CN105414908A - 一种球墨铸铁曲轴铸造技术 - Google Patents

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Abstract

一种球墨铸铁曲轴铸造技术，其包括以下步骤：（1）熔炼,采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并采用真空直读光谱仪调整成分；（2）造型,采用气流冲击造型，可获得高精度的曲轴铸件；（3）钢曲轴毛坯的锻造；（4）机械加工，采用高速随动外铣床；(5)热处理和表面强化处理技术，采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等；(6)曲轴圆角滚压强化。本发明采用圆角滚压工艺和离子氮化技术进行复合强化的球墨铸铁曲轴，抗疲劳程度显著提高，强度接近钢曲轴，但价格只有钢曲轴的70%。

Description

一种球墨铸铁曲轴铸造技术
技术领域
本发明涉及曲轴铸造技术领域，具体涉及一种球墨铸铁曲轴铸造技术。
背景技术
曲轴是发动机中的重要零件，工作环境恶劣，特别是对于汽车用柴油机来说，曲轴的加工精度和韧度、强度要求都比一般零件高。
目前，国内较陈旧的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连杆轴颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以获得合理的加工质量。一般精加工采用曲轴磨床，通常靠手工操作，加工质量不稳定，尺寸的一致性差。老式生产线的主要特点是普通设备多，一条生产线有35～60台设备，导致产品生产周期长、占用场地大，且完全是靠多台设备分解工序和分担余量来提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用圆角滚压工艺和离子氮化技术进行复合强化的球墨铸铁曲轴铸造技术。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
1、熔炼
高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。本发明采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。目前，在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
2、造型
气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要。目前，国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。
3、钢曲轴毛坯的锻造技术
近几年来，国内已引进了一批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不上，使一部分先进设备未发挥应有的作用。从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。
4、机械加工技术
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。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。
随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造，全力提升企业的竞争力，近年来引进了许多先进设备和技术，进展速度很快。就目前状况来讲，这些设备和技术基本依赖进口。
高速随动外铣床是德国BOEHRINGER公司专为汽车发动机曲轴设计制造的柔性数控铣床，该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术，可以一次装夹不改变曲轴回转中心随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈。VDF315OM-4高速随动外铣采用一体化复合材料结构床身，工件两端电子同步旋转驱动，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特点；使用SIEMENS840DCNC控制系统，设备操作说明书在人机界面上，通过输入零件的基本参数即可自动生成加工程序，可以加工长度450～700mm、回转直径在380mm以内的各种曲轴，连杆轴颈直径误差为±0.02mm。
5、热处理和表面强化处理技术
曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等。
6、曲轴圆角滚压强化
曲轴的圆角滚压强化，主要是为了提高曲轴的疲劳强度。球铁曲轴经圆角滚压后寿命可提高120-230%；锻钢曲轴经圆角滚压后寿命可提高70-130%。
本项发明的有益效果：
本发明采用圆角滚压工艺和离子氮化技术进行复合强化的球墨铸铁曲轴，抗疲劳程度显著提高，强度接近钢曲轴，但价格只有钢曲轴的70%。
该发明属机械加工行业，产生的三废极少，主要为固体废弃物和噪声，采取如下环保措施后，可满足环保要求。
固体废弃物主要是铁水废渣和加工过程中产生的边角料，通过回收出售的方式收集处理，不会对环境造成污染。
噪声主要是机械震动产生的机械噪声，根据不同声源分别采用安装消声器、构筑物隔声等处理措施，使主要噪声源得到有效控制，并经距离衰减、建筑物阻隔、空气吸收等降噪因素作用，可控制厂界噪声符合GB12348-90中规定的三类标准。
具体实施方式
1、熔炼
高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。本发明采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。目前，在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
2、造型
气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要。目前，国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。
3、钢曲轴毛坯的锻造技术
近几年来，国内已引进了一批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不上，使一部分先进设备未发挥应有的作用。从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。
4、机械加工技术
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。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。
随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造，全力提升企业的竞争力，近年来引进了许多先进设备和技术，进展速度很快。就目前状况来讲，这些设备和技术基本依赖进口。
高速随动外铣床是德国BOEHRINGER公司专为汽车发动机曲轴设计制造的柔性数控铣床，该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术，可以一次装夹不改变曲轴回转中心随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈。VDF315OM-4高速随动外铣采用一体化复合材料结构床身，工件两端电子同步旋转驱动，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特点；使用SIEMENS840DCNC控制系统，设备操作说明书在人机界面上，通过输入零件的基本参数即可自动生成加工程序，可以加工长度450～700mm、回转直径在380mm以内的各种曲轴，连杆轴颈直径误差为±0.02mm。
5、热处理和表面强化处理技术
曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等。
6、曲轴圆角滚压强化
曲轴的圆角滚压强化，主要是为了提高曲轴的疲劳强度。球铁曲轴经圆角滚压后寿命可提高120-230%；锻钢曲轴经圆角滚压后寿命可提高70-130%。
以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种球墨铸铁曲轴铸造技术，其特征在于：包括以下步骤：
（1）熔炼,采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并采用真空直读光谱仪调整成分；
（2）造型,采用气流冲击造型，可获得高精度的曲轴铸件；
（3）钢曲轴毛坯的锻造；
（4）机械加工；高速随动外铣床是德国BOEHRINGER公司专为汽车发动机曲轴设计制造的柔性数控铣床，该设备应用工件回转和铣刀进给伺服连动控制技术，可以一次装夹不改变曲轴回转中心随动跟踪铣削曲轴的连杆轴颈；VDF315OM-4高速随动外铣采用一体化复合材料结构床身，工件两端电子同步旋转驱动，具有干式切削、加工精度高、切削效率高等特点；使用SIEMENS840DCNC控制系统，设备操作说明书在人机界面上，通过输入零件的基本参数即可自动生成加工程序，可以加工长度450～700mm、回转直径在380mm以内的各种曲轴，连杆轴颈直径误差为±0.02mm；
(5)热处理和表面强化处理技术；采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺；锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺，引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等；
(6)曲轴圆角滚压强化。
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