CN1006531B - 电渣整体熔铸一步成型曲轴工艺与设备 - Google Patents

电渣整体熔铸一步成型曲轴工艺与设备

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施璇
苑占民
刘进文
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Abstract

电渣整体熔铸一步成型曲轴的工艺和设备是一种特殊的电渣熔铸及曲轴或曲臂厚度较小异型件成型的新工艺和设备。整根曲轴的精炼凝固和成型多道工序在同一设备中一步完成，自耗电极沿贯通的主轴颈孔腔熔铸。采用滑动模块在液层中移动来解决曲拐部分成型。采用多层对开式水冷熔铸模。熔铸模型腔与曲轴外形相似。相应于轴心部位有贯通的孔腔。熔铸模或模块的尺寸以及工艺参数的配合关系，随曲轴的类型和大小不同而变化，电渣熔铸曲轴具有优质、省料、省工、省投资的效果。

Description

本发明是属于一种特殊的电渣熔铸及曲轴毛坯成型新工艺和设备。
曲轴是各类发动机的主要部件，随着汽车等运输工业的发展，对曲轴的社会需要量日益增大。曲轴毛坯成型的常用工艺有一般铸造法和锻造法。一般铸造法（包括球墨铸铁和铸钢法）成本低但一般铸件中缺陷多、综合性能及使用效果不如后者。因而，重要用途的曲轴通常用优质钢锻造法成型。但该法前后生产的工序多、钢材利用率低、设备投资大、成本高。据报导，在国际上苏联曾用电渣分段多次铸焊法研制低速船用曲轴〔1、2〕，质量较高但每根曲轴需多次铸焊，结构不太均匀，效率低，故一般不适于生产中小型曲轴。用一般的电渣熔铸法，无法一步成型带有曲拐的轴。
US3902543介绍的电渣熔铸装置，运用多层滑块复合式熔铸模，滑块为水冷的铜结构件。在熔铸过程中，利用滑块沿铸件径向移动及滑块纵向叠加的滑块内表面逐步成型。它可利用同一直径自耗电极生产规格不同的铸件。当生产大截面铸件时，需附加非自耗电极来提供辅助热源，以利于工艺顺行。但是，该装置结构较复杂，操作过程需严格精密的控制系统，因此，投资大，生产操作费用高。
本发明目的为了简化成型装置系统和操作系统，提高熔铸过程的稳定性。采用了以熔铸异型截面铸件的型腔为基础，根据成型需要，增设了若干数量的水冷的滑动模块，嵌在熔铸模主体中，与型腔相配合完成电渣整体一步成型的异型曲轴。由于滑动模块数量较少，因此，具有控制系统简单，操作简便易行，成型工艺稳定等特点。本发明采用金属自耗电极沿熔铸模轴心区贯通的主轴颈孔腔熔铸，熔铸模主体不动，滑动 模块可根据成型要求作径向移动来完成连杆轴颈、曲拐、曲臂的成型熔铸成异型截面的整体曲轴，同时，熔铸较大的截面的部件，也无需增加辅助热源。
本发明的工艺特征是整根曲轴用电渣熔铸一步成型，使整根曲轴（4）的精炼、强冷顺序凝固和熔渣（2）保护下成型等多道工序在同一设备中一步完成;自耗电极（1）沿熔铸模（5）中相当于主轴颈位置而又贯通的孔腔进行熔铸;熔铸模的主体部分不移动而采用专用滑动模块（6）在液层（3）中的径向移动来达到既能使曲拐部位成型，又能使自耗电极在熔铸过程中正常运行;滑块移动时离电极端部距离不小于10毫米;工艺参数及其配合关系根据曲轴的类型大小而变化。
本发明设备特征是采用多层对开式熔铸模（5）;沿熔铸模轴心区具有贯通的中心孔腔，其内腔与曲轴外型相近;在主体熔铸模中嵌有可沿熔铸模中心孔腔径向滑动的滑动模块，滑动模块的总厚度接近于连杆轴颈长度;熔铸模及滑动模块的材料是铸铜或铜板;铸模各部分尺寸随曲轴类型和大小而变化。
电渣整体熔铸一步成型曲轴的示意图见附图。电渣熔铸过程采用液态渣引弧，金属自耗电极（1）沿熔铸模主体（5）轴心区贯通的主轴颈孔腔自铸模底部逐渐随金属熔化量增加，金属自耗电极逐渐沿纵向升起，完成连杆轴颈熔铸。当熔铸曲拐和曲臂时，分别依靠自下而上四个嵌于熔铸模主体的滑动模块，分别沿纵向不同位置径向通过液体层（2）（3）达到预定位置，滑块与铸模配合熔铸成不同规格的曲拐、曲臂，直至完成整体曲轴。
对481型多拐45钢曲轴的电渣整体熔铸一步成型工艺：
渣系采用CaF2-Al2O3，CaF2-Al2O3-CaO和根据钢种特 点也可加入少量其他组元SiO2等，熔铸过程可加少量脱氧剂，注渣方法可用上注或底注。起始渣层厚度在70～110毫米。注渣后，自耗电极即沿熔铸模轴心贯通的轴颈孔腔熔铸，一般正常熔铸电流在1600～2500A，电压40～50V，每当熔铸至电极端部离成型滑块上方大于10毫米时即开始移动滑块成型连杆轴颈和曲拐部位，熔铸过程可根据炉况调整渣层厚度。渣池单位容积功率在0.07～0.11KVA/cm3。
在研制成功电渣整体熔铸拐轴基础上，我们又于1978年10月提出本工艺方案和实现技术后，经与黎川农机修造厂（现改特钢厂）合作，于1980年研制出多拐曲轴。
经检验，与一般模锻曲轴相比时，内部材质更好，钢材利用率更高（可提高5%左右），生产工艺及材料运输周转时间少，投资低，经济效果更好。本工艺与国内外曾采用的电渣分段多次铸焊法相比时，因整根曲轴连续稳定的熔铸成型故内部结构更均匀、材质更好;一步整体成型比多次铸焊效率更高;一步成型时熔铸模一次定位比多次铸焊法的曲轴尺寸精度及合格率更高;一步成型法避免了多次铸焊处的额外加工量故钢材利用率也高。
本工艺及设备适用于各类曲轴的成型，也适用于曲拐臂厚度和轴长度较小的其他曲拐异型件。

Claims (6)

1、一种电渣熔铸的一步成型曲轴工艺，其特征在于金属自耗电极沿熔铸模轴心区贯通的主轴颈孔腔熔铸，熔铸模主体不动，采用嵌在熔铸模主体中，并能沿熔铸主轴颈孔腔径向滑动的滑块的移动来完成连杆轴颈、曲拐、曲臂成型，熔铸成整体曲轴。
2、根据权利要求1所述一步成型曲轴工艺，其特征在于滑动模块在渣钢液层中作径向移动，滑动时，滑动模块距电极端部大于10毫米。
3、根据权利要求1所述一步成型曲轴工艺，其特征在于轴径为φ70～100毫米的曲轴时，熔铸电流在1600～2500安培，电压40～50伏特，渣层的起始厚度为70～110毫米，在熔铸过程中调整渣层厚度，渣池单位容积功率在0.07～0.11千伏安/厘米3。
4、根据权利要求1所述一步成型曲轴工艺采用的熔铸模，为多层对开式水冷铜模，其特征在于，沿熔铸模轴心区具有贯通的中心孔腔，其内腔与曲轴外型相近，在主体熔铸模中嵌有可沿熔铸模中心孔腔径向滑动的滑动模块。
5、根据权利要求4所述的异型熔铸模，其特征在于用铜铸造和铜板冲压制成。
6、根据权利要求4所述的异型熔铸模的滑动模块，其特征在于其高度与连杆轴颈长度相近，可用铸铜或铜板制成。
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