空调压缩机球铁曲轴及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种空调压缩机球铁曲轴及其制备方法。产品珠光体量在３０～７０％范围，整体珠光体量差值小于２０％。硬度在１７５～２４０ＨＢ范围；整体硬度差值小于３８ＨＢ。制备中把曲轴的冒口部位放在曲轴长轴的端部，增加了Ｓｎ元素和降低Ｃｒ、Ｔｉ含量，采用开放式浇注系统。曲轴本体硬度差值小，整体硬度下降，加工性能好；提高了产品珠光体量值；减少了产品中气孔和夹渣缺陷的产生，降低了废品率，提高了市场竞争力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金与铸铁合金领域，具体是指一种。市场所见日本产品H01型曲轴的毛坯存在如下缺陷和问题，曲轴检测点的硬度和珠光体量符合要求，而多个非检测剖位的硬度和珠光体量不符合技术条件要求，曲轴整体的珠光体量和硬度的均匀性不是很好，且产品价格较高。如何在材质上保证曲轴本体的硬度均匀性是本产品的技术难点，为了了解现有技术曲轴材质状况，请参阅附图2所示，图2是现有技术日本H01型曲轴解剖检测点简图，其金相组织与硬度检测结果列于表1。表1 现有技术日本H01型曲轴金相组织与硬度检测结果 由表1可见，(1)现有技术曲轴珠光体含量从A1点到E1点逐渐增多，珠光体差值为20％；(2)除了A1点外，各断面的中心硬度比表面硬度高，其差值最大在B1、C1二个断面，差值为HB15。(3)曲轴的纵向硬度分布均匀性不是很好，最低点为HB163(A1点)，最高点为HB201(E1点)，最大硬度差值为HB38。即提供一种空调压缩机球铁曲轴，其抗拉强度≥560Mpa，延伸率≥6％，球化率≥80％，珠光体量在30～70％范围，整体珠光体量差值小于20％；硬度在175～240HB范围，整体硬度差值小于38HB。空调压缩机球铁曲轴的有关技术要求如下(1)曲轴尺寸要求曲轴毛坯尺寸长161.3mm，φ19.1mm。偏心短轴φ29.4mm，长34mm，位于长轴一端面后21.5mm处。偏心短轴与长轴的轴偏离3.5mm。(2)曲轴材料技术条件①材质牌号QT560-6；②金相组织球化率≥80％；珠光体量30～70％；③化学成份列于表2。表2 ④机械性能抗拉强度≥560Mpa；延伸率≥6％，硬度175～240HB。本专利技术目的中的制备方法，即通过如下技术方案完成选用FR516A射压造型生产线制型，用500Kg中频感应电炉熔炼铁水，球化孕育处理后进行浇注。其中主要关键是，把曲轴的冒口部位放在曲轴长轴的端部，以改善产品硬度均匀性。增添Sn元素，在0.03～0.035％范围，以提高产品球光体量。降低Cr、Ti，即将Cr量下降到0.04～0.05％，将Ti量下降到0.045～0.05％。，以改善产品机械加工性能。采用开放式浇注系统，避免曲轴产生气孔、夹渣缺陷，以降低铸造废品率。本专利技术具有以下有益效果1、曲轴造型工艺把曲轴的冒口部位放在曲轴长轴端部，避免了传统工艺浇注后按顺序凝固而造成的曲轴本体硬度差很大，导致加工性能不好；2、选择Sn元素作为提高珠光体量的措施。Sn加入球铁铁水中后，在提高珠光体的同时，没有细化珠光体片间距，因而产品硬度的提高不明显。避免了常用的用Mn和Cu元素在提高珠光体的同时，细化了珠光体片间距，因而硬度提高比较大，带来了加工的困难。3、在保证珠光体40％的前提下，降低曲轴的Cr、Ti含量，下降了曲轴的整体硬度，进一步改善了加工性能。4、本曲轴结构特点是细长呈条形，极易产生气孔夹渣缺陷。本专利技术采用了开放式的浇注系统，减少产生曲轴的气孔及夹渣缺陷，大大降低了废品率。5、本专利技术曲轴产品的各项技术指标全面达标，经试制，产品的机械加工铸造废品率小于1％，综合铸造废品率小于3％，同时机械加工性能考核合格。并降低了生产成本，提高了市场竞争力，促进了空调压缩机行业的发展。图2为现有技术日本H01型曲轴解剖检测点简图。图3为本专利技术曲轴解剖检测点示意图。图4为本专利技术曲轴产品生产工艺流程图。图5为本专利技术曲轴型板布置简图。本曲轴产品选用FR516A射压造型生产线进行浇注，用500公斤中频感应电炉熔炼铁水，球化孕育处理后进行浇注，其工艺流程在图4中列出。1、造型工艺方案(1)请参阅图5所示，其砂型尺寸为600×470×(120～300)，在该砂型内排列曲轴16件，把曲轴的冒口部位放在曲轴长轴的端部，以缩小铁水在偏心轴部位与曲轴长轴端部的冷却速度之差，而减小此二部位的珠光体差值和硬度差值。本曲轴的厚大部位为偏心轴φ29.4部位，该偏心轴的模数Ms为0.51cm。按照选取冒口原则，冒口模数MR≥1.2Ms，冒口模数MR＝0.62cm。为此，起补缩作用的直浇口尺寸取为22.5×25mm2，其模数为0.625cm。取冒口径为φ13mm。(2)为了使进入型腔的铁水减少冲击力，浇口杯与直浇道错开。并由于高压造型的铸型透气性比较差，为便于型腔内的气体排出，曲轴短轴尾端设置了φ10的共同出气通道。(3)为了减少产生曲轴的气孔及夹渣缺陷，采用了开放式的浇注系统，大大提高了成品率，使铸造废品率低于1％以下。(4)本工艺出品率核算铸件毛重＝0.4公斤/件×16件/型＝7.2公斤/型。浇冒系统重量0.6公斤/型。工艺出品率＝7.2公斤/(7.2公斤+6.0公斤)＝54.5％。2、熔炼工艺方案(1)铁水是用500公斤中频感应电炉熔炼的，当铁料熔清后，温度达到1450℃时，取样分析化学成份，当铁水成份调整到位后，并在铁水温度达到工艺规定时，就进行球化孕育及浇注工序。(2)化学成份中，选择中碳和中硅是合理的。碳当量控制在4.50～4.55％，锰含量控制在0.35～0.40％，加用0.03～0.035％Sn保证有40％左右的珠光体，使曲轴的硬度不至于过高，化学成份的选择如表3所示。表3 曲轴的化学成份(％) (3)球化与孕育处理工艺因为是电炉熔炼铁水，为了防止产生气孔和夹渣缺陷的产生，需要有较高的球化处理和浇注温度，所以要用低镁低稀土球化剂。球化剂粒度为3～10mm。球化剂的化学成份如图4所示。表4 球化剂的化学成份(％) 为了保证孕育剂中有较低的含铝量，防止产生气孔缺陷，选择FeSi75孕育剂，其粒度为1-3mm。球化和孕育处理工艺是球化处理在包底有提坝的250公斤球化包中进行。球化剂放入预热过的球化包反应室中椿紧后再覆盖厚度3～5mm的球铁铁屑，铁屑要干净、无锈、无油，并加预热，在椿紧后即可进行球化处理。球化处理时，铁水流向反应室的对面，第一次加铁水150～180公斤，待球化反应结束后，扒掉浮渣加入孕育剂进行搅拌，接着补加铁水70～100公斤。最后在搅拌、扒渣二次后，盖上覆盖剂进行浇注。球化、孕育及浇注的工艺参数是球化剂加入量1.4～1.5％；孕育剂加入量0.5～0.8％；球化处理温度1550～1560℃；浇注温度为1400～1450℃。曲轴经取样解剖，表5列出了炉包号3-30-1-1的曲轴的硬度检测结果，其曲轴检测点参见附图3。表5 3-30-1-1曲轴的硬度检测结果(HB) (4)把Mn限制在0.40％以下，加0.03～0.035％Sn来提高珠光体量，表6为加锡后曲轴的珠光体及硬度分布、曲轴检测点参见附图3。表6 加锡后曲轴的珠光及硬度分布 (5)在以上的二包曲轴中，各取一件曲轴加工成φ11的拉伸试棒，进行机械性能试验，其结果为5-16-1-1炉包次的抗拉强度为575Mpa，延伸率为7.8％。5-17-1-1炉包次的抗拉强度为582Mpa，延伸率为7.2％。以上在限制Mn量小于0.40％的条件下，用加Sn来调整曲轴珠光体量的方法取得了很好的效果，测试结果符合曲轴技术条件。曲轴的整体硬度差只有10HB，珠光体量差只有5％，比现有技术日本的曲轴的硬度差(38HB)和珠光体量差(20％)小得多，从而保证了曲轴铸件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空调压缩机球铁曲轴，其抗拉强度≥５６０Ｍｐａ，延伸率≥６％，球化率≥８０％，其特征在于，珠光体量在３０～７０％范围，整体珠光量差值小于２０％；硬度在１７５～２４０ＨＢ范围，整体硬度差值小于３８ＨＢ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐清，
申请(专利权)人：上海华新合金有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]