[发明专利]一种高强度铸态球铁曲轴及其铸造方法

说明书

本发明公开了一种高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：15‑25％、废钢：35‑50％、W：3‑8%、Cu：0.2‑0.7％、Mn：0.7‑1％、C：4‑4.7％、S≤0.02％、Si：1.1‑2％、P≤0.03％、Ti＜0.06％、Mg：0.01‑0.04％，余量为生铁。本发明具有稳定有效、成本较低、工艺简便且曲轴强度高的特点。

技术领域

本发明涉及一种高强度铸态球铁曲轴及其铸造方法，属于金属加工领域。

背景技术

众所周知，曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用，如在大众发动机中的曲轴抗拉强度要求高于800Mpa。但经过试验，采用高强度铸态球铁曲轴抗拉强度也可高于800MPa，且单件价格只是进口的锻钢曲轴的一半，因此可考虑采用高强度铸态球铁曲轴来代替锻钢曲轴。铸态高强度球铁曲轴在国内一般采用正火加回火工艺获得；也有不少厂家采用铁模覆砂工艺微合金化铸态得到；少数厂家控制早开箱时间，利用余热正火来生产。观察这三种工艺：正火加回火工艺，热处理周期较长，易变形，机加工切削性能较差，成本较大；铁模覆砂工艺工装投入成本大，适合大批量生产，且需另辟生产线，成本较高；控制开箱时间，利用余热正火工艺受浇注温度、生产节奏变化等因素影响较大，不能稳定满足技术要求，且硬度偏硬，机加工切削刀具磨损大，由此可见采用上述三种方法铸造高强度铸态球铁曲轴均存在这一定的不足之处。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种高强度铸态球铁曲轴及其铸造方法。本发明具有稳定有效、成本较低、工艺简便且曲轴强度高的特点。

本发明的技术方案：一种高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：15-25％、废钢：35-50％、W：3-8%、Cu：0.2-0.7％、Mn： 0.7-1％、C：4-4.7％、S≤0.02％、Si：1.1-2％、P≤0.03％、Ti＜0.06％、Mg：0.01-0.04％，余量为生铁。

前述的高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：18-22％、废钢：38-45％、W：5-7%、Cu：0.4-0.6％、Mn： 0.8-1％、C：4.2-4.5％、S≤0.02％、Si：1.3-1.6％、P≤0.03％、Ti＜0.04％、Mg：0.01-0.03％，余量为生铁。

前述的高强度铸态球铁曲轴，按重量百分比计，所述曲轴包含有回炉料：20％、废钢：42％、W：6%、Cu：0.5％、Mn： 0.9％、C：4.3％、S：0.01％、Si：1.5％、P：0.02％、Ti：0.02％、Mg：0.015％，余量为生铁。

一种前述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，包括如下步骤：

（1）按所述重量百分比将生铁、回炉料、废钢配制成炉料，将配制好的炉料放置在中频电炉中进行熔炼，采用增碳剂进行增碳处理，然后融化，并在融化后的铁水中加入所述比例的W、Cu、Mn、C、S、Si、P、Ti、Mg，熔炼温度控制在1480-1520℃之间；

（2）将熔炼好的铁水在球化处理包内加入重量为熔炼铁水重量的0.8-1.2％的球化剂进行球化孕育处理，孕育剂的重量为熔炼铁水重量的0.3-0.8％；

（3）制作壳型，在壳型的浇口处放置孕育块，将壳型通过铁丸紧固在铁箱内准备浇注；

（4）将球化处理包内的铁水倒入壳型内进行浇注，浇注温度控制在1350-1400℃，浇注完成后1-1.5小时内开箱取出铸件。

前述的高强度铸态球铁曲轴的铸造方法，中频电炉中铁水成分用光谱仪、碳硫仪进行检测。