行球化处理和第一次孕育处理，接着在浇注时，在壳型的定量浇口杯内放置一个孕育块，铁水进入定量浇口杯，进行第二次孕育处理，并完成浇注。该方法通过在铁水中加入Cu、Sn、Mn等合金元素，增加和细化珠光体；经过两次强化孕育处理，增加外来晶核，使晶粒和石墨细小，且石墨球圆整度提高；择用壳型和掌控浇注温度，对获得所需的珠光体量及其稳定性具有保障作用，从而提高了曲轴的抗拉强度，使曲轴材质可稳定达到技术要求。

Description

铸态高强度球铁曲轴铸造方法

技术领域

本发明涉及一种曲轴铸造方法，特别涉及一种铸态高强度球铁曲轴铸造方法。

背景技术

前言上海大众B51.8T发动机采用了国际上最先进的涡轮增压技术，其中关键零部件曲轴抗拉强度要求高于800Mpa，需要采用进口的锻钢曲轴，但这种锻钢曲轴的价格很高，这样就增加了车辆的生产成本。但经过试验，采用铸态高强度球铁曲轴抗拉强度也可高于800MPa，且单件价格只是进口的锻钢曲轴的一半，因此可考虑采用铸态高强度球铁曲轴来代替锻钢曲轴。铸态高强度球铁曲轴在国内一般采用正火加回火工艺获得；也有不少厂家采用铁模覆砂工艺微合金化铸态得到；少数厂家控制早开箱时间，利用余热正火来生产。观察这三种工艺：正火加回火工艺，热处理周期较长，易变形，机加工切削性能较差，成本较大；铁模覆砂工艺工装投入成本大，适合大批量生产，且需另辟生产线，成本较高；控制开箱时间，利用余热正火工艺受浇注温度、生产节奏变化等因素影响较大，不能稳定满足技术要求，且硬度偏硬，机加工切削刀具磨损大，由此可见采用上述三种方法铸造铸态高强度球铁曲轴均存在这一定的不足之处。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种稳定有效、较低成本且工艺简便的铸态高强度球铁曲轴铸造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种铸态高强度球铁曲轴铸造方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)按重量百分比为生铁15-25％、回炉料30-40％、废钢40-50％配制炉料，将配制好的炉料放置在中频电炉中进行熔炼，采用增碳剂进行增碳处理，并加入锰铁、锡和铜，使溶化后的铁水的成分重量百分比为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：≤0.05％、Ti：＜0.04％、Mg：0.03-0.06％，熔炼温度控制在1500-1540℃之间；

(2)将熔炼好的铁水在球化处理包内进行球化孕育处理，加入的球化剂的重量为熔炼铁水重量的1.0-1.4％，加入孕育剂的重量为熔炼铁水重量的0.4-0.6％；

(3)制作壳型，在壳型的浇口处放置孕育块，将壳型通过铁丸紧固在铁箱内准备浇注；

(4)将球化处理包内的铁水倒入壳型内进行浇注，浇注温度控制在1380-1440℃，浇注完成后60～90分钟内开箱取出铸件。

优选的，中频炉中铁水成分用光谱仪、碳硫仪进行检测。

优选的，步骤(2)中采用凹坑式球化处理包进行球化处理，所述球化剂、孕育剂放置在凹坑式球化处理包的凹坑内，所述球化剂、孕育剂被压铁片覆盖。

优选的，步骤(2)采用冲入法进行球化处理。

优选的，在步骤(3)中壳型为酚醛树脂砂壳型。

优选的，所述壳型的浇口为设置的定量浇口杯，所述孕育块位于所述定量浇口杯杯底定置槽内。

上述技术方案具有如下有益效果：该铸态高强度球铁曲轴铸造方法通过在铁水中加入Cu、Sn、Mn等合金元素，增加和细化珠光体；通过在球化处理包内的第一次孕育处理和在壳型浇注口的第二次强化孕育处理，增加外来晶核，使晶粒和石墨细小，且石墨球圆整度提高；择用壳型和浇注温度的掌控，对获得所需的珠光体量及其稳定性具有保障作用，从而提高了曲轴的抗拉强度，使曲轴材质可稳定达到技术要求。铸态曲轴具有良好的机加工切削性能。该铸态高强度球铁曲轴铸造方法可充分利用现有生产条件，不用在相变温度以上开箱，无需另辟生产线，生产成本低。

附图说明

图1为本发明实施例铸造的曲轴的金相照片(未腐蚀)。

图2为本发明实施例铸造的曲轴的金相照片(腐蚀)。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

该铸态高强度球铁曲轴铸造方法包括如下步骤：

(1)将200kg的Q10生铁、350kg的回炉料以及450kg的废钢混合配制成1000kg炉料，将混合好的炉料放置在中频电炉中熔炼成铁水，添加高纯低硫增碳剂进行增碳处理，铁水的成分通过光谱仪和碳硫仪进行检测，根据检测结果向铁水中加入锰铁、锡和铜并进行调整控制，使铁水的成分重量百分比为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：≤0.05％、Ti：＜0.04％、Mg：0.03-0.06％，其余为Fe和不可避免的杂质，熔炼温度控制在1500-1540℃之间；

(2)采用凹坑式球化处理包对进行熔炼好的铁水进行球化孕育处理，在凹坑式球化处理包的凹坑内放置相当于熔炼铁水重量1％的球化剂和相当于熔炼铁水重量0.5％的孕育剂，将球化剂及孕育剂用压铁片覆盖。将熔炼好的铁水用冲入法在该凹坑式球化处理包内进行球化处理和第一次孕育处理。压铁片可防止延缓铁水与球化剂、孕育剂的反应时间，提高球化剂中镁的吸收率；

(3)制作壳型，壳型为酚醛树脂砂壳型，壳型的浇口为设置的定量浇口杯，在定量浇口杯杯底定置槽内放置孕育块，将壳型装入铁箱，用铁丸震实紧固，以便于准备进行浇注，该步骤可与步骤(1)、步骤(2)同时进行，也可在铁水熔炼之前进行；

(4)将球化处理包内的铁水倒入壳型内进行浇注，浇注温度控制在1380-1440℃，铁水经过浇口的孕育块，可对铁水进行二次孕育处理，浇注完成后60～90分钟内开箱取出铸件，对铸件进行清理完成铸造。

该铸态高强度球铁曲轴铸造方法通过在铁水中加入Cu、Sn、Mn等合金元素，并经过两次孕育处理，提高了曲轴的抗拉强度，使曲轴材质可稳定达到技术要求，而且具有良好的机加工切削性能。

通过该方法铸造的曲轴已通过BMG(德国奥迪实验室)检测，材质完全满足上海大众的工程要求。检测结果如下表所示：

该铸态高强度球铁曲轴铸造方法通过在铁水中加入Cu、Sn、Mn等金属制成合金，增加和细化珠光体；经过两次强化孕育处理，增加外来晶核，使晶粒和石墨细小，且石墨球圆整度提高；选用的酚醛树脂砂壳型及对浇注温度的掌控，对获得所需的珠光体量及其稳定性具有保障作用。如图1所示，为未腐蚀的本体金相照片，照片中显示石墨大小较均匀，较圆整，再如图2所示，为腐蚀后的本体金相照片，照片显示灰黑色底为珠光体，珠光体含量达90％以上，分布均匀。由此可见采用该铸态高强度球铁曲轴铸造方法可有效提高曲轴的抗拉强度，使曲轴材质可稳定达到技术要求，使铸态曲轴具有良好的机加工切削性能。该铸态高强度球铁曲轴铸造方法可充分利用现有生产条件，不用在相变温度以上开箱，无需另辟生产线，生产成本低。

实施例二

该实施例中1000kg炉料中含有250kg的Q10生铁、300kg的回炉料以及450kg的废钢，进行球化孕育处理时，凹坑式球化处理包的凹坑内放置相当于熔炼铁水重量1.2％的球化剂和相当于熔炼铁水重量0.6％的孕育剂，其余步骤均与实施例一中相同。

实施例三

该实施例中1000kg炉料中含有150kg的Q10生铁、400kg的回炉料以及450kg的废钢，进行球化孕育处理时，凹坑式球化处理包的凹坑内放置相当于熔炼铁水重量1.4％的球化剂和相当于熔炼铁水重量0.4％的孕育剂，其余步骤均与实施例一中相同。

实施例四

该实施例中1000kg炉料中含有200kg的Q10生铁、400kg的回炉料以及400kg的废钢，进行球化孕育处理时，凹坑式球化处理包的凹坑内放置相当于熔炼铁水重量1.1％的球化剂和相当于熔炼铁水重量0.4％的孕育剂，其余步骤均与实施例一中相同。

实施例五

该实施例中1000kg炉料中含有200kg的Q10生铁、300kg的回炉料以及500kg的废钢，进行球化孕育处理时，凹坑式球化处理包的凹坑内放置相当于熔炼铁水重量1.3％的球化剂和相当于熔炼铁水重量0.6％的孕育剂，其余步骤均与实施例一中相同。

以上对本发明实施例所提供的铸态高强度球铁曲轴铸造方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铸态高强度球铁曲轴铸造方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)按重量百分比为生铁15-25％、回炉料30-40％、废钢40-50％配制炉料，将配制好的炉料放置在中频电炉中进行熔炼，采用增碳剂进行增碳处理，并加入锰铁、锡和铜，使溶化后的铁水的成分重量百分比为℃u：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：≤0.05％、Ti：＜0.04％、Mg：0.03-0.06％，熔炼温度控制在1500-1540℃之间；

2.根据权利要求1所述的铸态高强度球铁曲轴铸造方法，其特征在于：中频电炉中铁水成分用光谱仪、碳硫仪进行检测。

3.根据权利要求1所述的铸态高强度球铁曲轴铸造方法，其特征在于：步骤(2)中采用凹坑式球化处理包进行球化处理，所述球化剂、孕育剂放置在凹坑式球化处理包的凹坑内，所述球化剂、孕育剂被压铁片覆盖。

4.根据权利要求1所述的铸态高强度球铁曲轴铸造方法，其特征在于：步骤(2)采用冲入法进行球化处理。

5.根据权利要求1所述的铸态高强度球铁曲轴铸造方法，其特征在于：在步骤(3)中壳型为酚醛树脂砂壳型。

6.根据权利要求1所述的铸态高强度球铁曲轴铸造方法，其特征在于：所述壳型的浇口为设置的定量浇口杯，所述孕育块位于所述定量浇口杯杯底定置槽内。