CN115287524A - 重型商用车柴油发动机摇臂及其制造方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重型商用车柴油发动机摇臂及其制造方法和应用,其制造方法包括:铸造球墨铸铁摇臂铸件;球墨铸铁摇臂铸件包含如下化学成分:C:3.7wt.%~3.9wt.%,Si:2.3wt.%~2.5wt.%,Mn:0.35wt.%~0.50wt.%,P≤0.04wt.%,S≤0.02wt.%,Mg:0.015wt.%~0.4wt.%,Cu:0.4wt.%~0.6wt.%,Sn:0.02wt.%~0.04wt.%,Re:0.01wt.%~0.03wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;对球墨铸铁摇臂铸件机加工,即成。本发明所得球墨铸铁摇臂铸件抗拉强度≥750MPa,延伸率≥6%,强韧性可以媲美高密度、高成本的锻钢摇臂,且该球墨铸铁摇臂铸件布氏硬度265‑290HB,具有很好的耐磨性,使用时可以取消摇臂衬套和磷化工艺。
Description
技术领域
本发明属于重型商用车柴油发动机摇臂领域,具体涉及一种重型商用车柴油发动机摇臂及其制造方法和应用。
背景技术
摇臂是发动机配气机构的重要构件,装配在摇臂轴上,以摇臂轴为轴心,一端承受挺杆或凸轮轴的作用力,另一端便可推动气门的开启和关闭,实现发动机的做功。随着商用车高爆压和热效率的提升,摇臂与摇臂轴间的摩擦力和承受的载荷也越来越大,特别是重型商用车大马力柴油发动机的排气摇臂和制动摇臂,要承受更大的缸内气体压力打开气门,摇臂受力和磨损更严重。目前,大马力柴油发动机摇臂通常采用锻钢材料,锻钢材料耐磨性不足,因此需要在摇臂轴孔镶嵌铜基衬套,锻钢材料密度大导致摇臂本身自重大,衬套的使用进一步增加了摇臂的重量和成本,难以满足汽车轻量化和降成本的要求。因此,在满足可靠性的前提下,采用合适的材料和工艺来降低重型商用车柴油发动机摇臂的成本和重量势在必行。
铸造工艺成型性好,相对锻造工艺可以大大减小摇臂加工余量,降低后续机加工成本。目前,虽然现有技术存在利用铸铁工艺制造球墨铸铁摇臂,但球墨铸铁铸件力学性能不如锻钢,难以保证摇臂的可靠性和薄壁化,虽可以利用热处理工艺来提高球墨铸铁摇臂铸件的强度和韧性,但耐磨性能只能满足中型商用车柴油发动机摇臂或重型商用车柴油发动机进气摇臂的性能要求,对于对耐磨要求比较高的重型商用车柴油发动机排气摇臂以及制动摇臂,现有球墨铸铁摇臂无法满足要求。
申请号为201510063818.2的中国专利文献公开了一种改进的发动机配气机构的摇臂及其制备方法,在摇臂轴安装孔内表面设置有一个耐磨硬化层,硬化层制造方法包括孔内表面高频淬火、珩磨加工和150℃回火。该方法制备的摇臂轴孔表面硬度高,可形成光滑内表面,降低摩擦系数减少磨损。该方法加工成本较高,对摇臂减重和降成本效果不明显。
申请号为201510063818.2的中国专利文献公开一种高强韧耐磨球铁摇臂及其制备方法,其材料化学组成及其质量分数为3.45-3.7%C,1.3-1.45%Si,Mn≤0.2%,0.15-0.25%Cu,0.03-0.06%Nb,S<0.04%,P<0.04%,余量为Fe及不可避免的杂质;其制备方法包括熔炼、复合孕育、球化、多元微合金变质处理和热处理等。其制备方法较复杂,虽然可以降低一定的成本,但制备的摇臂抗拉强度≥580MPa,延伸率≥6%,其力学性能特别是疲劳性能与锻钢摇臂有明显的差异,难以降低零件重量。
发明内容
针对现有球墨铸铁摇臂轴无法同时满足重型商用车柴油发动机排气摇臂以及制动摇臂强度要求和耐磨要求的问题,本发明提供一种重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,制造的重型商用车柴油发动机摇臂抗拉强度≥750MPa,延伸率≥6%,强韧性可以媲美高密度、高成本的锻钢摇臂,且该球墨铸铁摇臂铸件布氏硬度为265-290HB,具有很好的耐磨性,使用时可以取消摇臂衬套和磷化工艺,实现汽车轻量化以及降低后续机加工成本的目的。
本发明提供的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,包括:
铸造球墨铸铁摇臂铸件;所述球墨铸铁摇臂铸件包含如下化学成分:C:3.7wt.%~3.9wt.%,Si:2.3wt.%~2.5wt.%,Mn:0.35wt.%~0.50wt.%,P≤0.04wt.%,S≤0.02wt.%,Mg:0.015wt.%~0.4wt.%,Cu:0.4wt.%~0.6wt.%,Sn:0.02wt.%~0.04wt.%,Re:0.01wt.%~0.03wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
对球墨铸铁摇臂铸件机加工,即成。
在本发明提供的一些实施方式中,所述球墨铸铁摇臂铸件包含如下化学成分:C:3.86wt.%,Si:2.42wt.%,Mn:0.42wt.%,P:0.020wt.%,S:0.010wt.%,Mg:0.026wt.%,Cu:0.32wt.%,Sn:0.038wt.%,Re:0.013wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质。
在本发明提供的一些实施方式中,所述铸造球墨铸铁摇臂铸件包括:
熔炼:将原料熔炼成铁水,控制铁水温度为1500℃-1520℃,出炉;
球化处理:铁水出炉时向球化包底部依次加入球化剂、压包孕育剂,最后加入5-15mm厚的铁板进行压包;
浇注:将球化处理后的铁水控制在1400℃~1420℃进行浇注,在浇注的同时进行随流孕育。
在本发明提供的一些实施方式中,所述球化剂为稀土镁硅球化剂,其加入量为铁水的1.05wt.%~1.35wt.%。
在本发明提供的一些实施方式中,所述稀土镁硅球化剂中,Mg含量为6wt.%~8wt.%,Re含量为2wt.%~4wt.%,Ca含量为2wt.%~3.5wt.%,Si含量为35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免杂质。
在本发明提供的一些实施方式中,所述压包孕育剂为硅铝钙孕育剂,其加入量为铁水的0.25wt.%~0.35wt.%。
在本发明提供的一些实施方式中,所述硅铝钙孕育剂中,Si含量为72wt.%~80wt.%,Al含量为0.5wt.%~2wt.%,Ca含量为0.5wt.%~2wt.%,余量为铁和不可避免杂质。
在本发明提供的一些实施方式中,随流孕育采用的孕育剂为硅铋孕育剂,其加入量为铁水的0.1wt.%~0.2wt.%;所述硅铋孕育剂中,Si含量为70wt.%~80wt.%,Bi含量为2wt.%~3%,余量为铁和不可避免杂质。
本发明还提供由上述重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法制造而成的重型商用车柴油发动机摇臂。
本发明还提供上述重型商用车柴油发动机摇臂作为重型商用车柴油发动机的排气摇臂或制动摇臂的应用。
与现有技术相比,本发明仅通过铸造工艺控制,即实现球墨铸铁摇臂铸件抗拉强度≥750MPa、延伸率≥6%的技术效果,球墨铸铁摇臂铸件强韧性可以媲美高密度、高成本的锻钢摇臂,且该球墨铸铁摇臂铸件的布氏硬度为265-290HB,具有很好的耐磨性,使用时可以取消摇臂衬套和磷化工艺,实现汽车轻量化的目的。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,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的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。
对于大马力重型柴油发动机的摇臂特别是制动摇臂和排气摇臂,不仅要有较高的强度和韧性,而且要具有优良的耐磨性。球墨铸铁摇臂由于含有石墨因而具有良好的自润滑效果;但球墨铸铁同时存在表面硬度较低的问题,会对摇臂轴孔的磨损产生不利影响。本发明提供一种耐磨重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,通过控制化学成分和工艺过程等措施,一方面提高球墨铸铁摇臂的自润滑效果,另一方面增加其表面硬度,从而实现不降低力学性能的情况下提高耐磨性能的目的。
本发明提供的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,包括:
铸造球墨铸铁摇臂铸件;所述球墨铸铁摇臂铸件包含如下化学成分:C:3.7wt.%~3.9wt.%,Si:2.3wt.%~2.5wt.%,Mn:0.35wt.%~0.50wt.%,P≤0.04wt.%,S≤0.02wt.%,Mg:0.015wt.%~0.4wt.%,Cu:0.4wt.%~0.6wt.%,Sn:0.02wt.%~0.04wt.%,Re:0.01wt.%~0.03wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
对球墨铸铁摇臂铸件机加工,即成。
该制造方法通过控制球墨铸铁摇臂铸件的合金化来保证球墨铸铁摇臂铸件强度和韧性,并通过提高C含量来促使球墨铸铁摇臂铸件析出石墨球,从而提高球墨铸铁摇臂铸件的自润滑性能,进而提高其耐磨性,达到取消衬套的目的。因此,球墨铸铁摇臂铸件应严格控制化学组成,本发明制造的球墨铸铁摇臂铸件中各化学成分的作用以及含量控制范围如下:
C:C含量高,铸铁中析出的石墨球数多,促进石墨飘浮,力学性能下降。C含量低,增加铸件收缩倾向,降低材料铸造性能。为了保证力学性能和铸造工艺性能,本发明C含量范围为3.7wt.%~3.9wt.%。
Si:Si是促进石墨化元素,随着Si量增加,增加强度硬度,降低韧性,促进铁素体形成,避免薄壁件出现白口组织。当铸铁中含有Sn时,硅的含量过高,会对力学性能产生不利影响。本发明Si含量控制在2.3wt.%~2.5wt.%的范围内。
Mn:Mn促进珠光体形成,含量较多会增加白口倾向,容易偏析到晶界产生碳化物。本发明需要有一定的珠光体含量来提升耐磨性能,Mn含量控制在0.35wt.%-0.5wt.%范围内。
S:与球化元素(主要为Mg和Re)都有很大亲和力。原铁液含S越多,消耗球化剂也越多,增加浮渣的产生,易导致球化衰退,严重影响球化效果,本发明中S含量限制在0.02wt.%以内。
Mg、Re:Mg和Re是球化元素,能够抑制片状石墨形成,含量低时会形成片状石墨,含量较高会增加白口倾向和缩松倾向,并增加生产成本,本发明严格控制Mg含量为0.015wt.%~0.04wt.%,Re含量为0.01wt.%~0.03wt.%。
P:一般为有害元素,P元素过多会形成磷共晶,降低材料的韧性,使铸件易出现缩松和冷裂。本发明中P元素含量应控制在0.04wt.%内。
Cu:Cu在共晶转变时促进石墨化,减小或消除游离渗碳体。在共析过程中促进珠光体的形成,并改善组织与性能均匀性。Cu含量加入过多,成本上升,延伸率下降。本发明材料需要有较高的珠光体含量,Cu的含量范围为0.4wt.%-0.6wt.%。
Sn:Sn是一种很强的促进和稳定珠光体元素,能够增加强度和硬度,降低延伸率。Sn含量过多对会球状石墨产生不利影响,形成脆性相,恶化机械性能。本发明Sn的含量为0.02wt.%-0.04wt.%。
在本发明提供的一些实施方式中,所述球墨铸铁摇臂铸件包含如下化学成分:C:3.86wt.%,Si:2.42wt.%,Mn:0.42wt.%,P:0.020wt.%,S:0.010wt.%,Mg:0.026wt.%,Cu:0.32wt.%,Sn:0.038wt.%,Re:0.013wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质。采用该化学组成的球墨铸铁摇臂铸件抗拉强度能达到875MPa,延伸率能达到6%,硬度能达到275HB,综合性能最好。
在本发明提供的一些实施方式中,所述铸造球墨铸铁摇臂铸件包括:
熔炼:将原料熔炼成铁水,控制铁水温度为1500℃-1520℃,出炉;
球化处理:铁水出炉时向球化包底部依次加入球化剂、压包孕育剂,最后加入5-15mm厚的铁板进行压包;
浇注:将球化处理后的铁水控制在1400℃~1420℃进行浇注,在浇注的同时进行随流孕育。
除了严格控制铸造球墨铸铁摇臂铸件的化学组成外,本发明还对铸造球墨铸铁摇臂铸件的工艺进行了严格控制,压包过程中优先加入球化剂,随后加入压包孕育剂和铁板,可以避免球化剂因过早或过晚反应出现的球化不良或球化过量的问题;此外,本发明采用压包孕育+随流孕育相结合的方式,使随流孕育剂中的元素与压包孕育剂中的元素以及球化剂中的元素复合,增加薄壁铸造球墨铸铁摇臂铸件的石墨球数,细化石墨球,提高石墨圆整性,保证了薄壁铸造球墨铸铁摇臂铸件的组织性能和可靠性。
除了以上工艺流程控制外,球化剂加入量也需要严格控制,球化剂加入量偏多,易造成石墨异化、白口、缩孔缩松等倾向;球化剂加入量偏少,容易球化不良,因此,在本发明提供的一些实施方式中,球化剂的加入量为铁水的1.05wt.%~1.35wt.%,球化剂优选为稀土镁硅球化剂,该稀土镁硅球化剂提供铸造球墨铸铁摇臂铸件所需的Mg和Re元素,Mg能使石墨球圆整,但抗微量元素干扰能力差;Re能够中和微量干扰元素的影响,但会促进铸件白口化和缩松倾向;Ca的白口倾向相对于Mg、Re较弱,能延缓铁水与球化剂的反应剧烈程度。因此,在本发明提供的一些实施方式中,将稀土镁硅球化剂中,Mg含量控制在6wt.%~8wt.%,Re含量控制在2wt.%~4wt.%,Ca含量控制在2wt.%~3.5wt.%,Si含量控制在35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免杂质。
孕育剂的作用是消除球化元素Mg和Re引起的白口倾向,阻碍碳化物的形成,同时孕育剂还具有细化组织、改善性能和延缓球化衰退的作用。本发明采用压包孕育+随流孕育的孕育工艺,孕育剂中的Bi与Ca或Re复合使用,能够增加薄壁件石墨球数,细化石墨球,提高石墨圆整性,保证了零件的组织性能。因此,在本发明提供的一些实施方式中,所述压包孕育剂为硅铝钙孕育剂,其加入量为铁水的0.25wt.%~0.35wt.%。在本发明提供的一些实施方式中,随流孕育采用的孕育剂为硅铋孕育剂,其加入量为铁水的0.1wt.%~0.2wt.%。
优选地,所述硅铝钙孕育剂中,Si含量为72wt.%~80wt.%,Al含量为0.5wt.%~2wt.%,Ca含量为0.5wt.%~2wt.%,余量为铁和不可避免杂质。所述硅铋孕育剂中,Si含量为70wt.%~80wt.%,Bi含量为2wt.%~3%,余量为铁和不可避免杂质。
本发明还提供由上述重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法制造而成的重型商用车柴油发动机摇臂。
本发明还提供上述重型商用车柴油发动机摇臂作为重型商用车柴油发动机的排气摇臂或制动摇臂的应用。
如无特殊说明,本发明以下实施例和对比例所采用的铸造原料中回炉料、生铁和废钢分别占20wt.%、60wt.%、20wt.%,且以下实施例和对比例均采用同一批次的稀土镁硅合金、硅铝钙孕育剂、硅铝锆孕育剂和硅铋孕育剂。
实施例1
本实施例提供的一种球墨铸铁摇臂的制造方法,包括如下步骤:
(1)铸造球墨铸铁摇臂铸件,使球墨铸铁摇臂铸件具有如下化学组成:C:3.81wt.%,Si:2.34wt.%,Mn:0.36wt.%,P:0.020wt.%,S:0.005wt.%,Mg:0.020wt.%,Cu:0.49wt.%,Re:0.012wt.%,Sn:0.031wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(1.1)熔炼:使用中频炉进行铁液熔炼,将回炉料、生铁和废钢熔炼至熔融状态,根据化学成分检测结果加入增碳剂和合金以调整铁液的化学组成,控制出炉温度在1500℃-1520℃范围内,然后铁液出炉;
(1.2)球化处理:铁液出炉时,向球化包底部依次加入1.2wt.%的稀土镁硅合金作为球化剂、0.30wt.%的硅铝钙孕育剂作为包底孕育剂以及5-15mm厚的铁板;所述稀土镁硅合金中,Mg含量为6wt.%~8wt.%,Re含量为2wt.%~4wt.%,Ca含量为2wt.%~3.5wt.%,Si含量为35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免的杂质;所述硅铝钙孕育剂中,Si含量为72wt.%~80wt.%,Al含量为0.5wt.%~2wt.%,Ca含量为0.5wt.%~2wt.%,余量为铁和不可避免杂质;
(1.3)浇注:将球化处理后的铁液温度控制在1400℃~1420℃之间,进行浇注,在浇注的同时加入硅铋孕育剂作为随流孕育剂进行随流孕育,随流孕育剂占铁液的0.1wt.%~0.20wt.%;所述硅铋孕育剂中,Si含量为70wt.%~80wt.%,Bi含量为2wt.%~3%,余量为铁和不可避免杂质;
(2)机加工:浇注铸件冷却到室温后开箱取出铸件,对毛坯铸件进行喷丸处理和机加工。
实施例2
本实施例提供的一种球墨铸铁摇臂的制造方法,包括如下步骤:
(1)铸造球墨铸铁摇臂铸件,使球墨铸铁摇臂铸件具有如下化学组成:C:3.72wt.%,Si:2.48wt.%,Mn:0.50wt.%,P:0.021wt.%,S:0.009wt.%,Mg:0.031wt.%,Cu:0.47wt.%,Re:0.010wt.%,Sn:0.022wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(1.1)熔炼:使用中频炉进行铁液熔炼,将回炉料、生铁和废钢熔炼至熔融状态,根据化学成分检测结果加入增碳剂和合金以调整铁液的化学组成,控制出炉温度在1500℃-1520℃范围内,然后铁液出炉;
(1.2)球化处理:铁液出炉时,向球化包底部依次加入1.2wt.%的稀土镁硅合金作为球化剂、0.30wt.%的硅铝钙孕育剂作为包底孕育剂以及5-15mm厚的铁板;所述稀土镁硅合金中,Mg含量为6wt.%~8wt.%,Re含量为2wt.%~4wt.%,Ca含量为2wt.%~3.5wt.%,Si含量为35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免的杂质;所述硅铝钙孕育剂中,Si含量为72wt.%~80wt.%,Al含量为0.5wt.%~2wt.%,Ca含量为0.5wt.%~2wt.%,余量为铁和不可避免杂质;
(1.3)浇注:将球化处理后的铁液温度控制在1400℃~1420℃之间,进行浇注,在浇注的同时加入硅铋孕育剂作为随流孕育剂进行随流孕育,随流孕育剂占铁液的0.1wt.%~0.20wt.%;所述硅铋孕育剂中,Si含量为70wt.%~80wt.%,Bi含量为2wt.%~3%,余量为铁和不可避免杂质;
(2)机加工:浇注铸件冷却到室温后开箱取出铸件,对毛坯铸件进行喷丸处理和机加工。
实施例3
本实施例提供的一种球墨铸铁摇臂的制造方法,包括如下步骤:
(1)铸造球墨铸铁摇臂铸件,使球墨铸铁摇臂铸件具有如下化学组成:C:3.86wt.%,Si:2.42wt.%,Mn:0.42wt.%,P:0.020wt.%,S:0.010wt.%,Mg:0.026wt.%,Cu:0.32wt.%,Re:0.013wt.%,Sn:0.038wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(1.1)熔炼:使用中频炉进行铁液熔炼,将回炉料、生铁和废钢熔炼至熔融状态,根据化学成分检测结果加入增碳剂和合金以调整铁液的化学组成,控制出炉温度在1500℃-1520℃范围内,然后铁液出炉;
(1.2)球化处理:铁液出炉时,向球化包底部依次加入1.2wt.%的稀土镁硅合金作为球化剂、0.30wt.%的硅铝钙孕育剂作为包底孕育剂以及5-15mm厚的铁板;所述稀土镁硅合金中,Mg含量为6wt.%~8wt.%,Re含量为2wt.%~4wt.%,Ca含量为2wt.%~3.5wt.%,Si含量为35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免的杂质;所述硅铝钙孕育剂中,Si含量为72wt.%~80wt.%,Al含量为0.5wt.%~2wt.%,Ca含量为0.5wt.%~2wt.%,余量为铁和不可避免杂质;
(1.3)浇注:将球化处理后的铁液温度控制在1400℃~1420℃之间,进行浇注,在浇注的同时加入硅铋孕育剂作为随流孕育剂进行随流孕育,随流孕育剂占铁液的0.1wt.%~0.20wt.%;所述硅铋孕育剂中,Si含量为70wt.%~80wt.%,Bi含量为2wt.%~3%,余量为铁和不可避免杂质;
(2)机加工:浇注铸件冷却到室温后开箱取出铸件,对毛坯铸件进行喷丸处理和机加工。
对比例1
本对比例提供的一种球墨铸铁摇臂的制造方法,包括如下步骤:
(1)铸造球墨铸铁摇臂铸件,使球墨铸铁摇臂铸件具有如下化学组成:C:3.77wt.%,Si:2.39wt.%,Mn:0.49wt.%,P:0.021wt.%,S:0.008wt.%,Mg:0.022wt.%,Cu:0.45wt.%,Re:0.013wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(1.1)熔炼:使用中频炉进行铁液熔炼,将回炉料、生铁和废钢熔炼至熔融状态,根据化学成分检测结果加入增碳剂和合金以调整铁液的化学组成,控制出炉温度在1500℃-1520℃范围内,然后铁液出炉;
(1.2)球化处理:铁液出炉时,向球化包底部依次加入1.2wt.%的稀土镁硅合金作为球化剂、0.30wt.%的硅铝钙孕育剂作为包底孕育剂以及5-15mm厚的铁板;所述稀土镁硅合金中,Mg含量为6wt.%~8wt.%,Re含量为2wt.%~4wt.%,Ca含量为2wt.%~3.5wt.%,Si含量为35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免的杂质;所述硅铝钙孕育剂中,Si含量为72wt.%~80wt.%,Al含量为0.5wt.%~2wt.%,Ca含量为0.5wt.%~2wt.%,余量为铁和不可避免杂质;
(1.3)浇注:将球化处理后的铁液温度控制在1400℃~1420℃之间,进行浇注,在浇注的同时加入硅铋孕育剂作为随流孕育剂进行随流孕育,随流孕育剂占铁液的0.1wt.%~0.20wt.%;所述硅铋孕育剂中,Si含量为70wt.%~80wt.%,Bi含量为2wt.%~3%,余量为铁和不可避免杂质;
(2)机加工:浇注铸件冷却到室温后开箱取出铸件,对毛坯铸件进行喷丸处理和机加工。
对比例2
本对比例提供的一种球墨铸铁摇臂的制造方法,包括如下步骤:
(1)铸造球墨铸铁摇臂铸件,使球墨铸铁摇臂铸件具有如下化学组成:C:3.72wt.%,Si:2.61wt.%,Mn:0.23wt.%,P:0.018wt.%,S:0.005wt.%,Mg:0.020wt.%,Cu:0.30wt.%,Re:0.015wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(1.1)熔炼:使用中频炉进行铁液熔炼,将回炉料、生铁和废钢熔炼至熔融状态,根据化学成分检测结果加入增碳剂和合金以调整铁液的化学组成,控制出炉温度在1500℃-1520℃范围内,然后铁液出炉;
(1.2)球化处理:铁液出炉时,向球化包底部依次加入1.2wt.%的稀土镁硅合金作为球化剂、0.30wt.%的硅铝锆孕育剂作为包底孕育剂以及5-15mm厚的铁板;所述稀土镁硅合金中,Mg含量为6wt.%~8wt.%,Re含量为2wt.%~4wt.%,Ca含量为2wt.%~3.5wt.%,Si含量为35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免的杂质;所述硅铝锆孕育剂中,Si含量为62wt.%~69wt.%,Al含量为3wt.%~5wt.%,Zr含量为3wt.%~5wt.%,余量为铁和不可避免的杂质;
(1.3)浇注:将球化处理后的铁液温度控制在1400℃~1420℃之间,进行浇注,在浇注的同时加入硅铋孕育剂作为随流孕育剂进行随流孕育,随流孕育剂占铁液的0.1wt.%~0.20wt.%;所述硅铋孕育剂中Si含量为70wt.%~80wt.%,Bi含量为2wt.%~3wt.%,余量为铁和不可避免杂质;
(2)正火处理:将球墨铸铁摇臂铸件加热至850℃,保温90min,风冷至380℃;
(3)回火处理:将正火后的球墨铸铁摇臂铸件加热至550℃,保温90min后空冷至室温;
(4)机加工:对回火处理后的产品进行喷丸处理和机加工。
对比例3
本对比例提供的一种球墨铸铁摇臂的制造方法,包括如下步骤:
(1)铸造球墨铸铁摇臂铸件,使球墨铸铁摇臂铸件具有如下化学组成:C:3.72wt.%,Si:2.61wt.%,Mn:0.23wt.%,P:0.018wt.%,S:0.005wt.%,Mg:0.020wt.%,Cu:0.30wt.%,Re:0.015wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(1.1)熔炼:使用中频炉进行铁液熔炼,将回炉料、生铁和废钢熔炼至熔融状态,根据化学成分检测结果加入增碳剂和合金以调整铁液的化学组成,控制出炉温度在1500℃-1520℃范围内,然后铁液出炉;
(1.2)球化处理:铁液出炉时,向球化包底部依次加入1.2wt.%的稀土镁硅合金作为球化剂、0.30wt.%的硅铝锆孕育剂作为包底孕育剂以及5-15mm厚的铁板;所述稀土镁硅合金中,Mg含量为6wt.%~8wt.%,Re含量为2wt.%~4wt.%,Ca含量为2wt.%~3.5wt.%,Si含量为35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免的杂质;所述硅铝锆孕育剂中,Si含量为62wt.%~69wt.%,Al含量为3wt.%~5wt.%,Zr含量为3wt.%~5wt.%,余量为铁和不可避免的杂质;
(1.3)浇注:将球化处理后的铁液温度控制在1400℃~1420℃之间,进行浇注,在浇注的同时加入硅铋孕育剂作为随流孕育剂进行随流孕育,随流孕育剂占铁液的0.1wt.%~0.20wt.%;所述硅铋孕育剂中Si含量为70wt.%~80wt.%,Bi含量为2wt.%~3wt.%,余量为铁和不可避免杂质;
(2)机加工:对球墨铸铁摇臂铸件进行喷丸处理和机加工。
对比例4
本对比例提供的一种球墨铸铁摇臂的制造方法,包括如下步骤:
(1)铸造球墨铸铁摇臂铸件,使球墨铸铁摇臂铸件具有如下化学组成:C:3.81wt.%,Si:2.34wt.%,Mn:0.36wt.%,P:0.020wt.%,S:0.005wt.%,Mg:0.020wt.%,Cu:0.49wt.%,Re:0.012wt.%,Sn:0.031wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
(1.1)熔炼:使用中频炉进行铁液熔炼,将回炉料、生铁和废钢熔炼至熔融状态,根据化学成分检测结果加入增碳剂和合金以调整铁液的化学组成,控制出炉温度在1500℃-1520℃范围内,然后铁液出炉;
(1.2)球化处理:铁液出炉时,向球化包底部依次加入1.2wt.%的稀土镁硅合金作为球化剂、0.30wt.%的硅铝钙孕育剂作为包底孕育剂以及5-15mm厚的铁板;所述稀土镁硅合金中,Mg含量为6wt.%~8wt.%,Re含量为2wt.%~4wt.%,Ca含量为2wt.%~3.5wt.%,Si含量为35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免的杂质;所述硅铝钙孕育剂中,Si含量为72wt.%~80wt.%,Al含量为0.5wt.%~2wt.%,Ca含量为0.5wt.%~2wt.%,余量为铁和不可避免杂质;
(1.3)浇注:将球化处理后的铁液温度控制在1400℃~1420℃之间,进行浇注,在浇注的同时加入硅铝钙孕育剂作为随流孕育剂进行随流孕育,随流孕育剂占铁液的0.1wt.%~0.20wt.%;所述硅铝钙孕育剂中,Si含量为72wt.%~80wt.%,Al含量为0.5wt.%~2wt.%,Ca含量为0.5wt.%~2wt.%,余量为铁和不可避免杂质;
(2)机加工:对回火处理后的产品进行喷丸处理和机加工。
表1各实施例和对比例的球墨铸铁摇臂铸件化学组成
C | Si | Mn | S | P | Cu | Mg | Re | Sn | |
实施例1 | 3.81 | 2.34 | 0.36 | 0.005 | 0.020 | 0.49 | 0.020 | 0.012 | 0.031 |
实施例2 | 3.72 | 2.48 | 0.50 | 0.009 | 0.021 | 0.47 | 0.031 | 0.010 | 0.022 |
实施例3 | 3.86 | 2.42 | 0.42 | 0.010 | 0.020 | 0.32 | 0.026 | 0.013 | 0.038 |
对比例1 | 3.77 | 2.39 | 0.49 | 0.008 | 0.021 | 0.45 | 0.022 | 0.013 | - |
对比例2 | 3.72 | 2.61 | 0.23 | 0.005 | 0.018 | 0.30 | 0.020 | 0.015 | - |
对比例3 | 3.72 | 2.61 | 0.23 | 0.005 | 0.018 | 0.30 | 0.020 | 0.015 | - |
对比例4 | 3.81 | 2.34 | 0.36 | 0.005 | 0.020 | 0.49 | 0.020 | 0.012 | 0.031 |
-表示未添加。
表2各实施例和对比例的球墨铸铁摇臂铸件力学性能
疲劳试验依据Q/EQY-424-2003内燃机摇臂疲劳试验方法进行,摇臂受力状态模拟实际服役工况,要求保证施加在摇臂长臂上的载荷与摇臂调整螺栓轴线同轴,施加在短臂上的载荷与长臂载荷夹角为15.04°。试验过程按升降法进行控制,保持最小压载荷1KN不变,对摇臂施加循环压载荷,并取循环载荷中的最大压载荷(循环基础为107周次)表示疲劳载荷大小。
表3摇臂疲劳试验结果
疲劳性能 | 中值疲劳强度 | 摇臂本体重量 |
实施例1 | 41.6KN | 0.38kg |
锻钢摇臂 | 44.2KN | 0.53kg |
对比例2 | 42.3KN | 0.38kg |
对比例4 | 29.1KN | 0.53kg |
注1:锻钢摇臂采用40Cr材料,进行调质处理,摇臂轴孔装配粉冶铜基衬套。
注2:摇臂安全系数满足设计要求的最低疲劳强度为34.5KN。
表4摇臂发动机台架试验结果
注:锻钢摇臂本体采用40Cr材料,进行调质处理,摇臂轴孔装配粉冶铜基衬套。
以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,其特征在于,包括:
铸造球墨铸铁摇臂铸件;所述球墨铸铁摇臂铸件包含如下化学成分:C:3.7wt.%~3.9wt.%,Si:2.3wt.%~2.5wt.%,Mn:0.35wt.%~0.50wt.%,P≤0.04wt.%,S≤0.02wt.%,Mg:0.015wt.%~0.4wt.%,Cu:0.4wt.%~0.6wt.%,Sn:0.02wt.%~0.04wt.%,Re:0.01wt.%~0.03wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质;
对球墨铸铁摇臂铸件机加工,即成。
2.根据权利要求1所述的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,其特征在于:所述球墨铸铁摇臂铸件包含如下化学成分:C:3.86wt.%,Si:2.42wt.%,Mn:0.42wt.%,P:0.020wt.%,S:0.010wt.%,Mg:0.026wt.%,Cu:0.32wt.%,Sn:0.038wt.%,Re:0.013wt.%,余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,其特征在于:所述铸造球墨铸铁摇臂铸件包括:
熔炼:将原料熔炼成铁水,控制铁水温度为1500℃-1520℃,出炉;
球化处理:铁水出炉时向球化包底部依次加入球化剂、压包孕育剂,最后加入5-15mm厚的铁板进行压包;
浇注:将球化处理后的铁水控制在1400℃~1420℃进行浇注,在浇注的同时进行随流孕育。
4.根据权利要求3所述的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,其特征在于:所述球化剂为稀土镁硅球化剂,其加入量为铁水的1.05wt.%~1.35wt.%。
5.根据权利要求4所述的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,其特征在于:所述稀土镁硅球化剂中,Mg含量为6wt.%~8wt.%,Re含量为2wt.%~4wt.%,Ca含量为2wt.%~3.5wt.%,Si含量为35wt.%~44wt.%,余量为铁和不可避免杂质。
6.根据权利要求3所述的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,其特征在于:所述压包孕育剂为硅铝钙孕育剂,其加入量为铁水的0.25wt.%~0.35wt.%。
7.根据权利要求6所述的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,其特征在于:所述硅铝钙孕育剂中,Si含量为72wt.%~80wt.%,Al含量为0.5wt.%~2wt.%,Ca含量为0.5wt.%~2wt.%,余量为铁和不可避免杂质。
8.根据权利要求3所述的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法,其特征在于:随流孕育采用的孕育剂为硅铋孕育剂,其加入量为铁水的0.1wt.%~0.2wt.%;所述硅铋孕育剂中,Si含量为70wt.%~80wt.%,Bi含量为2wt.%~3%,余量为铁和不可避免杂质。
9.一种重型商用车柴油发动机摇臂,其特征在于,由权利要求1~8任一项所述的重型商用车柴油发动机摇臂的制造方法制造而成。
10.权利要求9所述的重型商用车柴油发动机摇臂作为重型商用车柴油发动机的排气摇臂或制动摇臂的应用。
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Citations (8)
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---|---|---|---|---|
CN101358262A (zh) * | 2008-09-23 | 2009-02-04 | 上海华新合金有限公司 | 大功率空调压缩机铸态球铁曲轴的生产方法 |
CN103602880A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-02-26 | 海安县万力铸造有限公司 | 一种高强韧性qt850-5曲轴的铸态生产方法 |
CN106811676A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-06-09 | 山东汇金股份有限公司 | 一种高强度高韧性铸态qt700‑10及其生产方法 |
CN108085580A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-05-29 | 山东汇金股份有限公司 | 一种高强度、高韧性铸态球墨铸铁及其生产方法 |
CN108103392A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-01 | 湖北星源科技有限公司 | 一种高强度球墨铸铁生产方法 |
CN112210708A (zh) * | 2020-09-24 | 2021-01-12 | 湖北星源科技有限公司 | 一种球墨铸铁及利用消失模制备该球墨铸铁的方法 |
CN113088804A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-07-09 | 太原市三高能源发展有限公司 | 一种铸造高强度球铁及制造方法 |
CN114369756A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-19 | 东风商用车有限公司 | 一种铸态qt700-8材料及其铸造方法和应用 |
-
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- 2022-07-08 CN CN202210806597.3A patent/CN115287524A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101358262A (zh) * | 2008-09-23 | 2009-02-04 | 上海华新合金有限公司 | 大功率空调压缩机铸态球铁曲轴的生产方法 |
CN103602880A (zh) * | 2013-12-04 | 2014-02-26 | 海安县万力铸造有限公司 | 一种高强韧性qt850-5曲轴的铸态生产方法 |
CN106811676A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-06-09 | 山东汇金股份有限公司 | 一种高强度高韧性铸态qt700‑10及其生产方法 |
CN108085580A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-05-29 | 山东汇金股份有限公司 | 一种高强度、高韧性铸态球墨铸铁及其生产方法 |
CN108103392A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-01 | 湖北星源科技有限公司 | 一种高强度球墨铸铁生产方法 |
CN112210708A (zh) * | 2020-09-24 | 2021-01-12 | 湖北星源科技有限公司 | 一种球墨铸铁及利用消失模制备该球墨铸铁的方法 |
CN113088804A (zh) * | 2021-05-19 | 2021-07-09 | 太原市三高能源发展有限公司 | 一种铸造高强度球铁及制造方法 |
CN114369756A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-19 | 东风商用车有限公司 | 一种铸态qt700-8材料及其铸造方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
韦世鹤: "《铸造合金原理及熔炼》", 华中理工大学出版社 * |
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