制造具有低孔隙率的铸钢合金曲轴的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及制造具有低孔隙率的铸钢合金曲轴的系统和方法

【技术实现步骤摘要】
制造具有低孔隙率的铸钢合金曲轴的系统和方法
[0001]政府许可权利本专利技术是根据美国能源部授予的合同号
DE
‑
EE0008877
在政府的支持下完成的
。
政府对本专利技术具有某些权利
。


[0002]本公开涉及曲轴，并且更具体地涉及制造用于车辆的具有低孔隙率的铸钢合金曲轴的系统和方法
。

技术介绍

[0003]曲轴是能够执行在往复运动和旋转运动之间的转变的车辆零件
。
曲轴可以以各种方式被制造，诸如通过坯料
、
锻造和铸造
。
当前，铸钢合金曲轴的制造可以被改进以实现质量效率和成本节约
。

技术实现思路

[0004]因此，虽然当前曲轴达到了其预期目的，但是仍需要一种新的且改进的系统和方法来制造车辆曲轴，诸如铸钢合金曲轴
。
根据本文讨论的实施例和示例，本公开提供了制造具有低孔隙率的车辆铸钢合金曲轴的系统和方法
。
进而，实现了制造成本节约
。
[0005]根据本公开的一个方面，提供制造用于内燃发动机的铸钢合金曲轴的方法
。
该方法包括提供曲轴的阴砂铸模具
。
阴砂铸模具具有型腔以形成曲轴
。
曲轴包括至少三个销轴颈和在限定中心线的曲轴旋转轴线上对齐的至少四个主轴颈
。
[0006]在此方面，每个销轴颈被布置成围绕相应的销轴颈轴线并且被定位在主轴颈之间/>。
而且，相应的销轴颈轴线中的每个被定向成平行于所述曲轴轴线且与所述曲轴轴线径向隔开
。
所述销轴颈中的每个被连结到一对曲柄臂以用于在所述销轴颈和所述一对曲柄臂之间进行力传递
。
此外，每一对曲柄臂被连结到相应的主轴颈以用于在所述一对曲柄臂和所述主轴颈之间传递扭矩
。
此外，每个曲柄臂具有被布置成相对于所述中心线与相应的销轴颈相对的配重以便平衡和稳定
。
[0007]在此方面，该方法进一步包括以（例如在
1400
摄氏度（
℃
）和
1600℃
之间的）预定温度融化第一金属材料以限定熔融金属材料
。
此外，该方法进一步包括在阴砂铸模具的型腔中以
30
°
和
75
°
之间的冒口连接角度馈送熔融金属材料
。
[0008]该方法进一步包括在所述阴砂铸模具中以预定凝固时间冷却所述熔融金属材料，以限定具有所述铸钢合金曲轴的尺寸的凝固金属材料
。
此外，该方法包括从所述阴砂铸模具分离所述凝固金属材料以限定所述铸钢合金曲轴
。
[0009]在此方面的一个示例中，所述凝固时间是在所述阴砂铸模具中在5秒和
20
秒之间以限定所述凝固金属材料
。
在另一示例中，所述凝固金属材料具有小于百分之十（
10%
）的孔隙率
。
在又另一示例中，所述凝固金属材料具有
900
兆帕（
MPa
）至
1200 MPa
的极限拉伸强度（
UTS
）
、
大于
750 MPa
的屈服强度（
YS
）以及
5%
至
10%
的伸长率（
EL
）
。
[0010]在此方面的示例中，所述第一金属材料包括
0.29
重量百分比（
wt%
）至
0.65wt%
的碳（
C
）
、0.40wt%
至
0.80wt%
的硅（
Si
）
、0.6wt%
至
1.5wt%
的锰（
Mn
）
、
至少
0.03wt%
的磷（
P
）；
0.04wt%
至
0.07wt%
的硫（
S
）
、0.8wt%
至
1.4wt%
的铬（
Cr
）
、0.2wt%
至
0.6wt%
的镍（
Ni
）
、0.15wt%
至
0.55wt%
的钼（
Mo
）
、0.25wt%
至
2.0wt%
的铜（
Cu
）
、
至少
0.03wt%
的钛（
Ti
）
、0.07wt%
至
0.17wt%
的钒（
V
）
、0.02wt%
至
0.06wt%
的铝（
Al
）
、
至少
0.03wt%
的氮（
N
）
、0.01wt%
至
0.06wt%
的铈（
Ce
）和镧（
La
）之一以及余量为铁（
Fe
）
。
[0011]在一个示例中，所述冒口连接角度在
31
°
和
65
°
之间
。
在另一示例中，所述冒口连接角度在
30
°
和
55
°
之间
。
在再另一示例中，该方法进一步包括，在馈送步骤之前，将冷却构件布置在所述阴砂铸模具的至少一个配重上
。
[0012]在本公开的另一方面，提供用于制造用于车辆的铸钢合金曲轴的系统
。
所述系统包括模制单元，其被设置成形成所述铸钢合金曲轴的阴砂铸模具
。
在此方面，所述模具包括形成在其内的至少一个模制型腔，所述模制型腔具有模型，该模型具有所述钢合金曲轴的尺寸
。
所述曲轴包括至少四个主轴颈，其在限定中心线和水平平面的曲轴旋转轴线上对齐，穿过每个主轴颈的中间点形成所述中心线，并且沿着所述中心线纵向形成所述水平平面
。
所述水平平面限定所述模具的上切半部（
top cut half
）和下拽半部（
bottom drag half
）
。
所述曲轴进一步包括至少三个销轴颈
。
[0013]在此方面，每个销轴颈被布置成围绕相应的销轴颈轴线并且被定位在主轴颈之间
。
而且，相应的销轴颈轴线中的每个被定向成平行于所述曲轴轴线且与所述曲轴轴线径向隔开
。
另外，所述销轴颈中的每个被连结到一对曲柄臂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种制造用于内燃发动机的铸钢合金曲轴的方法，所述方法包括：提供所述曲轴的阴砂铸模具，所述阴砂铸模具具有型腔以形成所述曲轴，所述曲轴包括：在限定中心线的曲轴旋转轴线上对齐的至少四个主轴颈；和至少三个销轴颈，每个销轴颈被布置成围绕相应的销轴颈轴线并且被定位在所述主轴颈之间，相应的销轴颈轴线中的每个被定向成平行于所述曲轴轴线且与所述曲轴轴线径向隔开，所述销轴颈中的每个被连结到一对曲柄臂以用于在所述销轴颈和所述一对曲柄臂之间进行力传递，每一对曲柄臂被连结到相应的主轴颈以用于在所述一对曲柄臂和所述主轴颈之间传递扭矩，每个曲柄臂具有被布置成相对于所述中心线与相应的销轴颈相对的配重以便平衡和稳定；以预定温度融化第一金属材料以限定熔融金属材料；在所述阴砂铸模具的所述型腔中以
30
°
和
75
°
之间的冒口连接角度馈送所述熔融金属材料；在所述阴砂铸模具中以预定凝固时间冷却所述熔融金属材料，以限定具有所述铸钢合金曲轴的尺寸的凝固金属材料；以及从所述阴砂铸模具分离所述凝固金属材料以限定所述铸钢合金曲轴
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定凝固时间是在所述阴砂铸模具中在5秒和
20
秒之间以限定所述凝固金属材料
。3.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述凝固金属材料具有小于百分之十（
10%
）的孔隙率
。4.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述凝固金属材料具有
900
兆帕（
MPa
）至
1200 MPa
的极限拉伸强度（
UTS
）
、
大于
750 MPa
的屈服强度（
YS
）以及
5%
至
10%
的伸长率（
EL
）
。5.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一金属材料包括：
0.29
重量百分比（
wt%
）至
0.65wt%
的碳（
C
）
、0.40wt%
至
0.80wt%
的硅（
Si
）
、0.6wt%
至
1.5wt%
的锰（
Mn
）
、
至少
0.03wt%
的磷（
P
）；
0.04wt%
至
0.07wt%
的硫（
S
）
、0.8wt%
至
1.4wt%
的铬（
Cr
）
、0.2wt%
至
0.6wt%
的镍（
Ni
）
、0.15wt%
至
0.55wt%
的钼（
Mo
）
、0.25wt%
至
2.0wt%
的铜（
Cu
）
、
至少
0.03wt%
的钛（
Ti
）
、0.07wt%
至<...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：