[发明专利]一种砂型铸造等温淬火球墨铸铁载重汽车前轴的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及砂型铸造载重汽车前轴的制造方法，具体涉及一种砂型铸造等温淬火球墨铸铁载重汽车前轴的制造方法。

背景技术

传统的载重汽车前轴是选用40Cr或42CrMo等优质合金结构钢，采用大型锻造设备模锻成型。但是，一方面由于模锻后剩余的料头、料边较多，造成材料的利用率较低，以致锻造前轴材料成本较高；另一方面由于需要采用多套锻模加工，而锻模制造费用较高，例如60吨大自卸车的前轴，一套锻模需要几百万元，大大增加了生产成本；再有锻造前轴需要使用大型锻造设备，设备投资高达几千万元；并且锻造工艺开发及加工新前轴的周期较长。这对于试制、生产新车型而言形成极大的技术障碍，亟待开发一种在确保前轴理化性能质量指标的前提下的生产周期短、成本低廉的新制造工艺。

发明内容

本发明公开一种砂型铸造等温淬火球墨铸铁载重汽车前轴的制造方法，采用呋喃树脂砂造型工艺生产镍钼铜等温淬火球墨铸铁载重汽车前轴。本发明在毛坯制造工艺、表面清理工艺和检验方法等方面解决了ADI产品内部致密度和性能可靠性难以保证以及机械性能低的问题，从而解决传统的锻造汽车前轴试验及制造成本高、周期长的问题。

本发明的技术方案是首先采用呋喃树脂砂造型工艺铸造镍钼铜合金化球墨铸铁前轴毛坯；之后进行等温淬火热处理；最后加工成前轴零部件；具体工艺流程包括造型、铁水熔炼及浇注、开箱、对前轴毛坯清理及检验、表面喷丸强化、等温淬火热处理等六个工序：

1.造型

本发明采用呋喃自硬树脂砂型，并在砂型表面铺厚度不低于30mm的铬矿砂面砂，同时芯砂全部采用铬矿砂。

采用这种造型工艺，其型芯砂的工艺配比为：

(1)面砂：

铬矿砂100％；

呋喃树脂为砂量的1.5％；

固化剂为树脂量的35％～55％；

(2)砂型：

新硅砂20％，旧硅砂80％；

呋喃树脂为总砂量的1.0％；

固化剂为树脂量的35％～55％；

(3)芯砂：

铬矿砂100％；

呋喃树脂为砂量的1.5％；

固化剂为树脂量的35％～55％；

树脂砂型、芯硬化24小时后表面涂刷醇基石墨涂料，点火烘干后合箱。

2.铁水熔炼及浇注

采用合理的铁水熔化、铁水净化、球化处理、浇注工艺。

(1)电炉熔炼铁水工艺：原料铁水成分符合表1规定。

表1                                ％

首先是前轴化学成分设计，要考虑前轴所有截面都要淬透，又要确保材料等温淬火热处理后的性能达到QTD1050-6牌号的要求。本发明采用镍钼铜合金化球墨铸铁(化学成分见表2)，其中钼、镍和铜的含量是通过大量试验后确定的；钼、镍和铜三种合金化元素在球墨铸铁基体内形成强化相、提高淬透性、改善机械加工性能同时又不会产生游离碳化物，其中钼提高淬透性效果显著，能够淬透不大于100mm的壁厚，但钼含量太高会降低前轴的韧性，必须严格控制。

(2)铁水净化工艺：

采用对原料铁水吹氩净化的方法，将铁水装入带底吹式多孔塞的脱硫包内进行，底吹氩气压力0.2MPa～0.4MPa，时间3min～4min。吹氩后在铁水表面撒0.3％的除渣剂，选用集渣剂石川4号，最后对铁水表面除渣，从而达到净化铁水、减少铸件非金属夹渣物的作用。吹气净化铁水的原理是：从包底吹入惰性气体搅动铁水，气体具有一定的吸附作用而携铁水中的微小非金属渣滓上浮；通过在铁水表面撒除渣剂和除渣，净化铁水、减少铸件内部非金属夹杂物。

(3)球化工艺：将吹氩净化后的铁水倒回电炉提温后出炉，球化处理温度为1430℃～1460℃；准确称量出铁量和球化剂和孕育剂的加入量、采用盖包球化提高球化剂中镁的吸收率，严格、准确地控制含硫量。将球化剂和部分孕育剂加在堤坝式球化包的底部，其中先加球化剂，上面再覆盖孕育剂，球化剂采用牌号为FeSiMg8RE3的稀土硅铁镁合金，加入量为出铁量的1.1％，孕育剂采用硅钡孕育剂，加入量为出铁量的0.6％；在出铁槽随铁水加入出铁量0.4％的硅钡孕育剂。

球化处理采用盖包冲入法，即在有包盖的球化处理包里进行球化处理。在球化处理包上方加了一个有进铁口的中间包盖，包盖和铁水表面之间形成了一个基本密闭的空间。

经球化处理后铁水成分应符合表2规定。

表2                            ％

(4)浇注工艺：