[发明专利]曲轴电渣挤压铸造成型法

说明书

本发明涉及一种铸造方法，特别涉及一种电渣挤压铸造成型法，曲轴是当代机器零件典型代表零件之一，其结构和受力复杂，工作负荷大，内部冶金质量和铸造质量以及成型精度要求都很高，而常规铸造锻造和电渣熔铸的方法，已难于适应曲轴进一步发展的要求。

众所周知，常规铸造生产的球铁曲轴存在着塑性较差，延伸率偏低，质量不稳定，工艺出品率低，锻造毛坯的模锻曲轴，其锻模和设备投资大，钢材利用率低，成本高。电渣熔铸曲轴毛坯和模锻相比，制品性能和寿命高20～30％，对于小批量生产中大型和大型特钢曲轴效益显著，但对于中小型曲轴，由于结晶器在高达1700～1900度的高温条件下工作，经多次使用，极易产生变形，造成曲轴毛坯成形精度差，给机加工流水生产带来困难，无法适应大批量生产的要求。

本发明的目的为了提高中小型特钢曲轴成型精度，降低成本和提高生产率，并稳定提高球铁曲轴综合机械性能，成型精度和生产率，提出的一种新方法，本方法目前国内外均未见报导。

为实现本发明的目的，本发明采用组合模具，组合模具对于单拐曲轴可以是整体对开，连杆颈分度不是180度的组合模具，必须是每拐一段对开，各拐之间的分度和定位是靠每段模具上下止口和其它定位装置来保证，组合模具上每拐设置一个活动压块，活动压块可沿垂直于组合模具轴心线作往复运动，当浇注入液渣中精炼的液态金属温度合适后，将渣液和金属液一同浇入组合模具中，当渣金液浇入组合模具1/2～2/3高度时，活动压块自下而上依次为0.2～0.4米/秒速度挤入，待保压10～15秒时，便自下而上地退出活动压块.退出过早产生缩松或缩孔缺陷，退出过晚势必增加铸件本身内应力，使活动压块退出困难。

本发明是在非密闭的组合模具型腔内，使液态金属在局部挤压下成型凝固，因此挤压力控制在0.2～9Mpa范围内，根据曲轴毛坯尺寸和性能要求进行调节。

本发明的组合模具，在相对曲拐位置，均开有垂直于组合模具轴心线方向的孔口，其高度和宽度应分别等于连杆轴颈长度和连杆轴颈直径，以便活动压块作往复运动，模具和活动压块的材料有中碳钢，低合金结构钢，球铁和合金铸铁等，可根据曲轴材料的性能要求选用。

本发明采用电渣炉化渣，待渣温高达1650～1700度时，然后将电弧炉或中频炉等熔炼的钢液(各种钢)注入渣中精炼，待温度合适后，将渣液和钢液一同浇入组合模具中成型凝固，可获得金属纯净、组织致密、成份均匀、成型精度和表面光洁的特钢曲轴毛坯。

本发明的渣成份为：对于酸性炉衬炼钢：CaF₂          10～20％          Al₂O₃         5～45％          CaO  25～35％SiO₂          5～15％           MgO            5％

                   对于碱性炉衬炼钢：CaF₂          50～60％          Al₂O₃          15～25％          CaO  5％SiO₂          20～30％

本发明并能生产球墨铸铁曲轴，仍然用化渣炉化渣，待渣温达1600～1650℃时，然后将冲天炉或变频炉熔炼的铁水浇入渣中精炼，待温度合适后挡渣出炉进行球化处理，然后将高温渣倒入浇包内盖住铁水一同浇入组合模具中成型凝固，可获尺寸精度和表面质量高的各种高性能的曲轴毛坯。所用渣系为：

CaF₂          45～55％          Al₂O₃               5～10％

CaO           25～35％          SiO2          5％     MgO           5％

本发明在精炼和提纯过程中，渣量的控制应满足液态金属提纯和曲轴毛坯表面质量和补缩的要求，渣金比一般控制在0.03～0.08之间，根据曲轴表面积大小和质量要求来调节，保证曲轴外层渣皮厚在1mm左右，渣成份应根据曲轴材料及其质量要求来选择。

本发明为适应大批量生产的要求，组合模具与模板、模板与工作台均分别采用快换联接，待活动压块退出后，将组合模快速移出开合模，对于连杆轴颈分度为180度组合模具，可以就地开合模。