CN113774268A - 一种用于气缸套的球墨铸铁及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气缸套技术领域，具体为一种用于气缸套的球墨铸铁及其制备方法，所述球墨铸铁包括以下化学组分：C:3.4‑4.3％；Si:2.6‑2.9％；Mn:0.4‑0.7％；P:＜0.1％；Cr:＜0.15％；S:＜0.025％；Ni:0.2‑0.5％；Mo:0.2‑0.5％；Cu:0.4‑0.9％；Mg:0.03‑0.08％，所述球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：熔炼、球化和孕育、离心浇注；本发明制备的球墨铸铁合金材质为完全铸态球墨铸铁，不需要后续再进行热处理，降低了企业的生产制造成本。并且本发明中利用中频感应电炉进行了球墨铸铁合金的熔炼制备，该电炉结构中，设置有倾覆感应结构、防滴落结构以及炉体保护结构，能够有效的保证熔炼过程中的安全，特别是在设备老化之后，能够起到预警以及紧急保护的作用。

Description

一种用于气缸套的球墨铸铁及其制备方法

技术领域

本发明涉及气缸套技术领域，具体为一种用于气缸套的球墨铸铁及其制备方法。

背景技术

发动机主机厂家对配套的气缸套生产企业提出一系列严格的要求，在气缸套缸径不变的情况下实现发动机马力增大，从而实现发动机生产的轻型化，既可以节约生产成本，又可以在不增加排放或减少排放的基础上，实现发动机马力增大，这就要求气缸套具备优良的机械性能和优质的内孔网纹。

目前，气缸套运用较多的是灰铸铁材质，灰铸铁材质无法满足客户需要具备较高机械性能的要求。

同时，气缸套制备过程中，一般会采用中频感应熔炼电炉，进行原材料的熔炼，但是目前使用的感应电炉通常转动安装在支架上，熔炼完成之后通过液压系统使其倾斜出料，重量集中在液压杆以及连接点上，十分容易导致连接处出现损坏，影响到炉体转动的稳定性，在出料过程中造成泼洒，甚至是发生炉体的跌落，高温熔融金属对炉体以及感应线圈造成较大的伤害。鉴于此，我们提出一种用于气缸套的球墨铸铁及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于气缸套的球墨铸铁及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于气缸套的球墨铸铁及其制备方法，所述球墨铸铁包括以下化学组分：C:3.4- 4.3％；Si:2.6-2.9％；Mn:0.4-0.7％；P:＜0.1％；Cr:＜0.15％；S:＜0.025％； Ni:0.2-0.5％；Mo:0.2-0.5％；Cu:0.4-0.9％；Mg:0.03-0.08％；

所述球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：

S1熔炼：向中频感应熔炼电炉中，加入炉料：Q10生铁70％、废钢20％、回炉料10％，熔炼温度控制在1520℃-1550℃，精练时间5- 10分钟，出炉温度控制在≥1460℃；

S2球化和孕育：球化孕育1.0-1.2％，球化剂Si质量含量35-44％。孕育剂为硅钡合金，Si质量含量60-70％，粒度3-5mm，一次防白口化孕育：0.7-0.9％硅钡孕育剂，二次细化组织孕育：0.1％硅钡孕育剂，球化剂置于转运包包底隔槽中，球化剂用孕育剂覆盖，打渣两次；

S3离心浇注：气缸套毛坯浇注采用金属模卧式离心浇注机，金属模具温度350-400℃，模具内喷涂毛坯涂料，涂料层厚度1.5-2.5mm，浇注机转速880-1440r/min，转运包将铁液注入旋转的金属模具内，浇注温度1460-1520℃，给水进行冷却，给水时间1-15min，气缸套毛坯出模温度＜700℃。

一种用于气缸套的球墨铸铁的制备装置，包括炉体支架，所述炉体支架上转动安装有翻板，且翻板上固定安装有感应炉，所述感应炉上设置有出液口，且翻板上转动连接有液压杆，所述翻板上固定安装有具有自动报警功能的倾覆感应结构，所述炉体支架上固定安装有滑轨，且滑轨上安装有具有自避让功能的防滴落结构，所述感应炉上安装有具有外排功能的炉体保护结构，且炉体支架上固定安装有电磁盘，所述感应炉上固定安装有悬浮座。

优选的，所述倾覆感应结构包括有固定安装在翻板表面的报警模块，且报警模块中设置有滑槽，所述滑槽中固定安装有平衡弹簧，且平衡弹簧上固定连接有重球，所述滑槽中固定安装有开关。

优选的，所述防滴落结构包括有通过支架活动连接在滑轨中的接液斗，且接液斗上固定安装有定位杆，所述定位杆上设置有定位缺口，且防滴落结构包括有固定安装在滑轨上的立柱，所述立柱中滑动安装有弹簧销，且弹簧销上固定安装有磁块，所述立柱中固定安装有电磁铁。

优选的，所述炉体保护结构包括有固定安装在感应炉上的防护板，且防护板上设置有外吹口，所述外吹口与进气管连通，且防护板上设置有集中槽，所述集中槽中通过转轴安装有外旋片，且转轴通过电机驱动。

优选的，所述滑轨水平连接在炉体支架的前端，且接液斗为弧形斗结构，所述定位杆安装在接液斗的后部，且立柱中设置有活动槽，所述弹簧销安装在活动槽中，且电磁铁位于弹簧销的下方。

优选的，所述倾覆感应结构在翻板上对称安装在有两个，且报警模块中设置有蜂鸣器，其与开关电性连接，且开关电性连接在控制器上，所述平衡弹簧对称连接在重球的两侧。

优选的，所述外吹口排列设置在防护板的表面，且进气管外接于气泵，所述集中槽开设在防护板的中部，且外旋片成环形设置在转轴上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明制备的球墨铸铁合金材质为完全铸态球墨铸铁，不需要后续再进行热处理，降低了企业的生产制造成本；

2.本发明中利用球墨铸铁合金材质的气缸套具备较高的抗拉强度，抗拉强度≥500Mpa，可以明显提高气缸套的强度，减少气缸套断裂故障，提高发动机整体使用寿命；

3.本发明采用离心铸造方式，大大简化铸造工艺，提高了金属利用率，减少了缩孔、夹杂等铸造缺陷，提升了产品铸造品质，降低了企业生产成本，提高了企业生产效率；

4.本发明中利用中频感应电炉进行了球墨铸铁合金的熔炼制备，该电炉结构中，设置有倾覆感应结构、防滴落结构以及炉体保护结构，能够有效的保证熔炼过程中的安全，特别是在设备老化之后，能够起到预警以及紧急保护的作用。

附图说明

图1为本发明气缸套球墨铸铁的石墨形态图；

图2为本发明整体结构的主示意图；

图3为本发明整体结构的后部示意图；

图4为本发明整体结构的底部示意图；

图5为本发明防滴落结构的示意图；

图6为本发明炉体保护结构的示意图；

图7为图3中A区域放大示意图；

图8为图5中B区域放大示意图。

图中：炉体支架1、翻板2、感应炉3、出液口4、液压杆5、报警模块6、滑槽7、平衡弹簧8、重球9、开关10、滑轨11、接液斗 12、定位杆13、定位缺口14、立柱15、弹簧销16、磁块17、电磁铁 18、防护板19、外吹口20、进气管21、集中槽22、外旋片23、电磁盘24、悬浮座25。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：一种用于气缸套的球墨铸铁及其制备方法，球墨铸铁包括以下化学组分：C:3.4-4.3％； Si:2.6-2.9％；Mn:0.4-0.7％；P:＜0.1％；Cr:＜0.15％；S:＜0.025％； Ni:0.2-0.5％；Mo:0.2-0.5％；Cu:0.4-0.9％；Mg:0.03-0.08％；

球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：

S1熔炼：向中频感应熔炼电炉中，加入炉料：Q10生铁70％、废钢20％、回炉料10％，熔炼温度控制在1520℃-1550℃，精练时间5- 10分钟，出炉温度控制在≥1460℃；

S2球化和孕育：球化孕育1.0-1.2％，球化剂Si质量含量35-44％。孕育剂为硅钡合金，Si质量含量60-70％，粒度3-5mm，一次防白口化孕育：0.7-0.9％硅钡孕育剂，二次细化组织孕育：0.1％硅钡孕育剂，球化剂置于转运包包底隔槽中，球化剂用孕育剂覆盖，打渣两次；

S3离心浇注：气缸套毛坯浇注采用金属模卧式离心浇注机，金属模具温度350-400℃，模具内喷涂毛坯涂料，涂料层厚度1.5-2.5mm，浇注机转速880-1440r/min，转运包将铁液注入旋转的金属模具内，浇注温度1460-1520℃，给水进行冷却，给水时间1-15min，气缸套毛坯出模温度＜700℃；

最终制备出的球墨铸铁，金相组织：基体组织：珠光体+铁素体，铁素体小于5％，球化级别1-4级，蠕虫状石墨少量；机械性能：硬度：210-310HB，抗拉强度：≥500MPa；

而生产出来的气缸套性能如表1所示：

表1

一种用于气缸套的球墨铸铁的制备装置，包括炉体支架1，炉体支架1上转动安装有翻板2，且翻板2上固定安装有感应炉3，感应炉3上设置有出液口4，且翻板2上转动连接有液压杆5，翻板2上固定安装有具有自动报警功能的倾覆感应结构，炉体支架1上固定安装有滑轨11，且滑轨11上安装有具有自避让功能的防滴落结构，感应炉3上安装有具有外排功能的炉体保护结构，且炉体支架1上固定安装有电磁盘24，感应炉3上固定安装有悬浮座25。

翻板2为感应炉3与炉体支架1的连接结构，通过液压杆5的伸缩，能够带动翻板2在炉体支架1上转动，从而带动感应炉3进行倾斜，使其中的熔融金属经过出液口4进入到模具中，进行气缸套的生产；

倾覆感应结构包括有固定安装在翻板2表面的报警模块6，且报警模块6中设置有滑槽7，滑槽7中固定安装有平衡弹簧8，且平衡弹簧8上固定连接有重球9，滑槽7中固定安装有开关10；

在翻板2上通过倾覆感应结构作为其稳定性检测结构，能够在翻板2与单侧的液压杆5出现脱离时，进行自动的平衡检测，从而触发报警和保护机构；

防滴落结构包括有通过支架活动连接在滑轨11中的接液斗12，且接液斗12上固定安装有定位杆13，定位杆13上设置有定位缺口 14，且防滴落结构包括有固定安装在滑轨11上的立柱15，立柱15中滑动安装有弹簧销16，且弹簧销16上固定安装有磁块17，立柱15 中固定安装有电磁铁18；

防滴落结构能够在正常情况下以及感应炉3出现倾覆的情况下，对出液口4位置掉落的金属液或者杂物进行承接，防止高温液体对炉体造成损伤，并且其在感应炉3完全倾覆时，进行被动的避让，防止其中的熔融金属集中流出；

炉体保护结构包括有固定安装在感应炉3上的防护板19，且防护板19上设置有外吹口20，外吹口20与进气管21连通，且防护板 19上设置有集中槽22，集中槽22中通过转轴安装有外旋片23，且转轴通过电机驱动；

炉体保护结构能够在危险情况发生时，对靠近感应炉3的熔融金属或者杂物进行外排，防止高温对炉体以及感应线圈造成损害；

滑轨11水平连接在炉体支架1的前端，且接液斗12为弧形斗结构，定位杆13安装在接液斗12的后部，且立柱15中设置有活动槽，弹簧销16安装在活动槽中，且电磁铁18位于弹簧销16的下方；

防滴落结构中，接液斗12安装在滑轨11上，平常使用时立柱15 中的弹簧销16连接在定位杆13的定位缺口14中，从而将接液斗12 固定在滑轨11上进行了使用，保证稳定的接料效果，而感应炉3出现倾覆时，首先接料斗12能够承接住掉落的高温熔融金属，经过倾覆感应结构的触发，控制器对电磁铁18通电，对磁块17产生吸力，从而带动弹簧销16从定位缺口14中脱离，当炉体撞击到接料斗12 时，接料斗12能够沿着滑轨11顺滑的滑走，防止接料斗12被撞翻，其中的熔融液洒落造成更大的损失；

倾覆感应结构在翻板2上对称安装在有两个，且报警模块6中设置有蜂鸣器，其与开关10电性连接，且开关10电性连接在控制器上，平衡弹簧8对称连接在重球9的两侧；

倾覆感应结构使用时，当翻板2以及感应炉3出现不正常的倾斜，重球9不再平衡连接在两个平衡弹簧8之间，会在滑槽7中出现移动，从而触碰到开关10，报警模块6中的蜂鸣器进行报警，并触发控制器；

外吹口20排列设置在防护板19的表面，且进气管21外接于气泵，集中槽22开设在防护板19的中部，且外旋片23成环形设置在转轴上；

炉体保护结构中，首先防护板19对炉体起到阻隔保护作用，并且利用进气管21在外吹口20处产生高压气流，避免熔融液靠近，而穿过气墙的熔融液由于倾斜导向作用更加容易进入到集中槽22中，再经过高速旋转的外旋片23，产生离心力，将其甩离防护板19，保护感应炉3；

并且在感应炉3出现了倾覆时，可以通过电磁盘24对感应炉3 底部的悬浮座25产生磁力，进行感应炉3的缓冲支撑，防止其完全的掉落，减小事故造成的危害。

工作原理：首先，以炉体支架1为中频感应电炉的基础结构，翻板2为感应炉3与炉体支架1的连接结构，通过液压杆5的伸缩，能够带动翻板2在炉体支架1上转动，从而带动感应炉3进行倾斜，使其中的熔融金属经过出液口4进入到模具中，进行气缸套的生产，在翻板2上通过倾覆感应结构作为其稳定性检测结构，能够在翻板2与单侧的液压杆5出现脱离时，进行自动的平衡检测，从而触发报警和保护机构，倾覆感应结构通过控制器连接防滴落结构以及炉体保护结构，防滴落结构能够在正常情况下以及感应炉3出现倾覆的情况下，对出液口4位置掉落的金属液或者杂物进行承接，防止高温液体对炉体造成损伤，并且其在感应炉3完全倾覆时，进行被动的避让，防止其中的熔融金属集中流出，炉体保护结构能够在危险情况发生时，对靠近感应炉3的熔融金属或者杂物进行外排，防止高温对炉体以及感应线圈造成损害；

具体的，当翻板2以及感应炉3出现不正常的倾斜，重球9不再平衡连接在两个平衡弹簧8之间，会在滑槽7中出现移动，从而触碰到开关10，报警模块6中的蜂鸣器进行报警，并触发控制器，防滴落结构中，接液斗12安装在滑轨11上，平常使用时立柱15中的弹簧销16连接在定位杆13的定位缺口14中，从而将接液斗12固定在滑轨11上进行了使用，保证稳定的接料效果，而感应炉3出现倾覆时，首先接料斗12能够承接住掉落的高温熔融金属，经过倾覆感应结构的触发，控制器对电磁铁18通电，对磁块17产生吸力，从而带动弹簧销16从定位缺口14中脱离，当炉体撞击到接料斗12时，接料斗 12能够沿着滑轨11顺滑的滑走，防止接料斗12被撞翻，其中的熔融液洒落造成更大的损失，而炉体保护结构中，首先防护板19对炉体起到阻隔保护作用，并且利用进气管21在外吹口20处产生高压气流，避免熔融液靠近，而穿过气墙的熔融液由于倾斜导向作用更加容易进入到集中槽22中，再经过高速旋转的外旋片23，产生离心力，将其甩离防护板19，保护感应炉3，并且在感应炉3出现了倾覆时，可以通过电磁盘24对感应炉3底部的悬浮座25产生磁力，进行感应炉3的缓冲支撑，防止其完全的掉落，减小事故造成的危害。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于气缸套的球墨铸铁及其制备方法，其特征在于：所述球墨铸铁包括以下化学组分：C:3.4-4.3％；Si:2.6-2.9％；Mn:0.4-0.7％；P:＜0.1％；Cr:＜0.15％；S:＜0.025％；Ni:0.2-0.5％；Mo:0.2-0.5％；Cu:0.4-0.9％；Mg:0.03-0.08％；

所述球墨铸铁的制备方法包括以下步骤：

S1熔炼：向中频感应熔炼电炉中，加入炉料：Q10生铁70％、废钢20％、回炉料10％，熔炼温度控制在1520℃-1550℃，精练时间5-10分钟，出炉温度控制在≥1460℃；

S2球化和孕育：球化孕育1.0-1.2％，球化剂Si质量含量35-44％。孕育剂为硅钡合金，Si质量含量60-70％，粒度3-5mm，一次防白口化孕育：0.7-0.9％硅钡孕育剂，二次细化组织孕育：0.1％硅钡孕育剂，球化剂置于转运包包底隔槽中，球化剂用孕育剂覆盖，打渣两次；

S3离心浇注：气缸套毛坯浇注采用金属模卧式离心浇注机，金属模具温度350-400℃，模具内喷涂毛坯涂料，涂料层厚度1.5-2.5mm，浇注机转速880-1440r/min，转运包将铁液注入旋转的金属模具内，浇注温度1460-1520℃，给水进行冷却，给水时间1-15min，气缸套毛坯出模温度＜700℃。

2.一种如权利要求1所述的用于气缸套的球墨铸铁的制备装置，包括炉体支架(1)，其特征在于：所述炉体支架(1)上转动安装有翻板(2)，且翻板(2)上固定安装有感应炉(3)，所述感应炉(3)上设置有出液口(4)，且翻板(2)上转动连接有液压杆(5)，所述翻板(2)上固定安装有具有自动报警功能的倾覆感应结构，所述炉体支架(1)上固定安装有滑轨(11)，且滑轨(11)上安装有具有自避让功能的防滴落结构，所述感应炉(3)上安装有具有外排功能的炉体保护结构，且炉体支架(1)上固定安装有电磁盘(24)，所述感应炉(3)上固定安装有悬浮座(25)。

3.根据权利要求2所述的一种用于气缸套的球墨铸铁的制备装置，其特征在于：所述倾覆感应结构包括有固定安装在翻板(2)表面的报警模块(6)，且报警模块(6)中设置有滑槽(7)，所述滑槽(7)中固定安装有平衡弹簧(8)，且平衡弹簧(8)上固定连接有重球(9)，所述滑槽(7)中固定安装有开关(10)。

4.根据权利要求2所述的一种用于气缸套的球墨铸铁的制备装置，其特征在于：所述防滴落结构包括有通过支架活动连接在滑轨(11)中的接液斗(12)，且接液斗(12)上固定安装有定位杆(13)，所述定位杆(13)上设置有定位缺口(14)，且防滴落结构包括有固定安装在滑轨(11)上的立柱(15)，所述立柱(15)中滑动安装有弹簧销(16)，且弹簧销(16)上固定安装有磁块(17)，所述立柱(15)中固定安装有电磁铁(18)。

5.根据权利要求2所述的一种用于气缸套的球墨铸铁的制备装置，其特征在于：所述炉体保护结构包括有固定安装在感应炉(3)上的防护板(19)，且防护板(19)上设置有外吹口(20)，所述外吹口(20)与进气管(21)连通，且防护板(19)上设置有集中槽(22)，所述集中槽(22)中通过转轴安装有外旋片(23)，且转轴通过电机驱动。

6.根据权利要求4所述的一种用于气缸套的球墨铸铁的制备装置，其特征在于：所述滑轨(11)水平连接在炉体支架(1)的前端，且接液斗(12)为弧形斗结构，所述定位杆(13)安装在接液斗(12)的后部，且立柱(15)中设置有活动槽，所述弹簧销(16)安装在活动槽中，且电磁铁(18)位于弹簧销(16)的下方。

7.根据权利要求3所述的一种用于气缸套的球墨铸铁的制备装置，其特征在于：所述倾覆感应结构在翻板(2)上对称安装在有两个，且报警模块(6)中设置有蜂鸣器，其与开关(10)电性连接，且开关(10)电性连接在控制器上，所述平衡弹簧(8)对称连接在重球(9)的两侧。

8.根据权利要求5所述的一种用于气缸套的球墨铸铁的制备装置，其特征在于：所述外吹口(20)排列设置在防护板(19)的表面，且进气管(21)外接于气泵，所述集中槽(22)开设在防护板(19)的中部，且外旋片(23)成环形设置在转轴上。

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