CN1288793A - 制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺，它由电渣重熔工艺及电渣熔铸工艺来完成,采用电渣重熔工艺制造出曲轴铸件的轴头、轴尾及曲柄销待用,采用电渣熔铸工艺将上述的铸件逐次与曲柄臂熔铸在一起,直至将曲轴毛坯逐次熔合为一体结构。本发明解决了成型不良、裂纹和夹渣的缺陷,具有工艺流程简单,工艺参数稳定,与同级别产品相比机械性能好,生产成本低的优点。
Description
本发明属于曲轴制造机械领域，特别涉及一种制造曲轴毛坏的逐次电渣熔铸工艺。
曲轴是动力机械的重要部件之一，动力机械产生的动力由它输出，其质量的优劣直接影响动力机械的使用性能，多年来，人们一直在不断努力探索曲轴毛坯制造工艺，以求提高它的机械性能，降低生产成本。
传统的生产曲轴毛坯的方法是球墨铸铁和全纤维挤压锻造工艺，球墨铸铁工艺主要缺点是常常出现铸造缺陷，如球化不良，疏松、气孔、砂眼、夹杂等，造成机械性能低，实用寿命短；全纤维挤压锻造工艺，则需庞大昂贵的锻压设备，制造工艺复杂，劳动强度大，生产效率低，成本高，金属利用率仅达到30％。
为解决曲轴毛坯制造问题，国内一些厂家试图采用生产曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺，但因存在成型不良，裂纹和夹渣缺陷尚未成功。
本发明的目的旨在提供一种采用金属纯净化成型技术，它巧妙地将金属精炼与成型一步完成，其工艺流程简单，工艺参数稳定，与同级别产品相比机械性能好，生产成本低的制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺，消除了成型不良、裂纹和夹渣的缺陷。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺，其特征在于，生产曲轴毛坯由电渣重熔工艺及电渣熔铸工艺来完成，曲轴组件的轴头、轴尾及曲柄销，采用自耗电极，周边带有水冷系的铸模2、渣池3、金属熔池4、绝缘板7，与水冷丝系循环相通的水箱6构成的电渣重熔装置所完成的铸件，其制作工艺为：将高温、高碱度的四元熔渣置入渣池内，上述单极自耗电极1的一端插入渣池3内，将自耗电极1、渣池3、金属熔池4、熔铸件5、水箱6通过短网导线8上与变压器9形成回路；当电流通过回路时，自耗电极1尾部被渣池逐渐加热熔化于铸模内，经周边水冷系凝固成型曲轴中设定铸件：轴头、轴尾及曲柄销；
将上述制造的轴头、轴尾及曲柄销采用电渣熔铸工艺逐次熔铸成整体曲轴毛坯，其制作工艺依次为：采用上述电渣重熔装置在与曲柄臂10形状相符的铸模2中重熔双极串联自耗电极1，待曲柄臂10熔铸成型时，便将与铸模2相应孔12内柔性连接的曲柄销11毛坯熔合在曲柄臂10上后脱模，再将熔铸于曲柄臂上的曲柄销11采用柔性连接置入铸模相应孔12内，与此同时再把下一个曲柄销11亦采用柔性连接置入另一孔内，同样采用双极串联自耗电极1熔铸第二个曲柄臂，依此逐次电渣熔铸工艺直至将曲轴毛坯熔合为一整体。
上述的四元熔渣是CaO、MgO、CaF2及Al2O3组合的四元熔渣，其配比为2∶1∶4∶13。
上述的单极自耗电极的电参数匹配为：V/I=1/2，双极自耗电极的电参数匹配为V/I=1/0.7。
上述的自耗电极厚度根据渣池深度而设计。
上述的铸模上设有水冷系设计为靠近热源处水流量体积大，远离热源处水流量体积小。
本发明的特点是：(1)采用双极串联与均衡冷却技术解决曲轴毛坯成型问题；(2)采用柔性连接技术解决裂纹问题；(3)改变电参数匹配和合理的渣池深度及渣成分配比解决夹渣问题。
本发明的优点是：其熔铸的产品具有金属纯净、成分均匀，组织致密，表面光洁；它可以用小功率的炉子生产出大吨位的曲轴毛坯，工艺流程简单，工艺参数稳定，金属结晶方向有利于曲轴受力方向，综合机械性能等于或高于同级别全纤维锻造合金钢曲轴，疲劳强度是球墨铸铁曲轴的2.5倍，安全系数达到1.8，而制造成本比全纤维锻造曲轴低15％，相当于同样轴的球墨铸铁曲轴的成本，为曲轴制造技术开辟了一条新途径。
下面结合附图和实施例详述本发明：
附图1为电渣熔铸原理图；
附图2为逐次电渣熔铸制造曲轴毛坯原理图；
附图3为双极串联自耗电极熔铸示意图；
附图4为待熔铸件柔性连接示意图；
附图5为逐次电渣熔铸制造的曲轴毛坯示意图。
制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺有电渣重溶工艺和电渣溶铸工艺来完成。
如图1为电渣重溶原理图，曲轴铸件的轴头、轴尾及曲柄销，采用自耗电极，周边带有水冷系的铸模2、渣池3、金属熔池4、绝缘板7，与水冷丝系循环相通的水箱6构成的电渣重熔装置所完成的铸件，其制作工艺为：将高温、高碱度的四元熔渣置入渣池内，上述单极自耗电极1的一端插入渣池3内，将自耗电极1、渣池3、金属熔池4、熔铸件5、水箱6通过短网导线8上与变压器9形成回路；当电流通过固路时，自耗电极1尾部被渣池逐渐加热熔化，熔化的钢液穿过渣池于铸模内，经周边水冷系凝固成型曲轴中铸件：轴头、轴尾及曲柄销；它在重熔过程中，一方面对冶炼的金属进行精炼，使金属纯净，另一方面可以直接铸成所设定铸件。
如图2为逐次电渣熔铸制造曲轴毛坯原理图，将上述制造的轴头、轴尾及曲柄销采用电渣熔铸工艺逐次熔铸成整体曲轴毛坯，其制作工艺依次为：采用上述电渣重熔装置在与曲柄臂10形状相符的铸模2中重熔双极串联自耗电极1，待曲柄臂10熔铸成型时，便将与铸模2相应孔12内柔性连接的曲柄销11毛坯熔合在曲柄臂10上脱模后，再将熔铸于曲柄臂上的曲柄销11采用柔性连接置入铸模相应孔12内，与此同时再把下一个曲柄销11亦采用柔性连接置入另一孔内，同样采用双极串联自耗电极1熔铸第二个曲柄臂，依此逐次电渣熔铸工艺直至将曲轴毛坯熔合为一整体。
本发明解决了：1、采用双极串联电极和均衡冷却技术解决了成型不良问题，逐次电渣熔铸工艺生产曲轴毛坯过程中，则采用双极串联自耗电极(如图3)电流流向沿型腔横断面，全断面温度被提高，加之采用铸模中靠近热源处水冷系体积大，水流量多，给予较强冷却，远离热源处水冷系体积小，水流量小，给予较弱冷却的均衡冷却技术，铸件成型良好，避免了若采用单极自耗电极熔铸远离电极的型腔功率不足，加之没有采用均衡冷却技术，致使铸件出现缺肉、渣沟冷隔缺陷。
2、采用柔性连接解决了裂纹问题
逐次电渣熔铸工艺生产曲轴毛坯工艺过程中，铸模2为内铜外钢的钢性结构，金属在加热、冷却过程中的热胀、冷缩受到阻碍，当阻碍力超过金属在当时温度下许用应力时便产生裂纹，而裂纹产生在曲轴使用中常发生断裂的部位，本发明采用柔性连接(如图4)，待熔铸件1是靠带有弹簧13、短轴为△变量的夹紧块14夹紧定位后插入至左铸模15与右铸模16形成的孔12内，其插入孔12内的熔铸件与孔间留有间隙。当熔铸件热胀冷缩时产生的应力作用在弹簧13上达到自由伸缩的目的，避免刚性固定收缩无法补偿的缺陷。纵向柔性连接(见图5)，当熔铸曲轴下一部件时已铸曲轴毛坯放置在具有导向轨道17的滚动小车18上支撑定位，在热胀冷缩外力作用下能伸缩自如。
3、改变电参数匹配和合理的渣池深度及熔渣成分配比解决了夹渣问题。
逐次电渣熔铸过程中，通过熔铸曲柄臂10将曲轴销11与其熔合成一整体，此时若采用常规电渣熔铸电参数匹配及渣池溶度，当输入功率小时在熔合部位产生夹渣，当输入功率大时，曲柄销11被熔穿，钢液外流，因此经科学实验改变冶炼电压V与冶炼电流I电参数匹配V/I=1/0.7 (原V/I=1/2)解决了其缺陷。渣池深度根据自耗电极1厚度而设计，使其接近相等。而熔渣成分选择了CaO、MgO、CaF2及Al2O3，其配比为2∶1∶4∶13的四元渣成分，从根本上解决了夹渣问题。
Claims (5)
1、一种制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺，其特征在于，生产曲轴毛坯由电渣重熔工艺及电渣熔铸工艺来完成，曲轴组件的轴头、轴尾及曲柄销，采用自耗电极，周边带有水冷系的铸模2、渣池3、金属熔池4、绝缘板7，与水冷丝系循环相通的水箱6构成的电渣重熔装置所完成的铸件，其制作工艺为：将高温、高碱度的四元熔渣置入渣池内，上述单极自耗电极1的一端插入渣池3内，将自耗电极1、渣池3、金属熔池4、熔铸件5、水箱6通过短网导线8上与变压器9形成回路；当电流通过回路时，自耗电极1尾部被渣池逐渐加热熔化于铸模内，经周边水冷系凝固成型曲轴中设定铸件：轴头、轴尾及曲柄销；
将上述制造的轴头、轴尾及曲柄销采用电渣熔铸工艺逐次熔铸成整体曲轴毛坯，其制作工艺依次为：采用上述电渣重熔装置在与曲柄臂10形状相符的铸模2中重熔双极串联自耗电极1，待曲柄臂10熔铸成型时，便将与铸模2相应孔12内柔性连接的曲柄销11毛坯熔合在曲柄臂10上后脱模，再将熔铸于曲柄臂上的曲柄销11采用柔性连接置入铸模相应孔12内，与此同时再把下一个曲柄销11亦采用柔性连接置入另一孔内，同样采用双极串联自耗电极1熔铸第二个曲柄臂，依此逐次电渣熔铸工艺直至将曲轴毛坯熔合为一整体。
2、根据权利要求1所述的制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺，其特征在于，上述的四元熔渣是CaO、MgO、CaF2及Al2O3组合的四元熔渣，其配比为2∶1∶4∶13。
3、根据权利要求1所述的制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺，其特征在于，上述的单极自耗电极的电参数匹配为：V/I=1/2，双极自耗电极的电参数匹配为V/I=1/0.7。
4、根据权利要求1所述的制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺，其特征在于，上述的自耗电极厚度根据渣池深度而设计。
5、根据权利要求1所述的制造曲轴毛坯的逐次电渣熔铸工艺，其特征在于，上述的铸模上设有水冷系设计为靠近热源处水流量体积大，远离热源处水流量体积小。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20021204 Termination date: 20100929 |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: TIANJIN SANYAN ESR STEEL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: XU DENGHONG Effective date: 20120629 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 301914 JIXIAN, TIANJIN TO: 301700 WUQING, TIANJIN |
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| RR01 | Reinstatement of patent right |
Former decision: transfer of the patent application right or patent right Former decision publication date: 20120725 |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20120629 Address after: 301700 No. 9, South finance Road, Tianjin Development Zone, Wuqing Patentee after: Tianjin Sanyan Electroslag Steel Co., Ltd. Address before: 301914 Zhongxing Road 12, Jixian County Economic Development Zone, Tianjin, China Patentee before: Xu Denghong |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20021204 Termination date: 20170929 |