CN102634720A - 一种球墨铸铁气缸套及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球墨铸铁气缸套及其制备方法，所述球墨铸铁气缸套化学成分按质量百分比为：碳3.6～3.9％，硅2.0～2.3％，锰0.7～0.9％，磷≤0.08％，硫≤0.02％，铬≤0.08％，钼0.3～0.5％，镍0.9～1.1％，铜0.1～0.2％，余量为Fe。该球墨铸铁气缸套材料配比及其制备方法能满足现在以及将来发动机高爆发压力的要求，且成本低廉。

Description

一种球墨铸铁气缸套及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种球墨铸铁气缸套及其制造方法，尤其涉及一种能够满足高爆发压力的球墨铸铁气缸套及其制造方法。

背景技术

目前国内的气缸套多采用灰口铸铁，灰口铸铁中的石墨形态主要以片状石墨为主，而片状石墨其尖端尖锐，对基体的割裂严重，在承受载荷时，容易产生应力集中，使气缸套的强度和刚度下降。球墨铸铁中的石墨呈球状分布，不仅造成的应力集中小.而且对基体的割裂作用也最小。球墨铸铁气缸套能满足现在以及将来发动机高爆发压力的要求，且成本低廉。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种球墨铸铁气缸套及其制造方法，克服现有球墨铸铁气缸套不能满足当代高性能、低排放、长寿命大功率内燃机的要求，且制备工艺复杂的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种球墨铸铁气缸套，其化学成分按质量百分比为：碳3.6～3.9％，硅2.0～2.3％，锰0.7～0.9％，磷≤0.08％，硫≤0.02％，铬≤0.08％，钼0.3～0.5％，镍0.9～1.1％，铜0.1～0.2％，余量为Fe。

本发明的球墨铸铁气缸套具有良好的减磨性能、高的抗拉强度和疲劳强度，性能优于现有的高合金灰铸铁气缸套，完全能满足当代高性能、低排放、长寿命大功率内燃机的要求，且生产效率高、成本低、制备工艺简单

本发明还包括一种球墨铸铁气缸套的制备方法，包括配料工序、熔炼工序、球化孕育处理工序、浇注工序：

(1)所述配料工序：炉料为生铁67％～77％，废钢19％～29％；硅铁0.70％～1.15％，锰铁0.50％～0.85％，钼铁0.60％～0.95％，镍0.85％～1.05％，铜0.10％～0.17％；

(2)所述熔炼工序中：按配料单称量，采用逐步加料方法，先加入生铁，再加入废钢，边熔化边加料，最后加入合金，铁水温度达到1350～1450℃时，取化学分析试样，炉前分析碳当量在4.10～4.30，根据光谱分析炉前取样化学成分结果，及时加废钢或合金来调整炉内成份；

(3)球化、孕育处理工序：在出炉内铁水时，在球化包底半圆型凹槽内放入的硅钡孕育剂孕育和稀土硅铁镁合金球化剂；用原铁水浇注出的半圆型盖板盖住；球化处理结束后立马进行扒渣，撒少量保温剂，所述保温剂主要成分是珍珠岩，铁液倒入的落点应在包内无球化剂和孕育剂的一侧，以避免球化剂过早反应；

(4)浇注工序：采用定量包浇注，控制总浇注时间和浇注的铁水量，所述铁水量是通过电子吊钩称称重来控制，浇注时先要小流量快浇，流遍铸型后要大流量浇注；

(5)冷却工序：在浇注完毕后50～100秒，开始水冷却，所述水冷却时间为800～1000秒。所述水冷却中冷却水管为二道，第一道冷却水管：喷水口距离大头130～150mm，喷水孔间隔15～25mm，喷水孔26个；第二道冷却水管：喷水口距离大头130～150mm，喷水孔间隔20～30mm，喷水孔16个；

(6)成型工序：采用双金属型湿涂料离心铸造气缸套毛坯，毛坯出模后保温2～3小时，再在模具内腔喷涂涂料，涂料厚度控制在2～2.5mm，模具内腔温度控制在200～300℃。

其中所述双金属型湿涂料离心铸造，开机后，每班首件毛坯作为提升模温的赤膊套，提升模温后喷涂料，喷涂速度要均匀以保证涂料厚度一致，3分钟后进行浇注，在浇注时根据工艺卡片要求选择合适的定量勺，必须按照工艺卡片要求加入量进行铁水的孕育。在浇注完成后立即按下工艺按钮，完成自动放水，放水完毕后过180秒模具自动停机，人工取毛坯，生产气缸套毛坯；

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤(2)所述熔炼工序中采用中频感应电炉熔炼铁液。

进一步，步骤(3)所述硅钡孕育剂的重量为铁液总重量的0.6～1.0％，稀土硅铁镁合金球化剂的重量为铁液总重量的1.2～1.4％。

进一步，步骤(4)浇注时浇注槽口应伸入铸型300mm。

进一步，步骤(4)所述浇注工序，总浇注时间为45～65秒。

进一步，步骤(6)所述成型采用双金属型离心铸造，离心机转速控制在650～700rad/min。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

球墨铸铁气缸套，其化学成分质量百分比为：碳3.63％，硅2.17％，锰0.72％，磷≤0.08％，硫≤0.03％，铬≤0.08％，钼0.31％，镍1.08％，铜0.17％，余量为Fe。

球墨铸铁气缸套的制备方法包括配料工序、熔炼工序、球化孕育处理工序、浇注工序：

(1)所述配料工序：炉料为生铁3500公斤，废钢1500公斤；硅铁53公斤，锰铁28公斤，钼铁31公斤，镍54公斤，铜9公斤。

(2)所述熔炼工序中：按配料单称量，采用逐步加料方法，先加入生铁，再加入废钢，边熔化边加料，最后加入合金，铁水温度达到1435℃时，取化学分析试样，用中频感应电炉熔炼铁液，炉前分析碳当量在4.12，根据光谱分析炉前取样化学成分结果，及时加废钢或合金来调整炉内成份。

(3)球化、孕育处理工序：在出水时，在球化包底半圆型凹槽内放入铁液重量0.8％的硅钡孕育剂孕育和1.3％的稀土硅铁镁合金球化剂进行球化；用原铁水浇注出的半圆型盖板盖住；球化处理结束后立马进行扒渣，撒少量保温剂，铁液倒入的落点应在包内无球化剂和孕育剂的一侧，以避免球化剂过早反应。

(4)浇注工序：采用定量包浇注，控制总浇注时间45秒～65和浇注的铁水量，用电子吊钩称一个装满铁水的吊包将铁水倒入球化包内，注意电子称的数量来确定球化包内铁水的重量，浇注时，浇注时浇注槽口应伸入铸型300mm，先要小流量快浇，流遍铸型后要大流量浇注。

(5)冷却工序：在浇注完毕后50秒，开始水冷却，所述水冷却时间为1000秒。

(6)成型工序：采用双金属型湿涂料离心铸造气缸套毛坯，离心机转速控制在650～700rad/min，毛坯出模后保温2小时，再在模具内腔喷涂涂料，涂料厚度控制在2～2.5mm，模具内腔温度控制在218℃，得到球墨铸铁气缸套，其抗拉强度为689MPa，硬度为267HB。

实施例2

球墨铸铁气缸套，其化学成分质量百分比为：碳3.73％，硅2.28％，锰0.77％，磷≤0.08％，硫≤0.03％，铬≤0.08％，钼0.40％，镍0.97％，铜0.14％，余量为Fe。

球墨铸铁气缸套的制备方法包括配料工序、熔炼工序、球化孕育处理工序、浇注工序：

(1)所述配料工序：炉料为生铁4000公斤，废钢1000公斤；硅铁60公斤，锰铁41公斤，钼铁40公斤，镍49公斤，铜7公斤。

(2)所述熔炼工序中：按配料单称量，采用逐步加料方法，先加入生铁，再加入废钢，边熔化边加料，最后加入合金，铁水温度达到1407℃时，取化学分析试样，用中频感应电炉熔炼铁液，炉前分析碳当量在4.29，根据光谱分析炉前取样化学成分结果，及时加废钢或合金来调整炉内成份。

(3)球化、孕育处理工序：在出水时，在出水时在球化包底半圆型凹槽内放入铁液重量0.6％的硅钡孕育剂孕育和1.4％的稀土硅铁镁合金球化剂进行球化；用原铁水浇注出的半圆型盖板盖住；球化处理结束后立马进行扒渣，撒少量保温剂，铁液倒入的落点应在包内无球化剂和孕育剂的一侧，以避免球化剂过早反应。

(4)浇注工序：采用定量包浇注，控制总浇注时间45秒～65和浇注的铁水量，浇注时，浇注时浇注槽口应伸入铸型300mm，先要小流量快浇，流遍铸型后要大流量浇注。

(5)冷却工序：在浇注完毕后100秒，开始水冷却，所述水冷却时间为800秒。

(6)成型工序：采用双金属型湿涂料离心铸造气缸套毛坯，离心机转速控制在650～700rad/min，毛坯出模后保温3小时，再在模具内腔喷涂涂料，涂料厚度控制在2～2.5mm，模具内腔温度控制在222℃，得到球墨铸铁气缸套，其化学组成为其抗拉强度为694MPa，硬度为274HB。

实施例3

球墨铸铁气缸套，其化学成分质量百分比为：碳3.87％，硅2.03％，锰0.88％，磷≤0.08％，硫≤0.03％，铬≤0.08％，钼0.47％，镍0.93％，铜0.12％，余量为Fe。

球墨铸铁气缸套的制备方法包括配料工序、熔炼工序、球化孕育处理工序、浇注工序：

(1)所述配料工序：炉料为生铁3750公斤，废钢1250公斤；硅铁37公斤，锰铁44公斤，钼铁48公斤，镍46公斤，铜6公斤。

(2)所述熔炼工序中：按配料单称量，采用逐步加料方法，先加入生铁，再加入废钢，边熔化边加料，最后加入合金，铁水温度达到1359℃时，取化学分析试样，用中频感应电炉熔炼铁液，炉前分析碳当量在4.22，根据光谱分析炉前取样化学成分结果，及时加废钢或合金来调整炉内成份。

(3)球化、孕育处理工序：在出水时，在出水时在球化包底半圆型凹槽内放入铁液重量1.0％的硅钡孕育剂孕育和1.2％的稀土硅铁镁合金球化剂进行球化；用原铁水浇注出的半圆型盖板盖住；球化处理结束后立马进行扒渣，撒少量保温剂，铁液倒入的落点应在包内无球化剂和孕育剂的一侧，以避免球化剂过早反应。

(4)浇注工序：采用定量包浇注，控制总浇注时间65秒和浇注的铁水量，浇注时，浇注时浇注槽口应伸入铸型300mm，先要小流量快浇，流遍铸型后要大流量浇注。

(5)冷却工序：在浇注完毕后80秒，开始水冷却，所述水冷却时间为950秒。

(6)成型工序：采用双金属型湿涂料离心铸造气缸套毛坯，离心机转速控制在650～700rad/min，毛坯出模后保温2.5小时，再在模具内腔喷涂涂料，涂料厚度控制在2～2.5mm，模具内腔温度控制在290℃，得到球墨铸铁气缸套，其化学组成为其抗拉强度为677MPa，硬度为277HB。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种球墨铸铁气缸套，其特征在于，其化学成分质量百分比为：碳3.6～3.9％，硅2.0～2.3％，锰0.7～0.9％，磷≤0.08％，硫≤0.02％，铬≤0.08％，钼0.3～0.5％，镍0.9～1.1％，铜0.1～0.2％，余量为Fe。

2.一种球墨铸铁气缸套的制备方法，包括配料工序、熔炼工序、球化孕育处理工序、浇注工序，其特征在于，

(1)所述配料工序：炉料为生铁67％～77％，废钢19％～29％；硅铁0.70％～1.15％，锰铁0.50％～0.85％，钼铁0.60％～0.95％，镍0.85％～1.05％，铜0.10％～0.17％；

(2)所述熔炼工序中：按配料单称量，采用逐步加料方法，先加入生铁，再加入废钢，边熔化边加料，最后加入合金，铁水温度达到1350～1450℃时，取化学分析试样，炉前分析碳当量在4.10～4.30，根据光谱分析炉前取样化学成分结果，及时加废钢或合金来调整炉内成份；

(3)球化、孕育处理工序：在出炉内铁水时，在球化包底半圆型凹槽内放入的硅钡孕育剂孕育和稀土硅铁镁合金球化剂；用原铁水浇注出的半圆型盖板盖住；球化处理结束后立马进行扒渣，撒少量保温剂，铁液倒入的落点应在包内无球化剂和孕育剂的一侧；

(4)浇注工序：采用定量包浇注，控制总浇注时间和浇注的铁水量，浇注时先要小流量快浇，流遍铸型后要大流量浇注；

(5)冷却工序：在浇注完毕后50～100秒，开始水冷却，所述水冷却时间为800～1000秒；

(6)成型工序：采用双金属型湿涂料离心铸造气缸套毛坯，毛坯出模后保温2～3小时，再在模具内腔喷涂涂料，涂料厚度控制在2～2.5mm，模具内腔温度控制在200～300℃。

3.根据权利要求2所述球墨铸铁气缸套的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述熔炼工序中采用中频感应电炉熔炼铁液。

4.根据权利要求2所述球墨铸铁气缸套的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述硅钡孕育剂的重量为为铁液总重量的0.6～1.0％，稀土硅铁镁合金球化剂的重量为铁液总重量的1.2～1.4％。

5.根据权利要求2所述球墨铸铁气缸套的制备方法，其特征在于，步骤(4)浇注时浇注槽口应伸入铸型300mm。

6.根据权利要求2所述球墨铸铁气缸套的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述浇注工序总浇注时间为45～65秒。

7.根据权利要求2所述球墨铸铁气缸套的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述成型采用双金属型离心铸造，离心机转速控制在650～700rad/min。