專利名稱：空調(diào)壓縮機(jī)球鐵曲軸及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金與鑄鐵合金領(lǐng)域，具體是指一種空調(diào)壓縮機(jī)球鐵曲軸及其制備方法。
市場(chǎng)所見日本產(chǎn)品H01型曲軸的毛坯存在如下缺陷和問題，曲軸檢測(cè)點(diǎn)的硬度和珠光體量符合要求，而多個(gè)非檢測(cè)剖位的硬度和珠光體量不符合技術(shù)條件要求，曲軸整體的珠光體量和硬度的均勻性不是很好，且產(chǎn)品價(jià)格較高。如何在材質(zhì)上保證曲軸本體的硬度均勻性是本產(chǎn)品的技術(shù)難點(diǎn)，為了了解現(xiàn)有技術(shù)曲軸材質(zhì)狀況，請(qǐng)參閱附圖
2所示，圖2是現(xiàn)有技術(shù)日本H01型曲軸解剖檢測(cè)點(diǎn)簡(jiǎn)圖，其金相組織與硬度檢測(cè)結(jié)果列于表1。
表1 現(xiàn)有技術(shù)日本H01型曲軸金相組織與硬度檢測(cè)結(jié)果

由表1可見，(1)現(xiàn)有技術(shù)曲軸珠光體含量從A1點(diǎn)到E1點(diǎn)逐漸增多，珠光體差值為20％；(2)除了A1點(diǎn)外，各斷面的中心硬度比表面硬度高，其差值最大在B1、C1二個(gè)斷面，差值為HB15。(3)曲軸的縱向硬度分布均勻性不是很好，最低點(diǎn)為HB163(A1點(diǎn))，最高點(diǎn)為HB201(E1點(diǎn))，最大硬度差值為HB38。
即提供一種空調(diào)壓縮機(jī)球鐵曲軸，其抗拉強(qiáng)度≥560Mpa，延伸率≥6％，球化率≥80％，珠光體量在30～70％范圍，整體珠光體量差值小于20％；硬度在175～240HB范圍，整體硬度差值小于38HB。
空調(diào)壓縮機(jī)球鐵曲軸的有關(guān)技術(shù)要求如下(1)曲軸尺寸要求曲軸毛坯尺寸長(zhǎng)161.3mm，φ19.1mm。偏心短軸φ29.4mm，長(zhǎng)34mm，位于長(zhǎng)軸一端面后21.5mm處。偏心短軸與長(zhǎng)軸的軸偏離3.5mm。
(2)曲軸材料技術(shù)條件①材質(zhì)牌號(hào)QT560-6；②金相組織球化率≥80％；珠光體量30～70％；③化學(xué)成份列于表2。
表2

④機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度≥560Mpa；延伸率≥6％，硬度175～240HB。
本發(fā)明目的中的制備方法，即通過如下技術(shù)方案完成選用FR516A射壓造型生產(chǎn)線制型，用500Kg中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵水，球化孕育處理后進(jìn)行澆注。其中主要關(guān)鍵是，把曲軸的冒口部位放在曲軸長(zhǎng)軸的端部，以改善產(chǎn)品硬度均勻性。增添Sn元素，在0.03～0.035％范圍，以提高產(chǎn)品球光體量。降低Cr、Ti，即將Cr量下降到0.04～0.05％，將Ti量下降到0.045～0.05％。，以改善產(chǎn)品機(jī)械加工性能。采用開放式澆注系統(tǒng)，避免曲軸產(chǎn)生氣孔、夾渣缺陷，以降低鑄造廢品率。
本發(fā)明具有以下有益效果1、曲軸造型工藝把曲軸的冒口部位放在曲軸長(zhǎng)軸端部，避免了傳統(tǒng)工藝澆注后按順序凝固而造成的曲軸本體硬度差很大，導(dǎo)致加工性能不好；2、選擇Sn元素作為提高珠光體量的措施。Sn加入球鐵鐵水中后，在提高珠光體的同時(shí)，沒有細(xì)化珠光體片間距，因而產(chǎn)品硬度的提高不明顯。避免了常用的用Mn和Cu元素在提高珠光體的同時(shí)，細(xì)化了珠光體片間距，因而硬度提高比較大，帶來(lái)了加工的困難。
3、在保證珠光體40％的前提下，降低曲軸的Cr、Ti含量，下降了曲軸的整體硬度，進(jìn)一步改善了加工性能。
4、本曲軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是細(xì)長(zhǎng)呈條形，極易產(chǎn)生氣孔夾渣缺陷。本發(fā)明采用了開放式的澆注系統(tǒng)，減少產(chǎn)生曲軸的氣孔及夾渣缺陷，大大降低了廢品率。
5、本發(fā)明曲軸產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)全面達(dá)標(biāo)，經(jīng)試制，產(chǎn)品的機(jī)械加工鑄造廢品率小于1％，綜合鑄造廢品率小于3％，同時(shí)機(jī)械加工性能考核合格。并降低了生產(chǎn)成本，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)了空調(diào)壓縮機(jī)行業(yè)的發(fā)展。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)日本H01型曲軸解剖檢測(cè)點(diǎn)簡(jiǎn)圖。
圖3為本發(fā)明曲軸解剖檢測(cè)點(diǎn)示意圖。
圖4為本發(fā)明曲軸產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程圖。
圖5為本發(fā)明曲軸型板布置簡(jiǎn)圖。
本曲軸產(chǎn)品選用FR516A射壓造型生產(chǎn)線進(jìn)行澆注，用500公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵水，球化孕育處理后進(jìn)行澆注，其工藝流程在圖4中列出。
1、造型工藝方案(1)請(qǐng)參閱圖5所示，其砂型尺寸為600×470×(120～300)，在該砂型內(nèi)排列曲軸16件，把曲軸的冒口部位放在曲軸長(zhǎng)軸的端部，以縮小鐵水在偏心軸部位與曲軸長(zhǎng)軸端部的冷卻速度之差，而減小此二部位的珠光體差值和硬度差值。本曲軸的厚大部位為偏心軸φ29.4部位，該偏心軸的模數(shù)Ms為0.51cm。按照選取冒口原則，冒口模數(shù)MR≥1.2Ms，冒口模數(shù)MR＝0.62cm。為此，起補(bǔ)縮作用的直澆口尺寸取為22.5×25mm2，其模數(shù)為0.625cm。取冒口徑為φ13mm。
(2)為了使進(jìn)入型腔的鐵水減少?zèng)_擊力，澆口杯與直澆道錯(cuò)開。并由于高壓造型的鑄型透氣性比較差，為便于型腔內(nèi)的氣體排出，曲軸短軸尾端設(shè)置了φ10的共同出氣通道。
(3)為了減少產(chǎn)生曲軸的氣孔及夾渣缺陷，采用了開放式的澆注系統(tǒng)，大大提高了成品率，使鑄造廢品率低于1％以下。
(4)本工藝出品率核算鑄件毛重＝0.4公斤/件×16件/型＝7.2公斤/型。澆冒系統(tǒng)重量0.6公斤/型。工藝出品率＝7.2公斤/(7.2公斤+6.0公斤)＝54.5％。
2、熔煉工藝方案(1)鐵水是用500公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉的，當(dāng)鐵料熔清后，溫度達(dá)到1450℃時(shí)，取樣分析化學(xué)成份，當(dāng)鐵水成份調(diào)整到位后，并在鐵水溫度達(dá)到工藝規(guī)定時(shí)，就進(jìn)行球化孕育及澆注工序。
(2)化學(xué)成份中，選擇中碳和中硅是合理的。碳當(dāng)量控制在4.50～4.55％，錳含量控制在0.35～0.40％，加用0.03～0.035％Sn保證有40％左右的珠光體，使曲軸的硬度不至于過高，化學(xué)成份的選擇如表3所示。
表3 曲軸的化學(xué)成份(％)

(3)球化與孕育處理工藝因?yàn)槭请姞t熔煉鐵水，為了防止產(chǎn)生氣孔和夾渣缺陷的產(chǎn)生，需要有較高的球化處理和澆注溫度，所以要用低鎂低稀土球化劑。球化劑粒度為3～10mm。球化劑的化學(xué)成份如圖4所示。
表4 球化劑的化學(xué)成份(％)

為了保證孕育劑中有較低的含鋁量，防止產(chǎn)生氣孔缺陷，選擇FeSi75孕育劑，其粒度為1-3mm。
球化和孕育處理工藝是球化處理在包底有提壩的250公斤球化包中進(jìn)行。球化劑放入預(yù)熱過的球化包反應(yīng)室中椿緊后再覆蓋厚度3～5mm的球鐵鐵屑，鐵屑要干凈、無(wú)銹、無(wú)油，并加預(yù)熱，在椿緊后即可進(jìn)行球化處理。球化處理時(shí)，鐵水流向反應(yīng)室的對(duì)面，第一次加鐵水150～180公斤，待球化反應(yīng)結(jié)束后，扒掉浮渣加入孕育劑進(jìn)行攪拌，接著補(bǔ)加鐵水70～100公斤。最后在攪拌、扒渣二次后，蓋上覆蓋劑進(jìn)行澆注。
球化、孕育及澆注的工藝參數(shù)是球化劑加入量1.4～1.5％；孕育劑加入量0.5～0.8％；球化處理溫度1550～1560℃；澆注溫度為1400～1450℃。
曲軸經(jīng)取樣解剖，表5列出了爐包號(hào)3-30-1-1的曲軸的硬度檢測(cè)結(jié)果，其曲軸檢測(cè)點(diǎn)參見附圖3。
表5 3-30-1-1曲軸的硬度檢測(cè)結(jié)果(HB)

(4)把Mn限制在0.40％以下，加0.03～0.035％Sn來(lái)提高珠光體量，表6為加錫后曲軸的珠光體及硬度分布、曲軸檢測(cè)點(diǎn)參見附圖3。
表6 加錫后曲軸的珠光及硬度分布 (5)在以上的二包曲軸中，各取一件曲軸加工成φ11的拉伸試棒，進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，其結(jié)果為5-16-1-1爐包次的抗拉強(qiáng)度為575Mpa，延伸率為7.8％。5-17-1-1爐包次的抗拉強(qiáng)度為582Mpa，延伸率為7.2％。
以上在限制Mn量小于0.40％的條件下，用加Sn來(lái)調(diào)整曲軸珠光體量的方法取得了很好的效果，測(cè)試結(jié)果符合曲軸技術(shù)條件。曲軸的整體硬度差只有10HB，珠光體量差只有5％，比現(xiàn)有技術(shù)日本的曲軸的硬度差(38HB)和珠光體量差(20％)小得多，從而保證了曲軸鑄件具有良好的加工性能。
(6)在保證曲軸F點(diǎn)斷面珠光體40％的前提下，降低曲軸的Cr、Ti含量，當(dāng)Cr量從0.07～0.08％下降到0.04～0.05％的同時(shí)，Ti量從0.06～0.07％下降到0.045～0.05％時(shí)，曲軸F點(diǎn)的表面硬度從200～205HB下降到了(185～190HB，而且曲軸的加工切削性能更有了明顯的改善，而使綜合廢品率小于3％。
權(quán)利要求
1.一種空調(diào)壓縮機(jī)球鐵曲軸，其抗拉強(qiáng)度≥560Mpa，延伸率≥6％，球化率≥80％，其特征在于，珠光體量在30～70％范圍，整體珠光量差值小于20％；硬度在175～240HB范圍，整體硬度差值小于38HB。
2.如權(quán)利要求1所述的一種空調(diào)壓縮機(jī)球鐵曲軸的制造方法，選用FR516A射壓造型生產(chǎn)線鑄制，用500Kg中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵水，球化孕育處理后進(jìn)行澆注，其特征在于2-1、把曲軸的冒口部位放在曲軸長(zhǎng)軸的端部；2-2、增加Sn在0.03～0.035％范圍，把Mn元素限制在0.40％以下；2-3、降低Cr、Ti含量，將Cr量下降到0.04～0.05％，將Ti量下降至0.045～0.05％；2-4、采用開放式澆注系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種空調(diào)壓縮機(jī)球鐵曲軸及其制備方法。產(chǎn)品珠光體量在30～70％范圍，整體珠光體量差值小于20％。硬度在175～240HB范圍；整體硬度差值小于38HB。制備中把曲軸的冒口部位放在曲軸長(zhǎng)軸的端部，增加了Sn元素和降低Cr、Ti含量，采用開放式澆注系統(tǒng)。曲軸本體硬度差值小，整體硬度下降，加工性能好；提高了產(chǎn)品珠光體量值；減少了產(chǎn)品中氣孔和夾渣缺陷的產(chǎn)生，降低了廢品率，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)B22D25/00GK1455121SQ0311695
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月15日
發(fā)明者徐清 申請(qǐng)人:上海華新合金有限公司