[发明专利]低合金灰铸铁活塞环铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞环毛坯的加工工艺，具体说是低合金灰铸铁活塞环的工艺。 

背景技术

现有发动机用活塞环组由第一道气环、第二道气环、第三道组合式螺旋撑簧油环组成；三道环绝大部分采用铬铜系合金耐磨铸铁材料。大部分活塞环毛坯采用单体单片湿式砂型铸造工艺，因活塞环毛坯属薄壁小件，冷却速度快，存在以下缺点：石墨分布不均匀，有以D型为主心部过冷石墨存在。第一、二道环一般为平环，断面系数小，存在心部过冷的概率大，分布区域大的几率大；第三道环一般为油环，断面系数大，存在心部过冷的概率小，分布区域大的几率小。 

一般国内外材料标准对心部过冷的要求未作严格控制，而我公司供给马勒公司的NHC-10的材料标准明确规定心部过冷的大小及分布形态：100倍放大时，过冷石墨区域长度≤1.0mm，一个评定视场内过冷石墨区域不允许超过3块，以最大的过冷评定区域进行评定。常用的材料在炉前取样时每包取1片，在最后一叠取样；而马勒公司NHC-10材料要求在炉前取样时每包取2片，在每包的第一叠及最后一叠取样。我公司常规材料的炉前金相报废率在0.5％左右，而针对马勒NHC-10的心部过冷的特殊要求，增加炉前取双样，出铸造车间检验及时效后再抽样检验的控制，金相报废率在15～20％左右。 

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低合金灰铸铁活塞环的铸造工艺，目的减少或消除活塞环心部过冷的现象，提高产品的合格率。 

技术方案： 

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案： 

一种低合金灰铸铁活塞环铸造工艺，它包括如下工艺流程：造型、熔炼-浇注-落砂清理-毛坯外观分选；其中所述的熔炼步骤中， 

当铸造的活塞环毛坯的断面系数≤1.2时，控制炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.75～3.80％，每包铁水中，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.3～0.4％； 

当活塞环毛坯的断面系数＞1.2时，控制炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.70-3.75％，每包铁水中，孕育剂加入量为包内铁水净重量的0.2-0.3％； 

当活塞环毛坯的断面系数≤1.0时，控制炉内碳含量为炉内铁水总重量的3.75-3.80％，再添加炉内剩余铁水总重量0.08～0.12％的碳化硅，每包铁水中，孕育剂 加入量为包内铁水的净重量的0.3-0.4％。 

本发明中，使用每炉浇注第二轮次及以后包次的铁水浇注灰铸铁活塞环毛坯，出铁水前炉内温度控制在1490～1520℃，灰铸铁毛坯的浇注温度控制在1425～1440℃。 

本发明中，若炉内温度高于目标温度控制值1490～1520℃时，采用如下的方法来使温度达到所需的温度：每包加入50～100kg的同牌号材料的回炉料，并满功率升温30～60秒使出炉温度达到1490～1520℃，然后将保温功率控制在20～40kw，即可使浇注温度达到目标温度的1425～1440℃。 

有益效果：1、本发明适当提高炉内碳的百分含量，从而减少炉内铁水的过冷倾向；现有工艺未明确必须按断面系数大小设定C含量的最佳值，使得心部过冷的几率大大增加；现有工艺炉内C含量偏低，炉内铁水的过冷倾向较大。 

2、本发明适度减少包内孕育剂加入量，可以减少每包铁水的过冷倾向；现有工艺未明确必须按断面系数大小、碳含量的高低设定孕育剂的最佳加入比例，本发明的孕育量适度降低后也可以减少每包铁水的过冷倾向。 

3、本发明采用较低的浇注温度，可以减少每包铁水的过冷倾向；现有工艺的出炉温度1540～1570℃，浇注温度(以第一叠计)1420～1490℃，现工艺有效地降低最高浇注温度约50℃，大大减少了心部过冷的几率。 

4、采用热包的工艺，在浇包全部预热后炉内二次加料，严格控制出炉温度及电炉保温功率参数，确保包次间的浇注温度的极差在15℃以内。原工艺包次间最大温差近70℃，现工艺通过严格控制出炉温度及电炉保温功率，确保包次之间的浇注温度的极差在15℃以内。 

5、本发明使NHC-10材料的金相废品率控制在4％左右，因材料不合格的投诉率≤0.1％；提高了材料的质量及可靠性，确保满足客户的特殊要求，提高公司市场竞争力。由于合格率的大大提高，订单由原20万片/月增加到50万片/月以上。 

附图说明

图1：100倍放大情况下，典型心部过冷石墨图，不合格。 

图2：100倍放大情况下，集中分布心部过冷＞1.0mm，不合格。