CN1070239C

CN1070239C - 合成铸铁凸轮轴的生产方法

Info

Publication number: CN1070239C
Application number: CN96117782A
Authority: CN
Inventors: 何其昌; 汪熹; 龙嘉
Original assignee: FOUNDRY CHENGDU CAR FITTING PART GENERAL FACTORY
Current assignee: FOUNDRY CHENGDU CAR FITTING PART GENERAL FACTORY
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1996-11-18
Publication date: 2001-08-29
Anticipated expiration: 2016-11-18
Also published as: CN1182803A

Abstract

一种合成铸铁凸轮轴的生产方法，包括造型、配料、熔炼、浇注、清砂等工艺步骤。配料采用“废钢为主、炉内增碳”原则，各组份的比例为：废钢50～90%、生铁5～15%、回炉铁5～40%。熔烧时对铁水进行过热静置和复合孕育。该方法在保证凸轮轴粗型结构和机械性能的前提下，有效地解决了凸轮轴显微组织存在的问题，即灰口区易出现过冷石墨或粗大块状石墨，石墨形态可达到A型加小于8%的E型。

Description

合成铸铁凸轮轴的生产方法

本发明属于激冷铸铁凸轮轴的生产方法，特别涉及配料和熔炼工艺。

凸轮轴是发动机的关键部件之一，其验收标准不仅仅是机械性能，还包括粗型结构和显微组织。生产铸铁凸轮轴的方法虽然较多，但现有方法均侧重于机械性能和粗型结构的改善，而忽略了显微组织、特别是对灰口区石墨的要求。例如，日本专利JP57-130755所公开的“冷硬铸铁用铁水制备方法”就是为了消除白口层内存在的石墨，即可用于改善凸轮轴的粗型结构和白口层的硬度，该方法利用一定比例的废钢和回炉铁先熔制白口化倾向强的原料锭代替部分铸造生铁进行配料以实现其发明目的。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种合成铸铁凸轮轴的生产方法，此种方法注重凸轮轴综合技术指标的提高，既能保证其机械性能和粗型结构符合要求，又能使其显微组织特别是灰口区的石墨达到验收标准。

本发明的目的是这样实现的：从影响凸轮轴显微组织、粗型结构、机械性能的基本因素——铁水的激冷特性出发制定技术方案，对现有方法中的配料和熔炼工艺进行了改进，以通过铁水纯净度的提高而实现其激冷特性的改善，结合复合孕育处理从而使凸轮轴的各项指标都能达到要求。具体措施如下：

1．配料

采用“废钢为主、炉内增碳”原则配料，各组份的比例为(重量百分比)：废钢50～90％、生铁5～15％、回炉铁5～40％，增碳剂及合金元素、铁合金(硅、铜、铬、钼等)根据凸轮轴的成份要求添加。增碳剂最好选用石墨电极。

2．熔炼

(1)加料时将增碳剂放在最底层，废钢放在最上层，合金元素、铁合金(硅、铜、铬、钼等)及生铁与回炉料置于增碳剂和废钢之间，它们相互之间的顺序不限。

(2)对铁水进行过热静置，即在孕育处理前将铁水升温至过热温度，然后使其静置冷却至孕育温度。根据试验，过热温度控制在1510～1540℃，孕育温度为1490～1510℃。

为了更好地实现发明目的，本发明还对孕育效果的强化采取了以下措施：

1．将凸轮轴化学成份要求的合金元素、铁合金(硅、铜、铬、钼等)根据孕育需要分为底合金和孕育合金，底合金在加料时放入炉内，孕育合金在孕育处理时作为孕育剂加入铁水。

2．孕育处理采用复合孕育法，由上述1中的作为孕育合金的硅铁与铬铁或硅铁与铜组成复合孕育剂，该复合孕育剂的配方为硅铁60～90％，铬铁或铜为10～40％。

本发明提供的方法包括造型、配料、熔炼、浇注、清砂等工艺步骤，具体操作通过以下的实施例子以说明。

实施例：

凸轮轴型号 TJ376Q

验收标准

(1)化学成分C 3.1～3.5％、Si 1.7～2.4％、Mn 0.4～0.8％、Cu 0.6～1.0％、Cr 0.20～0.40％、p＜0.1％、S＜0.1％、其余Fe。

(2)抗拉强度6b＞250Mpa

(3)基体硬度HB180～240

(4)基体显微组织片状珠光体、铁素体含量不超过10％；石墨呈细片状均匀分布，E型石墨不得大于10％，不允许出现块状石墨；不允许有网状磷共晶存在。

(5)凸轮冷激层深度＞2.5毫米、硬度HRC≥48(桃尖角60°范围内)，心部φ10毫米范围内应无清晰的白口。

工艺流程及参数

(1)造型采用树脂砂壳型，凸轮激冷区安放成型冷铁，浇注时从凸轮轴的一端进铁水。

(2)配料(总量200公斤)

45^#废钢60％，生铁10％，回炉料30％，增碳剂(细粒状废石墨电极)2.06％、75硅铁1.16％、铜0.48％、高碳铬铁(含Cr 60％)0.4％。上述合金元素、铁合金中，75硅铁0.28％、铜0.1％作为孕育合金，余下的为底合金。

(3)熔炼使用中频感应电炉

a、加料加料顺序为石墨电极→底合金→生铁→回炉料→废钢

b、熔化铁水

c、过热静置

将熔化的铁水升温至1530℃，然后断电使其静置冷却至孕育温度1500℃。

d、孕育处理

孕育剂为上述孕育合金即由0.23％的75硅铁和0.1％的铜组成，出炉前于1490～1500℃时加入铁水进行孕育处理，铁水包内再加0.05％的75硅铁进行二次孕育。

(4)浇注

浇注温度控制在1380℃。

(5)清砂

检验结果

(1)化学成份C 3.38～3.45％、Si 1.80～2.00％、Mn 0.60～0.70％、Cu0.76～0.82％、Cr 0.34～0.40％、p＜0.07％、S＜0.04％，其余Fe。

(2)抗拉强度6b=260Mpa～280Mpa

(3)基体硬度HB210～240

(4)基体显微组织细片状珠光体98％，石墨形态为A型5～6级，E型石墨＜8％，无块状石墨。

(5)凸轮冷激层深度5～12毫米，硬度HRC48～～53(桃尖角60°范围内)，心部无清晰白口组织。

本发明具有以下优点：

1．在保证凸轮轴粗型结构和机械性能的前提下，有效地解决了凸轮轴显微组织存在的问题(即灰口区易出现过冷石墨或粗大块状石墨)，石墨形态达到了A型加小于8％的E型。

2．配料采用“废钢为主、炉内增碳”的原则，不仅使凸轮轴全面达到了技术要求，而且扩大了废钢使用量，成本降低。

Claims

1．一种合成铸铁凸轮轴的生产方法，包括造型、配料、熔炼、浇注、清砂等工艺步骤，其特征在于：

(1)配料

采用“废钢为主、炉内增碳”原则配料，各组份的比例为(重量百分比)：

废钢50～90％，生铁5～15％，回炉铁5～40％，增碳剂及合金元素、铁合金根据凸轮轴的成份要求添加，

(2)熔炼

a．加料时将增碳剂放在最底层，废钢放在最上层，合金元素、铁合金及生铁与回炉料置于增碳剂和废钢之间，它们相互间的顺序不限，

b．对铁水进行过热静置，即在孕育处理前将铁水升温至过热温度，然后使其静置冷却至孕育温度。

2．根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于过热温度为1510～1540℃，孕育温度为1490～1510℃。

3．根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于将添加的合金元素、铁合金分为底合金和孕育合金，底合金在加料时放入炉内，孕育合金在孕育处理时作为孕育剂加入铁水。

4．根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于孕育处理采用复合孕育法，即由作为孕育合金的硅铁与铬铁或硅铁与铜组成复合孕育剂，该复合孕育剂的配方为硅铁60～90％，铬铁或铜为10～40％。

5．根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于增碳剂选用石墨电极。

6．根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于增碳剂选用石墨电极。

7．根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于增碳剂选用石墨电极。