[发明专利]机床导轨铸铁及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种应用在机床上的导轨铸铁及其制备方法。

背景技术

机床导轨的耐磨性是影响机床精度保持性和使用寿命的关键因素，非耐磨性导轨表面在经过滚轮长时间的碾压后会出现塑性变形或在微观上的粗糙度变大，导轨表面的变化又会反作用于滚轮表面，给滚轮表面的光滑性带来影响。现有的机床导轨耐磨性相对较差，除了与构成导轨的各种成分之间的配比，以及各成分的分散不均匀有关外，还与铸铁制备时的处理工序有关。现有绝大多数的机床导轨铸铁在制备时，均是把相应的材料按照一定配比投入到熔炼炉内进行熔炼，熔炼完毕后再把熔融物倒入涛铸包内进行固化造型。虽然这些成分在熔炼过程中会混和在一起，但各种成分之间的分散度不能保证。由于各成分本身的物理、化学性质不尽相同，投放在熔炼炉内的物料在被熔炼过程中，有时会发生一定的物理、化学变化，在发生这些变化时往往会伴生难以分散的结合体，这会影响到整个浇铸体系的均匀性，浇铸体系的均匀性差会影响到各成分对导轨耐磨性的贡献，进而会影响到导轨的耐磨性。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明需要解决的技术问题是：提供一种新型的机床导轨铸铁及其制备方法，通过该制备方法制备出的导轨铸铁加工出机床导轨后，能显著提高耐磨性。

为解决所述技术问题，本发明机床导轨铸铁的化学成分为（质量百分比）：C为2.8-3.1%、Si为1.3-1.6%、Mn为0.6-0.9%、P为0.4-0.6%、Cu为0.8-1.0%、Ti为0.1-0.15%、S <0.1%，余量为铁。成型后的该铸铁的物理参数：抗拉强度>200MPa、抗弯强度>400 MPa、挠度为2.5-3.0mm、硬度为190-240 HBs。

铜本身具有一定的延展性，在微观状态下，铜可以对机床导轨在使用过程中表面所产生的一些损伤进行自我修补。钛的掺入可有效提高机床导轨的强度。

本发明的铸铁制备方法，包括如下步聚：

选料：选用牌号为Z15或Z20的新生铁、牌号为Ti20—Ti25的钛铁与磷铁混合备用，磷铁所占三者的质量百分比为12—18%；

熔炼：把所选的物料投入到中频感应电炉或双联熔炼炉中熔炼，待炉内熔融物的温度达到1400—1420℃时，继续熔炼10—15min，在继续熔炼过程中，炉内熔融物的温度保持在1400—1420℃；

浇铸准备：取浇铸包，往浇铸包的型腔内分别加入纯度大于99.75%的电解铜粉末和粒度为3—6mm的高硅钛铁；

浇铸包的加注：往加入了上述电解铜和高硅钛铁的浇包内倒入炉内熔融物，上述浇铸准备步聚中，电解铜和高硅钛铁所加入的量决定了浇铸包内容物中含Cu质量百分比为0.8-1.0%、含高硅钛铁质量百分比为0.5—0.6%；

孕育处理：使浇铸包内容物的温度降至1370—1390℃；

浇铸：把浇铸包内容物倒入模具型腔内，冷却固化成型；

淬火：对浇铸成型后的铸铁表面进行淬火处理，淬火深度为1—2mm。

本发明制备方法与现有普通的机床导轨铸铁制备方法的区别在于：1、在炉内投料时，只是先投入所述的新生铁、钛铁和磷铁。这三种物料在熔炼炉内熔炼的过程中不易产生难以分散的结合体，呈熔融状态的三种成分在整个体系内混和充分。2、把所述的电解铜粉末、高硅钛铁直接预加到浇铸包的型腔内，利用炉内熔融物本身的温度使所述的电解铜粉末、高硅钛铁融入到浇铸包内容物内。在往浇铸包内倒炉内熔融物时，熔融物的冲涮作用使得电解铜粉末和高硅钛铁在浇铸包内容物内的分散性好，在电解铜粉末和高硅钛铁被融化过程中，由于炉内熔融物本身已形成了均匀的分散系，电解铜粉末和所述高硅钛铁不易与炉内熔融物形成难以分散的结合体。3、对浇铸包内容物进行孕育处理，使其温度由1400—1420℃冷却至1370—1390℃，然后再往模具内倒入该内容物。这会改善机床导轨铸铁的金相结构，有助于提升机床导轨的耐磨性。减少钛与碳、氧的化合量，提高机床导轨的强度。4、成型后的铸铁表面进行超音频感应炉内淬火处理，目的在于提升铸铁表面的硬度，在淬火过程中，铸铁的形变量小，便于导轨直线度的保证。