CN103924149A

CN103924149A - 一种压缩机球墨铸铁曲轴及其制造方法

Info

Publication number: CN103924149A
Application number: CN201410176852.6A
Authority: CN
Inventors: 郑巨澜; 黄为; 廖成智; 陈建平; 童攀
Original assignee: Changsha Jinlong Foundry Industry Co Ltd
Current assignee: Changsha Jinlong Foundry Industry Co Ltd
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2014-07-16

Abstract

本发明提供了一种压缩机球铁曲轴及其制备方法。产品珠光体量在40～70％范围，整体珠光体含量偏差值小于20％。硬度在180～230HB范围；整体硬度差值小于35HB。通过控制Ni、Mo含量，稳定细化珠光体，改善组织均匀性，提高综合力学性能。采用封闭式浇注系统。曲轴本体硬度差值小，整体硬度下降，加工性能好；提高了产品珠光体量值；减少了产品中气孔和夹渣缺陷的产生，降低了废品率，提高了市场竞争力。

Description

一种压缩机球墨铸铁曲轴及其制造方法

技术领域

本发明涉及冶金与球墨铸铁合金领域，具体指一种压缩机球墨铸铁曲轴及其制造方法。

背景技术

曲轴是旋转式压缩机的重要零件之一，是传递电动机动能进行高速旋转，在气缸中将套在偏心轴上的活塞与阀片进行高速接触滑动，引起气室容积变化，形成具有一定压力的压缩性气体。曲轴铸件要求有高的抗拉强度和疲劳强度，同时要有高的冲击韧性，且要有均匀的硬度，这些性能在曲轴铸件产品上都必须具备。

中国专利03116954.6公开了一种空调压缩机球铁曲轴及其制备方法，其抗拉强度≥560MPa，延伸率≥6％，球化率≥80％，珠光体量在30～70％范围，整体珠光量差值小于20％，硬度值175～240HB范围，整体硬度差值小于38HB。然而，虽然记载了珠光体量为30～70％的范围，根据实施例的数据，该空调压缩机球铁曲轴的珠光体含量仅为35～40％之间。

发明内容

本发明的目的在于提供铁曲轴及其制造方法，使曲轴整体的珠光体量差值及硬度差值小于现有技术的曲轴，曲轴的材质全面达到技术条件，机械加工性能良好。

即提供一种压缩机球墨铸铁曲轴，其抗拉强度≥550MPa，优选550～600MPa,延伸率≥7％，优选7.0～7.5％，球化率≥85％，优选85～90％，特点在于，珠光体量在40％-70％之间，优选稳定在40～50％的范围，整体珠光体量差值小于20％，优选≤5％，硬度在180-230HB之间，整体硬度差值小于35HB，所述球墨铸铁曲轴的组成成份质量比为C：3.5％-3.8％、Si：2.4％-2.8％、Mn：0.2％-0.4％、P：≤0.07％、S：≤0.02％、Mg：0.03％-0.05％、Ni:0.5％-0.7％、Mo：0.2％-0.4％、Re:0.02％-0.04％，余量为Fe。

压缩机球墨铸铁曲轴技术要求：

1、曲轴材料技术要求：

1)、材质：QT550-7

2)、金相组织：球化率≥85％，珠光体量：40％-70％

3)、化学成分列表(％)：

C

Si

Mn

P

S

Mg

RE

Ni

Mo

3.5-3.8

2.4-2.8

0.2-0.4

≤0.07

≤0.02

0.03-0.05

0.02-0.04

0.5-0.7

0.2-0.4

4)、机械性能：抗拉强度≥550MPa,延伸率≥7％，硬度在180-230HB。

本发明通过1)把Ni含量控制在0.5％-0.7％之间，把Mo含量控制在0.2％-0.4％之间；2)、降低Mn含量，控制在0.4％以内，可以获得上述性能的压缩机球墨铸铁曲轴。

根据本发明的另一个方面，提供了上述压缩机球墨铸铁曲轴的制造方法，其特征在于，使用例如年产10000吨消失模柔性自动造型生产线铸造，用例如3000Kg中频感应电炉熔炼铁水，球化孕育处理后用封闭式浇注系统进行浇注，其中，控制铁水组成，使得球墨铸铁曲轴的组成成份质量比为C：3.5％-3.8％、Si：2.4％-2.8％、Mn：0.2％-0.4％、P：≤0.07％、S：≤0.02％、Mg：0.03％-0.05％、Ni:0.5％-0.7％、Mo：0.2％-0.4％、Re:0.02％-0.04％，余量为Fe。

本发明通过把Ni含量控制在0.5％-0.7％之间，把Mo含量控制在0.2％-0.4％之间；降低Mn含量，控制在0.4％以内，可以将珠光体量稳定在40～70％，优选40～50％。

另外，通过采用封闭式浇注系统，在有一定的浇注压力的情况下，使曲轴避免产生夹渣、气孔等诸多铸造缺陷，降低铸造废品率。

本发明具有如下效果：

1、选择控制Ni、Mo元素含量作为稳定细化珠光体量的措施；

2、在保证珠光体含量40％～50％的同时，降低Mn含量，降低曲轴整体硬度，进一步改善机械加工性能；

3、本发明采用消失模真空铸造浇注系统，减少曲轴极易产生的气孔和夹渣现象，大大降低了废品率；

4、本发明曲轴产品各项技术指标全面达标，产品加工废品率小于1％，综合铸造废品率小于3％。

附图说明

图1为本发明曲轴解剖检测点图。

图2为本发明曲轴白模在砂箱中布置简图。

图3为本发明曲轴产品生产工艺流程图。

具体实施方式

结合附图对本发明的实施方式做详细说明。

实施例1

制备方法按照图3所示的步骤来进行。如图3所示，主要包括配料、电炉熔炼、球化处理、孕育处理、浇注，真空保压冷却、浇冒口去除、化学成分及材质检验，抛丸处理、打磨、抛丸处理，成品检验入库。本曲轴选用消失模造型生产线进行浇注，用3000Kg中频感应电炉熔炼铁水，球化孕育处理后进行浇注。

1、造型工艺方案

1)如图2所示，沙砂箱尺寸为1400×1200×1200，根据曲轴尺寸尽可能多的安排去曲轴白模。

2)为使进入型腔的铁水减少冲击力，浇口杯与直浇道错开。为使型腔内气体彻底排出，在浇注时真空排气要进行4-5分钟；

3)因为采用了消失模造型工艺，大大减少了曲轴的气孔、夹渣缺陷，使产品废品率控制在1％以下；

2、熔炼工艺方案

1)铁水是用3000Kg中频感应电炉熔炼的，当铁料熔清后，温度达到1450℃时，取样分析化学成分，当铁水成份达到要求后，在铁水温度达到工艺规定时，就进入球化孕育及浇注工序；

2)化学成份中，选择中碳和众硅。碳当量控制在3.5-3.8％之间，Mn含量控制在0.20-0.40％之间，把Ni含量控制在0.5％-0.7％之间，把Mo含量控制在0.2％-0.4％之间保证有40％～50％左右的珠光体，使曲轴硬度不至于过高，化学成分选择如下表所示：曲轴化学成分(％)

元素

C

Si

Mn

P

S

Mg

Re

Ni

Mo

铁水

3.6-3.9

1.8-2.0

0.2-0.4

≤0.07

≤0.02

成品

3.5-3.8

2.4-2.8

0.2-0.4

≤0.07

≤0.02

0.03-0.05

0.02-0.04

0.5-0.7

0.2-0.4

3)球化与孕育处理因为是电炉熔炼铁水，为防止产生气孔、夹渣缺陷，需有较高的球化处理和浇注温度，所以选用低镁低稀土球化剂。球化剂粒度在3-10mm之间。球化剂化学成分如下图所示

元素

Mg

Re

Ca

Si

Al

Fe

含量％

5.3-5.5

1.4-2.3

1.2-2.3

40-45

≤1.0

余量

为了保证孕育剂中含铝量较低，防止产生气孔缺陷，选择FeSi75孕育剂，其粒度为1-3mm。

球化和孕育处理工艺：球化处理在包底有堤坝的250Kg球化包进行。球化剂放入预热过的球化包反应室中椿紧后再覆盖厚度3-5mm的球铁销(干净、无锈、无油)并预热，在椿紧后即可进行球化处理。球化处理时铁水流向反应室对面，第一次加铁水150-180Kg，待球化反应结束后，扒掉浮渣加入孕育剂进行搅拌，接着补加铁水70-100Kg。最后再搅拌、扒渣二次后，盖上覆盖剂进行浇注。

球化、孕育及浇注的工艺参数是：球化剂加入量1.4-1.5％，孕育剂加入量0.5-0.8％，球化处理温度1550-1560℃，浇注温度1400-1450℃。

曲轴经取样检测，其硬度和珠光体检测结果如下表所示，曲轴检测点见附图1。

4)曲轴硬度和珠光体检测结果

5)在上表浇注的曲轴中，各抽取一件已加工成∮11的实棒，进行机械性能试验，结果为一批抗拉强度565MPa,延伸率为7.2％，另一批抗拉强度572MPa,延伸率为7.5％。另经检测，产品无气孔和夹渣缺陷，成品率100％。

以上在限制Mn含量小于0.40％的条件下，用控制Ni、Mo来调整曲轴珠光体量的方法效果很好，测试结果符合曲轴技术条件。

对比例1

按照与实施例1同样的方法，只是曲轴化学成分(％)如下：

元素

C

Si

Mn

P

S

Mg

Re

Ni

Mo

铁水

3.6-3.9

1.8-2.0

0.2-0.4

≤0.07

≤0.02

成品

3.5-3.8

2.4-2.8

0.2-0.4

≤0.07

≤0.02

0.03-0.05

0.02-0.04

0.3

0

其硬度和珠光体检测结果如下表所示：

Claims

1.一种压缩机球墨铸铁曲轴，其特征在于，抗拉强度≥550MPa,延伸率≥7％，球化率≥85％，珠光体含量范围在40％-70％之间，优选40～50％，整体珠光体量差值小于20％，硬度在180-230HB之间，整体硬度差值小于35HB，所述球墨铸铁曲轴的组成成份质量比为C：3.5％-3.8％、Si：2.4％-2.8％、Mn：0.2％-0.4％、P：≤0.07％、S：≤0.02％、Mg：0.03％-0.05％、Ni:0.5％-0.7％、Mo：0.2％-0.4％、Re:0.02％-0.04％，余量为Fe。

2.权利要求1所述的压缩机球墨铸铁曲轴的制造方法，其特征在于，使用消失模柔性自动造型生产线铸造，用中频感应电炉熔炼铁水，球化孕育处理后用封闭式浇注系统进行浇注，其中，控制铁水组成，使得球墨铸铁曲轴的组成成份质量比为C：3.5％-3.8％、Si：2.4％-2.8％、Mn：0.2％-0.4％、P：≤0.07％、S：≤0.02％、Mg：0.03％-0.05％、Ni:0.5％-0.7％、Mo：0.2％-0.4％、Re:0.02％-0.04％，余量为Fe。