[发明专利]用电渣熔铸－熔焊工艺制造大直径内燃机曲轴圆柄臂的方法

说明书

(一)技术领域：

本发明属于重型机械零件制造领域，尤其是一种用电渣熔铸-熔焊工艺制造大直径内燃机曲轴圆柄臂的方法。

(二)背景技术：

圆柄臂位于大直径内燃机曲轴的输出端和自由端部位，承受巨大的动力输出。传统的曲轴毛坯圆柄臂生产采用球墨铸铁铸造曲轴和全纤维挤压锻造，球墨铸铁生产的曲轴圆柄臂机械性能差，投入使用后使用寿命短；而采用锻造生产的曲轴圆柄臂，生产功耗大、材料利用率非常低，成本昂贵。

(三)发明内容：

本发明的发明目的在于发明一种用电渣熔铸-熔焊工艺制造大直径内燃机曲轴圆柄臂的方法，它可以克服现有技术中的不足，且易操作，材料利用率高。

本发明的技术方案为：一种用电渣熔铸-熔焊工艺制造大直径内燃机曲轴圆柄臂的方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)调整及处理好卧式异型紫铜制水冷结晶器，其熔体为圆形；

(2)把两根自耗电极的两端插入结晶器；

(3)预先干燥熔化处理好的三元渣系加入结晶器；

(4)送电，电流通过自耗电极接通三元渣系，渣池通过强大的电流完成电能和热能的转化，调整结晶器出水温度不大于60℃；

(5)自耗电极在渣系中熔化形成钢水熔滴，熔滴在重力、磁场力和渣系的沸腾的旋转力的影响下穿过渣池，在此过程中，渣池将金属材料中的有害元素，即夹杂物进一步吸收；

(6)净化后的钢水在渣池底部形成熔池，在循环水的强制冷却下凝固，完成钢水的结晶，形成圆柄臂型铸件；

(7)同时在形成的圆柄臂型铸件上熔焊主轴颈；

(8)曲轴自由端和输出端的熔焊成形。

上述所说的自耗电极底端离结晶器底5～7cm。

上述所说的三元渣系的成分为CaF₂、AL₂O₃和CaO，其中各成分的含量为：CaF₂为60～70％、AL₂O₃为15～20％和CaO为15～20％；三元渣系在结晶器内高度控制在8～10cm的熔渣层。

上述所说的送电的功率范围在3.9～5.2KVA/cm²。

上述所说的渣池的温度控制在1750℃～1800℃。

本发明的优越性在于：①电渣熔铸的曲轴圆柄臂结晶方向和受力方向一致，提高了受力强度；②生产的圆柄臂铸件的化学成份均匀，金属纯净、组织致密、尺寸精确、表面光泽；③金属纯净度高于锻件，机械性能高于锻件和球墨铸铁件曲轴圆柄臂；④设备简单，功耗小，材料利用率高；⑤成本低。

(四)附图说明：

图1为本发明所涉一种用电渣熔铸-熔焊工艺制造大直径内燃机曲轴圆柄臂的方法的熔铸示意图。

图2为图1的A-A剖面图。

其中，1为自耗电极，2为结晶器，3为主轴颈，4为三元渣系，5为金属溶液，6为电渣熔焊圆柄臂，7为底盘，8为小车。

(五)具体实施方式：

实施例：一种用电渣熔铸-熔焊工艺制造大直径内燃机曲轴圆柄臂的方法(见图1-2)，其特征在于它包括以下步骤：

(1)调整及处理好卧式异型紫铜制水冷结晶器2，其熔体为圆形；

(2)把两根自耗电极1的两端插入结晶器2；

(3)预先干燥熔化处理好的三元渣系4加入结晶器2；

(4)送电，电流通过自耗电极接通三元渣系4，渣池通过强大的电流完成电能和热能的转化，调整结晶器出水温度不大于60℃；

(5)自耗电极1在三元渣系4中熔化形成钢水熔滴，熔滴在重力、磁场力和三元渣系的沸腾的旋转力的4影响下穿过渣池，在此过程中，渣池将金属材料中的有害元素，即夹杂物进一步吸收；

(6)净化后的钢水在渣池底部形成熔池，在循环水的强制冷却下凝固，完成钢水的结晶，形成圆柄臂型铸件；

(7)同时在形成的圆柄臂型铸件上熔焊主轴颈3；

(8)曲轴自由端和输出端的熔焊成形。

上述所说的自耗电极1底端离结晶器底6cm。

上述所说的三元渣系4的成分为CaF₂、AL₂O₃和CaO，其中各成分的含量为：CaF₂为70％、AL₂O₃为15％和CaO为15％；三元渣系4在结晶器内高度控制在10cm的熔渣层。

上述所说的送电的功率范围在4.6KVA/cm²。

上述所说的渣池的温度控制在1800℃。