一种发动机曲轴的铸造方法 |
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| 申请号 | CN201710750631.9 | 申请日 | 2017-08-28 | 公开(公告)号 | CN107470585A | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 安徽省含山县潮林铸管厂(普通合伙); | 发明人 | 张益涛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及金属 合金 铸造 技术领域，公开了一种 发动机 曲轴 的铸造方法，采用挤 压铸 造方法，对常规的压铸进行改进，通过控制铸造的工艺参数来影响铸件的微观和宏观组织，消除了宏观 缩孔 以及显微缩孔，细化了晶粒，铸件通 过热 处理的方式强化，具有极好的 力 学性能，改善了流动性差的金属的充填能力，可制造出形状复杂的零件，金属液利用率高，曲轴表面 质量 好。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种发动机曲轴的铸造方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种发动机曲轴的铸造方法技术领域背景技术[0002] 发动机曲轴为引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，(还有其他)。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与连杆大头轴瓦与曲轴连杆颈的润滑和两头固定点的润滑，曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。 发明内容[0003] 本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种发动机曲轴的铸造方法，采用挤压铸造方法，改善了流动性差的金属的充填能力，可制造出形状复杂的零件，金属液利用率高，曲轴表面质量好。 [0004] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种发动机曲轴的铸造方法，包括以下步骤： （1）合金在中频感应电炉中进行熔炼，待炉料全部熔化后，轻微搅拌，使用干燥的六氯乙烷制剂进行精炼除气，静置5-10分钟，除渣后，进行均匀化退火、高温淬火和2次回火后达到设定浇注温度； （2）设定浇注温度为750-760℃，模具预热温度为200-230℃，将合金熔体浇注到模具型腔中进行压铸，压力为65-75MPa，保压时间为15-20秒，挤压设备为1000KN的四柱液压机，初始挤压速度为0.01-0.02米/秒，5-10秒后挤压速度为0.02-0.03米/秒。 [0006] 作为对上述方案的进一步改进，所述合金的化学成分按照质量百分比计含有以下成分：铜占4.5-5.5%、钼占2.5-3.5%、镍占0.65-0.75%、硅占0.8-1.0%、锰占0.3-0.5%、钛占0.20-0.25%、铼占0.13-0.16%、锆占0.12-0.15%、钒占0.08-0.10%、碳占0.05-0.08%、氮占 0.03-0.04%、剩余为铁和不可避免的杂质。 [0007] 作为对上述方案的进一步改进，中频感应电炉加热速度为450-550℃/小时。 [0008] 作为对上述方案的进一步改进，高温淬火结束时温度为1000-1100℃，2次回火处理中，第一次处理时间在4-6秒，在箱式加热炉中保温，设定箱内温度为800-850℃，保温时长为20-30分钟，第二次处理时间在3-5秒，达到设定浇注温度。 [0009] 本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有发动机曲轴铸造中存在的精细度不够的问题，本发明提供了一种发动机曲轴的铸造方法，采用挤压铸造方法，对常规的压铸进行改进，通过控制铸造的工艺参数来影响铸件的微观和宏观组织，消除了宏观缩孔以及显微缩孔，细化了晶粒，铸件通过热处理的方式强化，具有极好的力学性能，改善了流动性差的金属的充填能力，可制造出形状复杂的零件，金属液利用率高，曲轴表面质量好。 具体实施方式[0010] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。 [0011] 实施例1一种发动机曲轴的铸造方法，包括以下步骤： （1）合金在中频感应电炉中进行熔炼，待炉料全部熔化后，轻微搅拌，使用干燥的六氯乙烷制剂进行精炼除气，静置5分钟，除渣后，进行均匀化退火、高温淬火和2次回火后达到设定浇注温度； （2）设定浇注温度为750℃，模具预热温度为200℃，将合金熔体浇注到模具型腔中进行压铸，压力为65MPa，保压时间为15秒，挤压设备为1000KN的四柱液压机，初始挤压速度为 0.01米/秒，5秒后挤压速度为0.02米/秒。 [0012] （3）挤压完成后，在500℃下固溶10小时，时效温度为170℃，时效时间为6小时，然后进行室温水淬，脱模后使用混合酸液进行酸洗即可。 [0013] 作为对上述方案的进一步改进，所述合金的化学成分按照质量百分比计含有以下成分：铜占4.5%、钼占2.5%、镍占0.65%、硅占0.8%、锰占0.3%、钛占0.20%、铼占0.13%、锆占0.12%、钒占0.08%、碳占0.05%、氮占0.03%、剩余为铁和不可避免的杂质。 [0014] 作为对上述方案的进一步改进，中频感应电炉加热速度为450℃/小时。 [0015] 作为对上述方案的进一步改进，高温淬火结束时温度为1000℃，2次回火处理中，第一次处理时间在4秒，在箱式加热炉中保温，设定箱内温度为800℃，保温时长为20分钟，第二次处理时间在3秒，达到设定浇注温度。 [0016] 实施例2一种发动机曲轴的铸造方法，包括以下步骤： （1）合金在中频感应电炉中进行熔炼，待炉料全部熔化后，轻微搅拌，使用干燥的六氯乙烷制剂进行精炼除气，静置7分钟，除渣后，进行均匀化退火、高温淬火和2次回火后达到设定浇注温度； （2）设定浇注温度为755℃，模具预热温度为210℃，将合金熔体浇注到模具型腔中进行压铸，压力为70MPa，保压时间为18秒，挤压设备为1000KN的四柱液压机，初始挤压速度为 0.015米/秒，7秒后挤压速度为0.025米/秒。 [0017] （3）挤压完成后，在520℃下固溶11小时，时效温度为175℃，时效时间为7小时，然后进行室温水淬，脱模后使用混合酸液进行酸洗即可。 [0018] 作为对上述方案的进一步改进，所述合金的化学成分按照质量百分比计含有以下成分：铜占5.0%、钼占3.0%、镍占0.70%、硅占0.9%、锰占0.4%、钛占0.22%、铼占0.14%、锆占0.13%、钒占0.09%、碳占0.06%、氮占0.035%、剩余为铁和不可避免的杂质。 [0019] 作为对上述方案的进一步改进，中频感应电炉加热速度为500℃/小时。 [0020] 作为对上述方案的进一步改进，高温淬火结束时温度为1050℃，2次回火处理中，第一次处理时间在5秒，在箱式加热炉中保温，设定箱内温度为820℃，保温时长为25分钟，第二次处理时间在4秒，达到设定浇注温度。 [0021] 实施例3一种发动机曲轴的铸造方法，包括以下步骤： （1）合金在中频感应电炉中进行熔炼，待炉料全部熔化后，轻微搅拌，使用干燥的六氯乙烷制剂进行精炼除气，静置10分钟，除渣后，进行均匀化退火、高温淬火和2次回火后达到设定浇注温度； （2）设定浇注温度为760℃，模具预热温度为230℃，将合金熔体浇注到模具型腔中进行压铸，压力为75MPa，保压时间为20秒，挤压设备为1000KN的四柱液压机，初始挤压速度为 0.02米/秒，10秒后挤压速度为0.03米/秒。 [0022] （3）挤压完成后，在540℃下固溶12小时，时效温度为180℃，时效时间为8小时，然后进行室温水淬，脱模后使用混合酸液进行酸洗即可。 [0023] 作为对上述方案的进一步改进，所述合金的化学成分按照质量百分比计含有以下成分：铜占5.5%、钼占3.5%、镍占0.75%、硅占1.0%、锰占0.5%、钛占0.25%、铼占0.16%、锆占0.15%、钒占0.10%、碳占0.08%、氮占0.04%、剩余为铁和不可避免的杂质。 [0024] 作为对上述方案的进一步改进，中频感应电炉加热速度为550℃/小时。 [0025] 作为对上述方案的进一步改进，高温淬火结束时温度为1100℃，2次回火处理中，第一次处理时间在6秒，在箱式加热炉中保温，设定箱内温度为850℃，保温时长为30分钟，第二次处理时间在5秒，达到设定浇注温度。 [0026] 对比例1与实施例1的区别仅在于，步骤（1）中省略均匀化退火、高温淬火步骤，其余保持一致。 [0027] 对比例2与实施例2的区别仅在于，步骤（2）中设定浇注温度为800℃，模具预热温度为250℃，将合金熔体浇注到模具型腔中进行压铸，压力为80MPa，保压时间为25秒，其余保持一致。 [0028] 对比例3与实施例3的区别仅在于，步骤（3）中挤压完成后，在600℃下固溶8小时，时效温度为 200℃，时效时间为6小时，其余保持一致。 [0029] 对比实验分别使用实施例1-3和对比例1-3的方法加工制作发动机曲轴，同时以金属型铸造方法作为对照，制备同一尺寸曲轴，对各组合金物理性能进行对比，并对制备得到的曲轴进行性能测试，测试条件在25℃下进行，将比较测试结果记录如下表所示： 项目 布氏硬度 密度（g/cm3） 屈服强度（N/mm2） 疲劳强度提高 实施例1 125 3.11 237 34% 实施例2 127 3.15 240 36% 实施例3 126 3.13 238 35% 对比例1 110 3.03 210 12% 对比例2 105 2.98 205 10% 对比例3 115 3.06 215 15% 对照组 102 3.04 203 对照 |
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