[发明专利]确定紧密石墨铸铁的机械加工性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序确定紧密石墨铸铁的可切割性的方法。

背景技术

汽车行业面临对低排放的更高效发动机的不断增加的需求。实现更清洁燃烧的一个方法是通过在柴油发动机中使用较高的燃烧压力，但是这需要更严格的对缸体和缸盖的材料要求。传统的主导材料灰铸铁的强度特性不足以应付未来几代柴油发动机中的材料将要承受的负荷。因此，汽车行业内的许多运营商正改变将紧密石墨铸铁代替用于柴油发动机中。紧密石墨铸铁(简称为CGI)具有比灰铸铁至少多45％-75％的刚性以及两倍的抗疲劳强度。目前各汽车制造商已经生产了由CGI制成的发动机部件。

制造紧密石墨铸铁涉及使用含有生成材料中碳化物的物质(所谓的碳化物稳定物质)的碎料。紧密石墨铸铁中所述物质的实例为钼(Mo)、铬(Cr)和锰(Mn)。所述碳化物稳定物质铬和锰自然存在于熔化后用于制造紧密石墨铸铁的所述碎料中。钼是加入的合金物质，以赋予CGI高温下更大的强度。

在生产中使用紧密石墨铸铁的问题是由铬、锰和钼形成的碳化物降低其可切割性。因此，高含量的所述碳化物稳定物质赋予低可切割性，并且造成生产缓慢以及加工成本高。此外，具有低含量碳化物稳定物质的紧密石墨铸铁是昂贵的，因为必须使用更清洁的碎料，从而造成紧密石墨铸铁的采购成本高。

在生产中使用紧密石墨铸铁的问题是提供以有利成本具有良好可切割性的CGI。

因此，本发明的目的是提供基于碳化物稳定物质的含量容易可靠地确定紧密石墨铸铁的可切割性的方法。

本发明的另一个目的是提供分类CGI的方法，用于以尽可能低的成本提供最佳可切割性。

发明内容

根据本发明，通过确定紧密石墨铸铁的可切割性的方法实现此目的，所述方法特征在于以下步骤：

-得出可切割性和紧密石墨铸铁中碳化物稳定物质的含量之间的关系，由多个紧密石墨铸铁试件中测量的可切割性和测量的碳化物稳定物质的含量凭经验得出所述关系；

-提供紧密石墨铸铁；

-确定所提供的紧密石墨铸铁中碳化物稳定物质的含量；

-基于所述关系和所提供的紧密石墨铸铁中碳化物稳定物质的含量，确定所提供的紧密石墨铁的可切割性值；

所述方法可以快速可靠地确定现有紧密石墨铸铁的可切割性，在由紧密石墨铸铁通过切削加工制成的零件的工业生产中具有随之而来的极大优势，因为所述方法可以很容易地选择最适宜用于生产目的的紧密石墨铸铁。因此，所述方法有助于紧密石墨铸铁的切削加工过程中成本效益非常高的生产。

所述方法也可包括以下步骤：

-至少提供用于紧密石墨铸铁的可切割性的第一预定比较值；

-通过比较其可切割性值和所述预定比较值而分类所提供的紧密石墨铸铁的可切割性。

根据替代方案，如果所述紧密石墨铸铁的可切割性值高于所述预定比较值，将所提供的紧密石墨铸铁的可切割性分类成适用于生产。

根据替代方案，所述方法包括以下步骤：

-至少提供用于紧密石墨铸铁的可切割性的第二比较值，由此如果所述可切割性值大于所述第二比较值，将所提供的紧密石墨铸铁的可切割性分类成非常适用于生产。

有利地，可切割性定义为紧密石墨铸铁的断屑加工(优选铣削)中的工具寿命。

有利地，工具寿命定义为工具的最大斜磨损。

有利地，对于可切割性的关系是基于包括紧密石墨铸铁中碳化物稳定物质的含量之间关系的模型。

根据替代方案，所述模型是基于碳化物稳定物质的含量之间的线性关系、交叉关系和二次关系。

根据第一个实施方案，得到的所述关系为：

以分钟为单位的工具寿命＝27-50*Mo-186*Cr+127*Mn-146*Mn²+146*Cr*Mo+151*Cr*Mn。

因此，通过以碳化物稳定物质之间的大量关系为基础，可非常准确地确定以工具寿命表示的可切割性。

根据替代方案，所述模型是基于紧密石墨铸铁中碳化物稳定物质的含量之间的线性关系。

根据第二个实施方案，得到的所述关系为：

以分钟为单位的工具寿命＝57.20-18.46*Mn-80.90*Cr-38.98*Mo。

通过以线性模型为基础很容易地使用所述关系。

根据第三个实施方案，得到的所述关系为：

工具寿命＝1-(0.32±0.21)*Mn-(1.41±0.39)*Cr-(0.68±0.31)*Mo，其中工具寿命经标准化。