球墨铸铁曲轴的铸造及热处理工艺.pdf

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Jun.2012
Vol 61 No6
FOUNDRY
651
球墨铸铁曲轴的铸造及热处理工艺
杨思一,丛建臣2,孙海涛2,于海明2,慈惟红2
(1.山东理工大学机槭工程学院,山东淄博255049;2.天润曲轴股份有限公司,山东文登264400)
摘要:针对高性能球墨铸铁曲轴整体对开、平面分型工艺易出现夹砂、气孔等锈造缺陷的问题,重新设计了铸造
艺,采用曲面分型,配以凸凹模板,设计了无芯铸造曲轴分型工艺,简化了操作工序,避免了夹砂、气孔等铸造缺陷
的产生,降低了生产成本。为使铸件组织均匀,研制出了曲轴自动连续冷却生产线以及悬挂式旋转风雾冷却装置,均
匀冷却后工件的热应力和组织应力分布均匀,减少了工件变形,提高了曲轴的质量,改善了曲轴的性能,实现了多缸
曲轴的批量稳定生产。
关键词:球墨铸铁;曲轴;分型;正火
中图分类号:TG242.5文献标识码:A文章编号:1001-4977(2012)06-0651-03
Foundry and Heat Treatment Technology of
Ductile Iron Crankshafts
YANG Si-yi CONG Jian-chen, SUN Hai-tao, YU Hai-ming, CI Wei-hong
(1. School of Mechanical Engincering, Shandong University of Technology, Zibo 255049, Shandong, China;
2. Tianrun Crankshaft Co, Ltd, Wendeng 264400, Shandong, China
Abstract: The scabs and the blowholes easily existed in ductile iron crankshaft castings by straight half
parting. In order to solve the problems, we design new foundry technology that has no cores by curved parting
and concave-convex mould board, which simplifies working procedures, avoids scabs and blowholes, and
reduces costs. In order to get uniform microstructure, the technology and the equipments of normalizing
treatment with suspended type rotating spray cooling were successfully developed, which made the heat stress
and the structural stress of workpieces more uniform, reduced the deformation of workpieces, and improved
crankshaft quality Multi-cylinder crankshafts can be steadily produced
Key words: ductile iron; crankshaft; parting; normalize
随着汽车、工程机械、农业机械和船舶工业等的面组织不均匀等问题,降低了曲轴的性能,难以满足
迅速发展,我国发动机年需求量达6000多万台,居世新型发动机高速增压的运行需求,其应用受到限制。
界第一位,曲轴作为发动机的核心部件,在能量转换本文针对抗拉强度在900MPa以上的高性能珠光体球铁
和功率输出过程中起着关键作用。新型中等功率发动曲轴的铸造和热处理工艺以及热处理设备进行了深入
机逐渐向节能环保、高功率密度方向发展,使曲轴承研究,改进了工艺及设备,提高了曲轴的质量,实现
受的载荷提高了45%~67%叫,这就要求曲轴具有更好了批量生声
的内在质量和更高的力学性能。
新型中等功率发动机大多采用锻钢曲轴,少量使1曲轴铸造工艺方案的确定
用Cu-Mo球铁曲轴。生产锻钢曲轴,设备投资大、加1.1分型面的选择
工复杂、能耗高、成本高;而球铁曲轴耐磨性好、减
对于连杆颈与主轴颈中心线不在同一截面的曲轴,
震性好、加工性好,毛坯制作成本比锻钢曲轴低309%叫,国内外企业一直采用型芯的方法铸造,整体对开、平
具有极高的性价比,符合轻量化要求。因此,球铁曲面分型。如图1所示的六缸曲轴,采用型芯的方法铸
轴一直是国内外关注和开发的焦点。
造,会造成b、c、d、e连杆轴颈处在分型线夹角120
对于连杆颈与主轴颈中心线不在同一截面的曲轴,的上、下空间中,四个连杆轴颈需要砂芯来形成,如
传统工艺需要制芯、下芯、下冷铁等复杂工序,易产图2所示。砂芯易造成夹砂、气孔等缺陷,致使废品率
生夹砂、气孔等缺陷,导致内在质量稳定性差。另ー高。并且制芯需要专门的设备及工装,制芯过程包括
方面,由于热处理工艺不合理,曲轴热处理后出现断配砂、加树脂、混制、检验、射芯、刷涂料、干燥等
收稿日期:2012-02-01收到初稿,2012-02-29收到修订稿。
作者简介:杨思一(1962-),男,教授,主要从事铸铁件铸造技术研究。E-mail:yangsiyi(@sdu.cedu.cn