CN110576148B - 一种汽车曲轴的铸造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械铸件铸造技术领域，具体的说是一种汽车曲轴的铸造工艺，该铸造工艺采用的砂型包括砂箱，砂箱有由上下两个箱体组成；砂箱中装有型砂，型砂中部设有用于铸造曲轴的型腔；型腔两端通过浇铸孔与型砂顶部连通；型腔壁厚突变处设有加热孔，加热孔用于对型砂进行预热；通过对加热孔进行火焰预热，减缓型腔壁厚突变处降温速度；本发明通过火炬对加热孔进行加热，使得型砂与加热孔对应位置温度升高，使得型腔壁厚突变处温度升高，进而使得曲轴毛坯厚度较大处的降温速度与厚度较小处的降温速度一致，减少因曲轴毛坯厚度突变部位散热速度不同而造成的内部缩孔和缩松的产生。
Description
技术领域
本发明属于机械铸件铸造技术领域，具体的说是一种汽车曲轴的铸造工艺。
背景技术
曲轴是发动机中最重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。
球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁的综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。
汽车曲轴采用球墨铸铁进行铸造时，在浇铸完成后由于曲轴各部分厚薄不一，造成曲轴各部分冷却速度不同，容易在曲轴厚度突变的部位形成缩孔和缩松，降低曲轴去强度，同时使得曲轴内部应力集中，影响曲轴使用寿命。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决汽车曲轴采用球墨铸铁进行铸造时，在浇铸完成后由于曲轴各部分厚薄不一，造成曲轴各部分冷却速度不同，容易在曲轴厚度突变的部位形成缩孔和缩松，降低曲轴去强度，同时使得曲轴内部应力集中，影响曲轴使用寿命的问题，本发明提出的一种汽车曲轴的铸造工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种汽车曲轴的铸造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、混砂：将铸造型砂混合后烘干待用；
B、制作砂型：将步骤A的铸造型砂配模合箱后形成砂型，并且在制作时砂型的轴心线与水平面相平行，砂型的轴心线与水平面相垂直；
C、原料熔炼：将铸造原料混合后投入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1420℃-1580℃，并在熔炼得到的铁水中加入孕育剂进行孕育；
D、浇注成型：将步骤C得到的铁水从砂型中的浇口内浇注，且浇注温度为1320℃-1420℃，浇注时间为20s-50s，浇注后保温40min-60min；
E、冷却出料：将砂型在通风处自然冷却60min-80min；之后在砂型外壁喷淋冷却水，喷淋时间为10min-20min，之后开箱出料。
所述砂型包括砂箱，砂箱由上下两个箱体组成；所述砂箱中装有型砂，型砂中部设有用于铸造曲轴的型腔；所述型腔两端通过浇铸孔与型砂顶部连通；所述型腔壁厚突变处设有加热孔，加热孔用于对型砂进行预热；通过对加热孔进行火焰预热，减缓型腔壁厚突变处降温速度；使用时，通过火炬对加热孔进行加热，使得加热孔温度升高，进而使得型砂与加热孔对应位置温度升高，然后通过浇铸孔对型腔进行铁水浇铸，此时加热孔处对应位置的型腔温度高于其它位置的温度，使得型腔壁厚突变处温度升高，进而使得浇铸出来的曲轴毛坯壁厚突变处温度降低缓慢，使得曲轴毛坯厚度较大处的降温速度与厚度较小处的降温速度一致，减少因曲轴毛坯厚度突变部位散热速度不同而造成的内部缩孔和缩松的产生，同时减少曲轴毛坯因温度下降不均匀而引起的内部应力集中，影响曲轴毛坯质量。
优选的，所述加热孔与型腔对应位置通过连接孔连通，连接孔用于使得型腔中的铁水流入加热孔中，进一步减缓型腔壁厚突变处降温速度；当铁水进入型腔时，一部分铁水通过连接孔流入加热孔中，使得加热孔中充满铁水，加热孔中的铁水与型腔中的铁水一同冷却降温时，可以进一步减少型腔中壁厚较薄处的铁水的散热速度，进而使得型腔中的曲轴毛坯各部位降温速度趋于均匀，进一步减少曲轴毛坯内部缩孔和缩松的产生，提高曲轴毛坯的合格率。
优选的，所述加热孔为U形结构，U形结构的加热孔可以防止其中一个连接孔堵塞时，加热孔中无法流入铁水；通过U形结构两侧的连接孔与型腔连通，可以保证加热孔中充满铁水，防止其中一个与加热孔连通的连接孔被砂子或其他杂质堵塞时，加热孔无法充入铁水，进而无法对加热孔对应位置的曲轴毛坯进行保温。
优选的，所述加热孔上部的型砂中设有一组乙醇腔，乙醇腔中装有乙醇；所述乙醇腔连通有吹气孔，吹气孔倾斜向上并与加热孔连通；当型腔中浇铸铁水时，型砂温度随之升高，温度升高后的型砂使得乙醇腔中的乙醇受热气化后从吹气孔喷出，进而使得加热孔出口处形成负压，进一步加快铁水充满加热孔，此时加热孔温度继续上升时点燃吹气孔喷出的乙醇蒸汽，乙醇蒸汽燃烧时放出热量，进一步对加热孔进行加热，进而减少加热孔中铁水的降温速度，进一步增加加热孔对型腔中曲轴毛坯厚度突变部位的保温，提高曲轴毛坯的合格率。
优选的，所述乙醇腔靠近加热孔的一侧设有导热性较好的均热板，均热板用于加快乙醇腔的加热速度；通过均热板可以加快乙醇腔中乙醇的气化速度，进而增加吹气孔中乙醇蒸汽的流速，进一步增加加热孔上部出口的负压，进而增加加热孔中铁水的充满速度，避免铁水在型腔与加热孔之间的连接孔处冷却凝固，影响加热孔的铁水充入。
优选的，所述加热孔顶部设有弯折部，弯折部用于减缓加热孔中铁水流速，防止铁水溢出；通过折弯部可以减低加热孔中铁水流动的速度，当铁水流经折弯部时，折弯部对铁水的流动形成阻碍，防止铁水随热空气从加热孔快速喷出，造成安全事故。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种汽车曲轴的铸造工艺，通过火炬对加热孔进行加热，使得加热孔温度升高，进而使得型砂与加热孔对应位置温度升高，然后通过浇铸孔对型腔进行铁水浇铸，使得型腔壁厚突变处温度升高，进而使得浇铸出来的曲轴毛坯壁厚突变处温度降低缓慢，使得曲轴毛坯厚度较大处的降温速度与厚度较小处的降温速度一致，减少因曲轴毛坯厚度突变部位散热速度不同而造成的内部缩孔和缩松的产生。
2.本发明所述的一种汽车曲轴的铸造工艺，通过一部分铁水通过连接孔流入加热孔中，加热孔中的铁水与型腔中的铁水一同冷却降温时，可以进一步减少型腔中壁厚较薄处的铁水的散热速度，进而使得型腔中的曲轴毛坯各部位降温速度趋于均匀，提高曲轴毛坯的合格率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明所采用砂型的立体图；
图3是本发明所采用砂型的俯视图；
图4是本发明所采用砂型的局部剖视图；
图5是图4中A处局部放大图；
图中：砂箱1、箱体11、型砂12、型腔13、浇铸孔14、加热孔2、连接孔21、乙醇腔22、吹气孔23、均热板24、弯折部25。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明所述的一种汽车曲轴的铸造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、混砂：将铸造型砂混合后烘干待用；
B、制作砂型：将步骤A的铸造型砂配模合箱后形成砂型，并且在制作时砂型的轴心线与水平面相平行，砂型的轴心线与水平面相垂直；
C、原料熔炼：将铸造原料混合后投入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1420℃-1580℃，并在熔炼得到的铁水中加入孕育剂进行孕育；
D、浇注成型：将步骤C得到的铁水从砂型中的浇口内浇注，且浇注温度为1320℃-1420℃，浇注时间为20s-50s，浇注后保温40min-60min；
E、冷却出料：将砂型在通风处自然冷却60min-80min；之后在砂型外壁喷淋冷却水，喷淋时间为10min-20min，之后开箱出料。
所述砂型包括砂箱1，砂箱1由上下两个箱体11组成；所述砂箱1中装有型砂12，型砂12中部设有用于铸造曲轴的型腔13；所述型腔13两端通过浇铸孔14与型砂12顶部连通；所述型腔13壁厚突变处设有加热孔2，加热孔2用于对型砂12进行预热；通过对加热孔2进行火焰预热，减缓型腔13壁厚突变处降温速度；使用时，通过火炬对加热孔2进行加热，使得加热孔2温度升高，进而使得型砂12与加热孔2对应位置温度升高，然后通过浇铸孔14对型腔13进行铁水浇铸，此时加热孔2处对应位置的型腔13温度高于其它位置的温度，使得型腔13壁厚突变处温度升高，进而使得浇铸出来的曲轴毛坯壁厚突变处温度降低缓慢，使得曲轴毛坯厚度较大处的降温速度与厚度较小处的降温速度一致，减少因曲轴毛坯厚度突变部位散热速度不同而造成的内部缩孔和缩松的产生，同时减少曲轴毛坯因温度下降不均匀而引起的内部应力集中，影响曲轴毛坯质量。
作为本发明的一种实施方式，所述加热孔2与型腔13对应位置通过连接孔21连通，连接孔21用于使得型腔13中的铁水流入加热孔2中，进一步减缓型腔13壁厚突变处降温速度；当铁水进入型腔13时，一部分铁水通过连接孔21流入加热孔2中，使得加热孔2中充满铁水，加热孔2中的铁水与型腔13中的铁水一同冷却降温时，可以进一步减少型腔13中壁厚较薄处的铁水的散热速度，进而使得型腔13中的曲轴毛坯各部位降温速度趋于均匀，进一步减少曲轴毛坯内部缩孔和缩松的产生，提高曲轴毛坯的合格率。
作为本发明的一种实施方式，所述加热孔2为U形结构，U形结构的加热孔2可以防止其中一个连接孔21堵塞时，加热孔2中无法流入铁水；通过U形结构两侧的连接孔21与型腔13连通，可以保证加热孔2中充满铁水，防止其中一个与加热孔2连通的连接孔21被砂子或其他杂质堵塞时，加热孔2无法充入铁水，进而无法对加热孔2对应位置的曲轴毛坯进行保温。
作为本发明的一种实施方式，所述加热孔上部的型砂12中设有一组乙醇腔22，乙醇腔22中装有乙醇；所述乙醇腔22连通有吹气孔23，吹气孔23倾斜向上并与加热孔2连通；当型腔13中浇铸铁水时，型砂12温度随之升高，温度升高后的型砂12使得乙醇腔22中的乙醇受热气化后从吹气孔23喷出，进而使得加热孔2出口处形成负压，进一步加快铁水充满加热孔2，此时加热孔2温度继续上升时点燃吹气孔23喷出的乙醇蒸汽，乙醇蒸汽燃烧时放出热量，进一步对加热孔2进行加热，进而减少加热孔2中铁水的降温速度，进一步增加加热孔2对型腔13中曲轴毛坯厚度突变部位的保温，提高曲轴毛坯的合格率。
作为本发明的一种实施方式，所述乙醇腔22靠近加热孔2的一侧设有导热性较好的均热板24，均热板24用于加快乙醇腔22的加热速度；通过均热板24可以加快乙醇腔22中乙醇的气化速度，进而增加吹气孔23中乙醇蒸汽的流速，进一步增加加热孔2上部出口的负压，进而增加加热孔2中铁水的充满速度，避免铁水在型腔13与加热孔2之间的连接孔21处冷却凝固，影响加热孔2的铁水充入。
作为本发明的一种实施方式，所述加热孔2顶部设有弯折部25，弯折部25用于减缓加热孔2中铁水流速，防止铁水溢出；通过折弯部可以减低加热孔2中铁水流动的速度，当铁水流经折弯部时，折弯部对铁水的流动形成阻碍，防止铁水随热空气从加热孔2快速喷出，造成安全事故。
使用时，通过火炬对加热孔2进行加热，使得加热孔2温度升高，进而使得型砂12与加热孔2对应位置温度升高，然后通过浇铸孔14对型腔13进行铁水浇铸，此时加热孔2处对应位置的型腔13温度高于其它位置的温度，使得型腔13壁厚突变处温度升高，进而使得浇铸出来的曲轴毛坯壁厚突变处温度降低缓慢，使得曲轴毛坯厚度较大处的降温速度与厚度较小处的降温速度一致，减少因曲轴毛坯厚度突变部位散热速度不同而造成的内部缩孔和缩松的产生，同时减少曲轴毛坯因温度下降不均匀而引起的内部应力集中，影响曲轴毛坯质量；当铁水进入型腔13时，一部分铁水通过连接孔21流入加热孔2中，使得加热孔2中充满铁水，加热孔2中的铁水与型腔13中的铁水一同冷却降温时，可以进一步减少型腔13中壁厚较薄处的铁水的散热速度，进而使得型腔13中的曲轴毛坯各部位降温速度趋于均匀，进一步减少曲轴毛坯内部缩孔和缩松的产生，提高曲轴毛坯的合格率；通过U形结构两侧的连接孔21与型腔13连通，可以保证加热孔2中充满铁水，防止其中一个与加热孔2连通的连接孔21被砂子或其他杂质堵塞时，加热孔2无法充入铁水，进而无法对加热孔2对应位置的曲轴毛坯进行保温；当型腔13中浇铸铁水时，型砂12温度随之升高，温度升高后的型砂12使得乙醇腔22中的乙醇受热气化后从吹气孔23喷出，进而使得加热孔2出口处形成负压，进一步加快铁水充满加热孔2，此时加热孔2温度继续上升时点燃吹气孔23喷出的乙醇蒸汽，乙醇蒸汽燃烧时放出热量，进一步对加热孔2进行加热，进而减少加热孔2中铁水的降温速度，进一步增加加热孔2对型腔13中曲轴毛坯厚度突变部位的保温，提高曲轴毛坯的合格率；通过均热板24可以加快乙醇腔22中乙醇的气化速度，进而增加吹气孔23中乙醇蒸汽的流速，进一步增加加热孔2上部出口的负压，进而增加加热孔2中铁水的充满速度，避免铁水在型腔13与加热孔2之间的连接孔21处冷却凝固，影响加热孔2的铁水充入；通过折弯部可以减低加热孔2中铁水流动的速度，当铁水流经折弯部时，折弯部对铁水的流动形成阻碍，防止铁水随热空气从加热孔2快速喷出，造成安全事故。
上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图2为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种汽车曲轴的铸造工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、混砂：将铸造型砂混合后烘干待用；
B、制作砂型：将步骤A的铸造型砂配模合箱后形成砂型，并且在制作时砂型的轴心线与水平面相平行，砂型的轴心线与水平面相垂直；
C、原料熔炼：将铸造原料混合后投入熔炼炉中熔炼，熔炼温度为1420℃-1580℃，并在熔炼得到的铁水中加入孕育剂进行孕育；
D、浇注成型：将步骤C得到的铁水从砂型中的浇口内浇注，且浇注温度为1320℃-1420℃，浇注时间为20s-50s，浇注后保温40min-60min；
E、冷却出料：将砂型在通风处自然冷却60min-80min；之后在砂型外壁喷淋冷却水，喷淋时间为10min-20min，之后开箱出料；
所述砂型包括砂箱(1)，砂箱(1)由上下两个箱体(11)组成；所述砂箱(1)中装有型砂(12)，型砂(12)中部设有用于铸造曲轴的型腔(13)；所述型腔(13)两端通过浇铸孔(14)与型砂(12)顶部连通；所述型腔(13)壁厚突变处设有加热孔(2)，加热孔(2)用于对型砂(12)进行预热；通过对加热孔(2)进行火焰预热，减缓型腔(13)壁厚突变处降温速度；
所述加热孔(2)与型腔(13)对应位置通过连接孔(21)连通，连接孔(21)用于使得型腔(13)中的铁水流入加热孔(2)中，进一步减缓型腔(13)壁厚突变处降温速度；
所述加热孔(2)为U形结构，U形结构的加热孔(2)可以防止其中一个连接孔(21)堵塞时，加热孔(2)中无法流入铁水；
所述加热孔(2)上部的型砂(12)中设有一组乙醇腔(22)，乙醇腔(22)中装有乙醇；所述乙醇腔(22)连通有吹气孔(23)，吹气孔(23)倾斜向上并与加热孔(2)连通。
2.根据权利要求1所述的一种汽车曲轴的铸造工艺，其特征在于：所述乙醇腔(22)靠近加热孔(2)的一侧设有均热板(24)，均热板(24)用于加快乙醇腔(22)的加热速度。
3.根据权利要求2所述的一种汽车曲轴的铸造工艺，其特征在于：所述加热孔(2)顶部设有弯折部(25)，弯折部(25)用于减缓加热孔(2)中铁水流速，防止铁水溢出。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20201201 Address after: Room 303, building 4, Rizhao Intelligent Manufacturing Industrial Park, Shenzhen West Road, happy town, Lanshan District, Rizhao City, Shandong Province Applicant after: Shandong Junce Technology Service Co., Ltd Address before: 518000 First Floor of Fuzhongfu Market, Xixiang Street, Baoan District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: Xu Zhiyong |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220418 Address after: 629300 east section of Binjiang Road North, majiaba Industrial Development Zone, Daying County, Suining City, Sichuan Province Patentee after: SICHUAN PAN ASIA POWER TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: Room 303, building 4, Rizhao Intelligent Manufacturing Industrial Park, Shenzhen West Road, happy town, Lanshan District, Rizhao City, Shandong Province Patentee before: Shandong Junce Technology Service Co.,Ltd. |