[发明专利]一种柴油机球墨铸铁曲轴及其无冒口铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油机球墨铸铁曲轴，该球墨铸铁曲轴具有良好的力学性能，本发明同时还涉及该曲轴的无冒口铸造工艺。

背景技术

曲轴是柴油机的关键部件之一，其性能好坏直接影响柴油机的寿命。曲轴工作时承受着大负荷和不断变化的弯矩和扭矩作用，常见的失效形式为弯曲疲劳断裂及轴颈磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性和疲劳强度以及良好的耐磨性能。随着球墨铸铁技术的发展，其性能也在不断提高，优质廉价的球铁已成为制造曲轴的重要材料之一，其具有制造方便、成本低廉，又具有吸震、耐磨、对表面裂纹不敏感等优良特性。

现有技术中曲轴的铸造工艺主要采用大冒口铸造工艺，具体为曲轴径向中心分型，自由端加球型大冒口，水平浇铸竖起冷却，通过上部大冒口进行补缩，其主要工艺过程如下：

(1)所有机型的柴油机曲轴均采用干模砂造型、并在自由端安置球型大冒口，烘干、合箱后等待浇注；

(2)冲天炉直接出铁液球化孕育处理后进行水平浇注；

(3)浇注完毕后3分钟内将铸件竖起冷却。

上述铸造工艺的铸件易在大冒口根部出现缩松缩孔缺陷，造成铸件质量不稳定、废品率高的现象发生，并且该工艺操作性差，工人危险性大，占用场地大，生产周期长。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种柴油机球墨铸铁曲轴，该曲轴可以承受大负荷和不断变化的弯矩和扭矩作用，具有良好的力学性能。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种柴油机球墨铸铁曲轴，其特征在于：所述球墨铸铁曲轴中各组分所占的质量百分比为：w(C)：3.82％～3.90％，w(Si)：2.35％～2.40％，0＜w(Mn)≤0.25％，w(P)：0.055％～0.060％，w(S)：0.010％～0.020％，w(Cu)：0.65％～0.80％，w(Mo)：0.25％～0.30％，w(RE)：0.020％～0.040％，w(Mg)：0.030％～0.050％，其余为Fe。

本发明的目的之二是提供上述柴油机球墨铸铁曲轴的无冒口铸造工艺，该铸造工艺的铸件不会在根部出现缩松缩孔缺陷，铸件的力学性能可靠、成品率高。

本发明的这一目的通过如下技术方案来实现的：一种柴油机球墨铸铁曲轴的无冒口铸造工艺，其包括如下步骤：

(1)铸型造型步骤：选取干模砂为造型材料填充在浇铸模腔内，在干模砂的砂体上开设与曲轴的主轴和曲轴相对应位置设置的L型浇注系统，并且在所述曲轴的主轴径部和曲轴径部放置冷铁，所述浇注系统由直浇道、横浇道和多个内浇道组成，其中所述直浇道和所述横浇道连通，多个内浇道分别和所述横浇道垂直设置，并且分别与所述横浇道连通，所述干模砂的砂体上还开设有多个冷冒口；

(2)球墨铸铁双联熔炼步骤：

(2)将将球墨铸铁的原料投入冲天炉中进行熔炼，得到熔炼铁液A；

(2b)将步骤(2a)获得的熔炼铁液A倒入脱硫铁液包内，并加入脱硫剂进行吹氮气搅拌脱硫，得到脱硫铁液B；

(2c)将步骤(2b)获得的脱硫铁液B倒入保温炉中升温，同时调整铁液的化学成份，控制铁液中碳、硅元素所占的质量百分比，得到铁液C；

(3)铁液球化处理步骤：将步骤(2c)获得的铁液C倒入球化包内，加入球化剂进行球化处理，球化处理完毕后对铁液进行扒渣，得到铁液D；

(4)铁液二次孕育步骤：

(4a)在步骤(3)获得的铁液D中加入孕育剂进行第一次孕育处理，得到铁液E；

(4b)将步骤(4a)获得的铁液E倒入待浇注铸型对应的浇口杯内，在浇口杯内加入孕育块进行第二次孕育处理，得到浇注铁液F；

(5)铁液浇注步骤：将步骤(4b)获得的浇注铁液F倒入步骤(1)获得的铸型中进行浇铸，浇铸采用水平浇注和水平冷却方式，获得球墨铸铁曲轴铸件，该球墨铸铁曲轴铸件中各组分所占的质量百分比为：w(C)：3.82％～3.90％，w(Si)：2.35％～2.40％，0＜w(Mn)≤0.25％，w(P)：0.055％～0.060％，w(S)：0.010％～0.020％，w(Cu)：0.65％～0.80％，w(Mo)：0.25％～0.30％，w(RE)：0.020％～0.040％，w(Mg)：0.030％～0.050％，其余为Fe。

其中，RE是中文稀土的表示，稀土的英文是rare earth metals，也可以统称为RE，由于稀土元素之间性质相近，分离困难，所以经常以混合物形式加入合金中。