一种柴油机球墨铸铁曲轴，其特征在于：所述球墨铸铁曲轴中各组分所占的质量百分比为：ｗ（Ｃ）：３．８０％～３．９０％，ｗ（Ｓｉ）：２．１０％～２．４０％，０＜ｗ（Ｍｎ）≤０．３０％，０＜ｗ（Ｐ）≤０．０６０％，０＜ｗ（Ｓ）≤０．０２０％，ｗ（Ｃｕ）：０．６０％～０．８０％，ｗ（Ｍｏ）：０．２０％～０．３０％，ｗ（ＲＥ）：０．０２０％～０．０４０％ｗ（Ｍｇ）：０．０３０％～０．０５０％，其余为Ｆｅ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种柴油机球墨铸铁曲轴，该球墨铸铁曲轴具有良好的力学性能， 本专利技术同时还涉及该曲轴的无冒口铸造工艺。
技术介绍
曲轴是柴油机的关键部件之一，其性能好坏直接影响柴油机的寿命。曲轴工 作时承受着大负荷和不断变化的弯矩和扭矩作用，常见的失效形式为弯曲疲劳断 裂及轴颈磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性和疲劳强度以及良好的耐磨性 能。随着球墨铸铁技术的发展，其性能也在不断提高，优质廉价的球铁已成为制 造曲轴的重要材料之一，其具有制造方便、成本低廉，又具有吸震、耐磨、对表 面裂纹不敏感等优良特性。现有技术中曲轴的铸造工艺主要采用大冒口铸造工艺，具体为曲轴径向中心 分型，自由端加球型大冒口，水平浇铸竖起冷却，通过上部大冒口进行补縮，其 主要工艺过程如下(1) 所有机型的柴油机曲轴均采用干模砂造型、并在自由端安置球型大冒口， 烘干、合箱后等待浇注；(2) 冲天炉直接出铁液球化孕育处理后进行水平浇注；(3) 浇注完毕后3分钟内将铸件竖起冷却。上述铸造工艺的铸件易在大冒口根部出现縮松縮孔缺陷，造成铸件质量不稳 定、废品率高的现象发生，并且该工艺操作性差，工人危险性大，占用场地大，生产周期长。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种柴油机球墨铸铁曲轴，该曲轴可以承受大负荷 和不断变化的弯矩和扭矩作用，具有良好的力学性能。本专利技术的上述目的通过如下技术方案来实现的 一种柴油机球墨铸铁曲轴， 其特征在于所述球墨铸铁曲轴中各组分所占的质量百分比为W (C): 3.80% 3.卯％， w (Si): 2.10% 2.40%， 0<w (Mn)《0.30%， 0<w (P)《0.060%， 0<w(S)《0.020%， w(Cu): 0.60% 0.80%， w (Mo): 0.20% 0.30%， w (RE): 0.020% 0.040% w (Mg): 0.030% 0.050%，其余为Fe。本专利技术的目的之二是提供上述柴油机球墨铸铁曲轴的无冒口铸造工艺，该铸 造工艺的铸件不会在根部出现縮松縮孔缺陷，铸件的力学性能可靠、成品率高。本专利技术的这一目的通过如下技术方案来实现的 一种柴油机球墨铸铁曲轴的 无冒口铸造工艺，其包括如下步骤(1) 铸型造型步骤选取干模砂为造型材料填充在浇铸模腔内，在干模砂的砂 体上开设与曲轴的主轴和曲轴相对应位置设置的L型浇注系统，并且在所述曲轴 的主轴径部和曲轴径部放置冷铁，所述浇注系统由直浇道、横浇道和多个内浇道 组成，其中所述直浇道和所述横浇道连通，多个内浇道分别和所述横浇道垂直设 置，并且分别与所述横浇道连通，所述干模砂的砂体上还开设有多个冷冒口；(2) 球墨铸铁双联熔炼步骤(2a)将球墨铸铁的原料投入冲天炉中进行熔炼，得到熔炼铁液A;(2b)将步骤(2a)获得的熔炼铁液A倒入脱硫铁液包内，并加入脱硫剂进行吹氮 气搅拌脱硫，得到脱硫铁液B;(2c)将步骤(2b)获得的脱硫铁液B倒入保温炉中升温，同时调整铁液的化学成 份，控制铁液中碳、硅元素所占的质量百分比，得到铁液C;(3) 铁液球化处理步骤将步骤(2c)获得的铁液C倒入球化包内，加入球化剂进行球化处理，球化处理完毕后对铁液进行扒渣，得到铁液D;(4) 铁液二次孕育步骤(4a)在步骤(3)获得的铁液D中加入孕育剂进行第一次孕育处理，得到铁液E; (4b)将步骤(4a)获得的铁液E倒入待浇注铸型对应的浇口杯内，在浇口杯内加 入孕育块进行第二次孕育处理，得到浇注铁液F;(5) 铁液浇注步骤将步骤(4b)获得的浇注铁液F倒入步骤(l)获得的铸型中进 行浇铸，浇铸采用水平浇注和水平冷却方式，获得球墨铸铁曲轴铸件，该球墨铸 铁曲轴铸件中各组分所占的质量百分比为w(C): 3.80% 3.90%， w(Si): 2.10% 2.40%, 0<w (Mn)《0.30%， 0<w (P)《0.060%， 0<w (S)《0.020%， w (Cu): 0.60% 0.80%， w(Mo): 0.20% 0.30%， w (RE): 0.020% 0.040%， w (Mg): 0.030% 0.050%，其余为Fe。其中，RE是中文稀土的表示，稀土的英文是rare earthmetals，也可以统称为 RE，由于稀土元素之间性质相近，分离困难，所以经常以混合物形式加入合金中。上述步骤(l)中所述浇注系统中各浇道要选择合适的横截面，各浇道最佳的截 面积比为A内A横A直为80 95: 150 170: 50 70。上述步骤(2a)中球墨铸铁的原料为生铁、废球墨铸铁和废钢组成的混合物，其 中生铁、废球墨铸铁和废钢按重量份数比40 60: 30 40: 10 20的配比组成， 冲天炉中的熔炼温度为1430'C 146(TC，熔炼时间为0.5 1.1小时。上述步骤(2b)中，在脱硫铁液包内加入的脱硫剂的质量和熔炼铁液A的质量比 为l: 40 65，加入的脱硫剂为低熔点氧化钙复合脱硫剂，脱硫剂中各组分按重量 份数比为CaO: CaC2: CaF2为40 60: 20 30: 5 10，脱硫时间为5 8min， 脱硫后的铁液温度为128(TC 1340'C。上述步骤(2c)中脱硫铁液B在保温炉中升温后，铁液温度升至1430°C 1450°C,调整铁液的化学成份，控制铁液中碳、硅元素的含量，其中碳的含量通 过添加增碳剂来控制，硅的含量通过添加75 SiFe(含硅量为75%的硅铁，即75 SiFe 中各组分所占的质量百分比为75%Si， 25n/。Fe)来控制。上述步骤(3)中，铁液C倒入球化包内加入的球化剂为铜镁合金，其中，球化 剂中各组分所占的质量百分比为其成分为w(Mg): 7.89%， w(RE): 4.38%， w(Si): 34.6%， w (Cu): 20%，其余为Fe，加入的球化剂的质量和铁液C的质量比为1: 70 85，球化温度143(TC 1450。C，球化时间为40 90秒。上述步骤(4a)第一次孕育处理中加入的孕育剂中各组分所占的质量百分比为 Si: 70% 75%， Ba: 1.5% 2.5%， Ca: 1.0% 2.0%，其余为Fe，加入的孕育剂 的质量和铁液D的质量比为1: 110 140，孕育时间为2 3min;上述步骤(4b)第二次孕育处理中加入的孕育块为75 SiFe孕育块，其加入的质 量和铁液E的质量比为1: 500，孕育时间为30 50秒。本专利技术的铸造工艺的理论基础是均衡凝固理论，均衡凝固理论是根据铸件铁液冷却时要体积收縮，凝固时析出石墨产生体积膨胀的事实，从自我补縮方式来实现均匀凝固。球墨铸铁凝固时产生的共晶膨胀力非常大， 一方面铸型壁迁移胀大，另一方面内部还存在縮松缺陷，形成了型壁迁移造成縮松的说法。实际上，型腔扩大是石墨化体积膨胀造成，而出现的縮松是石墨化膨胀的自我补縮能力没有被充分利用的结果；在凝固过程中，共晶石墨球团未相互接触时，石墨化膨胀力会使球间铁液受迫流动，推动相邻团一起移动，具有一定均衡补縮效果。如果 铸型刚硬不发生变形.此时膨胀力只能集中内向作用，球团、枝晶和晶间残余铁液 向枝晶末梢的縮松区挤压，使枝晶主干伸长并带动球团一起占据縮松孔洞，直到 枝晶末梢相互接触本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种柴油机球墨铸铁曲轴，其特征在于：所述球墨铸铁曲轴中各组分所占的质量百分比为：ｗ（Ｃ）：３．８０％～３．９０％，ｗ（Ｓｉ）：２．１０％～２．４０％，０＜ｗ（Ｍｎ）≤０．３０％，０＜ｗ（Ｐ）≤０．０６０％，０＜ｗ（Ｓ）≤０．０２０％，ｗ（Ｃｕ）：０．６０％～０．８０％，ｗ（Ｍｏ）：０．２０％～０．３０％，ｗ（ＲＥ）：０．０２０％～０．０４０％ｗ（Ｍｇ）：０．０３０％～０．０５０％，其余为Ｆｅ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：柯志敏，关敏权，李建辉，李兆宁，彭国强，鲁仲华，张征义，
申请(专利权)人：广州柴油机厂，
类型：发明
国别省市：81
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