CN103350205A - 发动机缸套离心铸造的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了发动机缸套离心铸造的方法，包括有以下操作步骤：1）制作铸造模具，根据发动机缸套规格尺寸，设计铸造模具，制备隔热涂料，隔热涂料是以氧化镁为基础的水基涂料,3%的硼酸、1.4%的烷基磺酸钠、2.5%的Na2SiO3、3.2%锆英粉、4.8%氧化铁粉、3.8%钛白粉；用涂料浆滚挂法把所述隔热涂料均匀涂挂在模具内表面上，涂料厚度5-7mm，涂挂后将模具烘干保温2-2.5小时，将涂挂后的模具预热至200-260℃；本发明发动机缸套外层具有良好的耐磨性和硬度，且外侧与中部、芯部，材料综合利用率提高了10%以上，同时使用寿命较静态铸造工艺提高了30%以上，金属补缩效果好，铸件外层组织致密。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，涉及一种发动机缸套离心铸造的方法。
背景技术
离心铸造将液态金属浇入旋转的铸型里，在离心力作用下充型并凝固成铸件的铸造方法。离心铸造的特点是金属液在离心力作用下充型和凝固，金属补缩效果好，铸件外层组织致密，非金属夹杂物少，机械性能好；不用造型、制芯，节省了相关材料及设备投入。铸造空心铸件不需浇冒口，金属利用率可大大提高。因此对某些特定形状的铸件来说，离心铸造是一种节省材料、节省能耗、高效益的工艺。
在现实的铸件发动机缸套制造过程中，存在关键工艺参数难以控制的问题，容易产生发动机缸套的卷气和夹杂等缺陷，生产的铸件质量不稳定，芯部与工作层结合不良以及工作层厚度落差大等问题。
发明内容
本发明针对现有技术制造和使用过程中存在的不足，提供一种发动机缸套离心铸造的方法，外层具有良好的耐磨性和硬度，且外侧与中部、芯部，材料综合利用率提高了10%以上，同时使用寿命较静态铸造工艺提高了30%以上，金属补缩效果好，铸件外层组织致密。
本发明的技术方案如下：
发动机缸套离心铸造的方法，包括有以下操作步骤：
1）制作铸造模具，根据发动机缸套规格尺寸，设计铸造模具，制备隔热涂料，隔热涂料是以氧化镁为基础的水基涂料,加入质量分数为2.5-3.5%的硼酸、1.2-1.5%的烷基磺酸钠、2.0-3.0%的Na2SiO3、3.0-3.5%锆英粉、4.0-5.5%氧化铁粉、3.0-4.5%钛白粉；用涂料浆滚挂法把所述隔热涂料均匀涂挂在模具内表面上，涂料厚度5-7mm，涂挂后将模具烘干保温2-2.5小时，将涂挂后的模具预热至200-260℃；
2）离心浇注步骤：控制中频炉的钢水中各元素的化学成分重量百分比应满足下述要求：C 0.25～0.32％、Mn 0.15～0.23％、Nb 0.06-0.12％、Si 0.15～0.25％、Mo 0.03-0.05％、P 0.012-0.024％、Ni 0.078～0.12％、钨 0.032～0.045％、Sn 0.04-0.06％，余量Fe，钢水出炉温度为1500℃～1600℃，按4～6kg/m2加入保护渣进行镇静处理，钢水浇注温度为1400℃～1480℃，在整个浇注过程中不断向模具和浇包内通入混合保护气，混合保护气是由如下体积比气体组成：Ar：SF6：N2=50%：30%：20%；冷型内壁旋转线速度控制在26～30m/s；待浇注厚度达到98～115mm后，制得发动机缸套离心铸坯；
3）发动机缸套离心铸坯进行热处理步骤：将发动机缸套离心铸坯加热到590-650℃，保持4-5小时，再在40-50分钟内升温至880-950℃，用淬火油进行淬火冷却，再将淬火后的发动机缸套在450-480℃下进行回火45-55分钟，再从回火炉中取出放入200-300℃的回火油中随油缓冷；
4）将热处理后的发动机缸套进行车削加工，选择车床车削发动机缸套内、外径以及长度达到设计尺寸，获得成品发动机缸套；
5）成品发动机缸套表面高温磷化处理：在85-100℃的温度下进行，磷酸盐溶液的游离酸度于总酸度的比值为1∶8-10，处理时间为9-10分钟；
所述的溶剂中各种成分质量分数为：3%的硼酸、1.4%的烷基磺酸钠、2.5%的Na2SiO3、3.2%锆英粉、4.8%氧化铁粉、3.8%钛白粉。
与现有技术相比，本发明采用多层离心复合浇注工艺，在离心力的作用下分别浇注外层、中间层和芯部，这样可使外层具有更高的耐磨性，芯部具有更高的强韧性，经过适当的热处理获得芯部强度和韧性高、工作层硬度和耐磨性好的复合发动机缸套成品，即通过差温热处理使发动机缸套的综合性能得到进一步提高，从根本上解决了现有发动机缸套制造和使用中存在的问题，本发明制造的复合发动机缸套与静态铸造发动机缸套相比，使用寿命提高了25%以上。
本发明方法制造的复合铸钢支承辊技术性能指标如下：
发动机缸套内壁硬度大于67HSD、发动机缸套外壁硬度大于36HSD、硬度不均匀性小于5HSD、发动机缸套抗拉强度大于1050Mpa、屈服强度大于670Mpa、辊颈抗拉强度大于655Mpa，超声波探伤距发动机缸套表面120mm深度内不存在大于当量直径2mm的缺陷。
具体实施方式
发动机缸套离心铸造的方法，包括有以下操作步骤：
1）制作铸造模具，根据发动机缸套规格尺寸，设计铸造模具，制备隔热涂料，隔热涂料是以氧化镁为基础的水基涂料, 3%的硼酸、1.4%的烷基磺酸钠、2.5%的Na2SiO3、3.2%锆英粉、4.8%氧化铁粉、3.8%钛白粉；用涂料浆滚挂法把所述隔热涂料均匀涂挂在模具内表面上，涂料厚度5-7mm，涂挂后将模具烘干保温2-2.5小时，将涂挂后的模具预热至200-260℃；
2）离心浇注步骤：控制中频炉的钢水中各元素的化学成分重量百分比应满足下述要求：C 0.25～0.32％、Mn 0.15～0.23％、Nb 0.06-0.12％、Si 0.15～0.25％、Mo 0.03-0.05％、P 0.012-0.024％、Ni 0.078～0.12％、钨 0.032～0.045％、Sn 0.04-0.06％，余量Fe，钢水出炉温度为1500℃～1600℃，按4～6kg/m2加入保护渣进行镇静处理，钢水浇注温度为1400℃～1480℃，在整个浇注过程中不断向模具和浇包内通入混合保护气，混合保护气是由如下体积比气体组成：Ar：SF6：N2=50%：30%：20%；冷型内壁旋转线速度控制在26～30m/s；待浇注厚度达到98～115mm后，制得发动机缸套离心铸坯；
3）发动机缸套离心铸坯进行热处理步骤：将发动机缸套离心铸坯加热到590-650℃，保持4-5小时，再在40-50分钟内升温至880-950℃，用淬火油进行淬火冷却，再将淬火后的发动机缸套在450-480℃下进行回火45-55分钟，再从回火炉中取出放入200-300℃的回火油中随油缓冷；
4）将热处理后的发动机缸套进行车削加工，选择车床车削发动机缸套内、外径以及长度达到设计尺寸，获得成品发动机缸套；
5）成品发动机缸套表面高温磷化处理：在85-100℃的温度下进行，磷酸盐溶液的游离酸度于总酸度的比值为1∶8-10，处理时间为9-10分钟。
Claims (2)
1.发动机缸套离心铸造的方法，其特征在于：包括有以下操作步骤：
1）制作铸造模具，根据发动机缸套规格尺寸，设计铸造模具，制备隔热涂料，隔热涂料是以氧化镁为基础的水基涂料,加入质量分数为2.5-3.5%的硼酸、1.2-1.5%的烷基磺酸钠、2.0-3.0%的Na2SiO3、3.0-3.5%锆英粉、4.0-5.5%氧化铁粉、3.0-4.5%钛白粉；用涂料浆滚挂法把所述隔热涂料均匀涂挂在模具内表面上，涂料厚度5-7mm，涂挂后将模具烘干保温2-2.5小时，将涂挂后的模具预热至200-260℃；
2）离心浇注步骤：控制中频炉的钢水中各元素的化学成分重量百分比应满足下述要求：C 0.25～0.32％、Mn 0.15～0.23％、Nb 0.06-0.12％、Si 0.15～0.25％、Mo 0.03-0.05％、P 0.012-0.024％、Ni 0.078～0.12％、钨 0.032～0.045％、Sn 0.04-0.06％，余量Fe，钢水出炉温度为1500℃～1600℃，按4～6kg/m2加入保护渣进行镇静处理，钢水浇注温度为1400℃～1480℃，在整个浇注过程中不断向模具和浇包内通入混合保护气，混合保护气是由如下体积比气体组成：Ar：SF6：N2=50%：30%：20%；冷型内壁旋转线速度控制在26～30m/s；待浇注厚度达到98～115mm后，制得发动机缸套离心铸坯；
3）发动机缸套离心铸坯进行热处理步骤：将发动机缸套离心铸坯加热到590-650℃，保持4-5小时，再在40-50分钟内升温至880-950℃，用淬火油进行淬火冷却，再将淬火后的发动机缸套在450-480℃下进行回火45-55分钟，再从回火炉中取出放入200-300℃的回火油中随油缓冷；
4）将热处理后的发动机缸套进行车削加工，选择车床车削发动机缸套内、外径以及长度达到设计尺寸，获得成品发动机缸套；
5）成品发动机缸套表面高温磷化处理：在85-100℃的温度下进行，磷酸盐溶液的游离酸度于总酸度的比值为1∶8-10，处理时间为9-10分钟。
2.根据权利要求1所述的发动机缸套离心铸造的方法，其特征在于：所述的溶剂中各种成分质量分数为：3%的硼酸、1.4%的烷基磺酸钠、2.5%的Na2SiO3、3.2%锆英粉、4.8%氧化铁粉、3.8%钛白粉。
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