一种发动机凸轮轴冷激铸铁及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种发动机凸轮轴冷激铸铁及其制造方法，其中冷激铸铁通过以下步骤制得：Ａ．造型；Ｂ．配料：废钢５０－５５％、生铁８－１２％、回炉料２８－３７％、增碳剂２．２％（石墨电极）、元素及铁合金－铜０．４５％、硅铁３．２％、铬铁０．８５％；Ｃ．熔炼：包括如下分步：ａ．按照顺序依次加入上述配料；ｂ．熔炼铁水；ｃ．过热静置；ｄ．孕育；Ｄ：对Ｃ步骤得到的铁水进行浇注；Ｅ：冷却开箱；Ｆ：清砂；Ｇ：轴件检测。本发明专利技术的发动机凸轮轴冷激铸铁有效控制冷激层深度和硬度，耐磨性、抗擦伤力、抗粘着性和抗剥落的强韧性能好，完全满足高速高载荷及交变负荷要求，不需要后续淬火硬化处理，节省工时，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷激铸铁，特别是涉及一种发动机凸轮轴冷激铸铁。 本专利技术还涉及上述发动机凸轮轴冷激铸铁的制造方法。
技术介绍
凸轮轴是内燃机的关键部件之一，是内燃机中启闭气缸气门的重要零 件，其凸轮部件的耐磨性直接影响内燃机的性能。工作时，凸轮轴的凸轮工 作面与气门挺柱顶面紧密接触，形成一对摩擦副。当凸轮轴高速转动时，凸 轮的工作面会发生疲劳磨损，当磨损量超过某一值时，气门间隙过大，气门 开启时间延后且不完全，内燃机性能显著下降。由于磨损率与磨损表面硬度 成反比，因此凸轮轴凸轮工作面的硬度至关重要。但是现有冷激合金铸铁凸轮轴要么冷激层深度难控制，凸轮硬度达不到 耐磨的要求，要么需要后续淬硬处理工序。目前的凸轮轴冷激铸铁一般都存 在耐磨性比较差，抗擦伤力、抗粘着性和抗剥落的强韧性比较差，不能完全 满足高速高载荷及交变负荷工况下的要求。而且这样的冷激铸铁都需要进行 后续淬火硬化处理工艺，使得工时较长，成本较高。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术中的不足而完成的，本专利技术的目的是提供一种 可以有效控制冷激层深度和硬度，耐磨性、抗擦伤力、抗粘着性和抗剥落的 强韧性能非常好，完全满足高速高载荷及交变负荷工况下要求，而且不需要 后续的淬火硬化处理工序，节省工时，降低成本的发动机凸轮轴冷激铸铁。本专利技术的一种发动机凸轮轴冷激铸铁，其通过以下步骤制得A.造型 放置冷铁、过滤网，检査、清理砂型，即将成型冷铁放置在凸轮冷激区，成 型冷铁宽度与凸轮桃等宽，在凸轮桃尖部分冷铁厚度为凸轮桃外径的2. 5-3. 5倍，在凸轮过渡段冷铁厚度为凸轮桃外径的1.5-3倍；厚度在不同区域平顺过渡；砂型要求平整，型腔表面和分型面平滑，砂型无缺失；B. 配料废钢50-55%、生铁8-12%、回炉料28-35%、增碳剂2. 2%(石 墨电极)、元素及铁合金一铜0. 45%、硅铁3.2%、铬铁O. 85%，所诉合金中 硅铁0. 35%+铜0. 15%+铬铁0. 25%为孕育合金，其余合金和元素为底合金；C. 熔炼使用中频感应电炉，控制电压660V，功率《600KW，冷却水导 电率《50S/cm，包括如下分步a.按照顺序依次加入增碳剂、合金、生铁、 回炉料和废钢；b.熔炼铁水；c.过热静置将熔化的铁水加温至1540°C， 然后断电静置至1480°C; d.孕育加入所述孕育合金铁0. 35%+铜0. 15%+ 铬铁0.25%，控制铁水温度在1460-1500°C，保持30-35分钟，其中在孕育 20分钟后对铁水进行抽样检测并根据检验结果进行调整；D:对C步骤得到的铁水进行浇注，浇注温度控制在1320°C-1379°C， 控制浇注时间《22秒/模；E:冷却开箱，冷却时间后开箱，冷却时间控制在45-65分钟；F:清砂；G:轴件检测包括步骤a.光谱分析仪检测成分为成份为C 3. 0% 3. 4%; Si2.0% 2.4%; MnO. 6% 0. 9%; P《0. 15%; S 《0.12%; Cu 0. 2% 0. 5%; Cr《0.5%和步骤1).拉力试验机检测抗拉强度。本专利技术的一种发动机凸轮轴冷激铸铁，相对于现有技术而言，由于其通过上述步骤制成，经过测试，这样的发动机凸轮轴冷激铸铁制成的凸轮轴凸轮桃尖区冷激层深度控制在7-10mm，硬度控制在52-60HRC (桃尖角40度范围内)；凸轮过渡区冷激层深度控制在5-8mm，硬度控制在43-50HRC。凸轮桃尖冷激层组织莱氏体、细片或粒状珠光体、针状渗碳体、少量点状石墨；凸轮过渡区冷激层组织莱氏体、珠光体、渗碳体、少量片状石墨。经发动机台架和道路试验，此种冷激铸铁制造的凸轮轴耐磨性、抗擦伤力、抗粘着性、抗剥落的强韧性能非常好，完全满足高速高载荷及交变负荷工况下的要求。而且有效控制了冷激层深度和硬度，无需后续淬硬处理工序，节省工时，成本低。本专利技术的另一个目的是提供一种可以有效控制冷激层深度和硬度，耐磨 性、抗擦伤力、抗粘着性和抗剥落的强韧性能非常好，完全满足高速高载荷6及交变负荷工况下要求，而且不需要后续的淬火硬化处理工序，节省工时， 降低成本的凸轮轴冷激铸铁的制造方法。本专利技术的一种发动机凸轮轴冷激铸铁的制造方法，包括以下步骤A. 造型放置冷铁、过滤网，检査、清理砂型，即将成型冷铁放置在凸 轮冷激区，成型冷铁宽度与凸轮桃等宽，在凸轮桃尖部分冷铁厚度为凸轮桃外径的2.5-3.5倍，在凸轮过渡段冷铁厚度为凸轮桃外径的1.5-3倍；厚度 在不同区域平顺过渡；砂型要求平整，型腔表面和分型面平滑，砂型无缺失；B. 配料:废钢50-55%、生铁8-12%、回炉料28-35%、增碳剂2. 2% (石 墨电极)、元素及铁合金--铜0. 45%、硅铁3.2%、铬铁0.85%，所诉合金中 硅铁0. 35%+铜0. 15%+铬铁0. 25%为孕育合金，其余合金和元素为底合金；C. 熔炼使用中频感应电炉，控制电压660V，功率《600KW，冷却水导 电率《50uS/cm，包括如下分步a.按照顺序依次加入增碳剂、合金、生铁、 回炉料和废钢；b.熔炼铁水；c.过热静置将熔化的铁水加温至154(TC， 然后断电静置至1480°C; d.孕育加入所述孕育合金铁0. 35%+铜0. 15%+ 络铁0.25%，控制铁水温度在1460-1500°C，保持30-35分钟，其中在孕育 20分钟后对铁水进行抽样检测并根据检验结果进行调整；D:对C步骤得到的铁水进行浇注，浇注温度控制在1320°C-1379°C， 控制浇注时间《22秒/模；E:冷却开箱，冷却时间后开箱，冷却时间控制在45-65分钟； F:清砂；G:轴件检测包括步骤a.光谱分析仪检测成分和步骤b.拉力试验机检测抗拉强度。经过测试，上述方法制得的发动机凸轮轴冷激铸铁制成的凸轮轴凸轮桃尖区冷激层深度控制在7-10mm， 硬度控制在52-60HRC (桃尖角40度范围 内)；凸轮过渡区冷激层深度控制在5-8mm，硬度控制在43_50HRC。凸轮桃 尖冷激层组织莱氏体、细片或粒状珠光体、针状渗碳体、少量点状石墨； 凸轮过渡区冷激层组织莱氏体、珠光体、渗碳体、少量片状石墨。经发动 机台架和道路试验，此种方法制造冷激铸铁制成的凸轮轴耐磨性、抗擦伤力、抗粘着性、抗剥落的强韧性能非常好，完全满足高速高荷及交变负荷工况下 的要求。而且有效控制了冷激层深度和硬度，无需后续淬硬处理工序，节省 工时，成本低。 具体实施例方式下面对本专利技术的发动机凸轮轴冷激铸铁及其制造方法作进一步详细说明。本专利技术的一种发动机凸轮轴冷激铸铁，其通过以下步骤制得A.造型 放置冷铁、过滤网，检査、清理砂型，即将成型冷铁放置在凸轮冷激区，成 型冷铁宽度与凸轮桃等宽，在凸轮桃尖部分冷铁厚度为凸轮桃外径的2.5-3.5倍，在凸轮过渡段冷铁厚度为凸轮桃外径的1.5-3倍；厚度在不同 区域平顺过渡；砂型要求平整，型腔表面和分型面平滑，砂型无缺失；B.配料废钢50-55%、生铁8-12%、回炉料28-35% (己确认)、增碳 剂2.2%(石墨电极)、元素及铁合金一铜0. 45%、硅铁3. 2%、铬铁O. 85%， 所诉合金中硅铁0.35%+铜0. 15%+铬铁0.25%为孕育合金，其余合金和元素 为底合金。该孕育合金成份均匀，粒度分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机凸轮轴冷激铸铁，其特征在于：其通过以下步骤制得：　　Ａ．造型：放置冷铁、过滤网，检查、清理砂型，即将成型冷铁放置在凸轮冷激区，成型冷铁宽度与凸轮桃等宽，在凸轮桃尖部分冷铁厚度为凸轮桃外径的２．５－３．５倍，在凸轮过渡段冷铁厚度为凸轮桃外径的１．５－３倍；厚度在不同区域平顺过渡；砂型要求平整，型腔表面和分型面平滑，砂型无缺失；　　Ｂ．配料：废钢５０－５５％、生铁８－１２％、回炉料２８－３５％、增碳剂２．２％（石墨电极）、元素及铁合金－－铜０．４５％、硅铁３．２％、铬铁０．８５％，所诉合金中硅铁０．３５％＋铜０．１５％＋铬铁０．２５％为孕育合金，其余合金和元素为底合金；　　Ｃ．熔炼：使用中频感应电炉，控制电压６６０Ｖ，功率≤６００ＫＷ，冷却水导电率≤５０μＳ／ｃｍ，包括如下分步：ａ．按照顺序依次加入增碳剂、合金、生铁、回炉料和废钢；ｂ．熔炼铁水；ｃ．过热静置：将熔化的铁水加温至１５４０℃，然后断电静置至１４８０℃；ｄ．孕育：加入所述孕育合金：铁０．３５％＋铜０．１５％＋铬铁０．２５％，控制铁水温度在１４６０－１５００℃，保持３０－３５分钟，其中在孕育２０分钟后对铁水进行抽样检测并根据检验结果进行调整；　　Ｄ：对Ｃ步骤得到的铁水进行浇注，浇注温度控制在１３２０℃－１３７９℃，控制浇注时间≤２２秒／模；　　Ｅ：冷却开箱，冷却时间后开箱，冷却时间控制在４５－６５分钟；　　Ｆ：清砂；Ｇ：轴件检测：包括步骤ａ．光谱分析仪检测成分为成份为Ｃ　３．０％～３．４％；Ｓｉ　２．０％～２．４％；Ｍｎ　０．６％～０．９％；Ｐ≤０．１５％；Ｓ≤０．１２％；Ｃｕ　０．２％～０．５％；Ｃｒ≤０．５％和步骤ｂ．拉力试验机检测抗拉强度。...

【技术特征摘要】
1、一种发动机凸轮轴冷激铸铁，其特征在于其通过以下步骤制得A.造型放置冷铁、过滤网，检查、清理砂型，即将成型冷铁放置在凸轮冷激区，成型冷铁宽度与凸轮桃等宽，在凸轮桃尖部分冷铁厚度为凸轮桃外径的2.5-3.5倍，在凸轮过渡段冷铁厚度为凸轮桃外径的1.5-3倍；厚度在不同区域平顺过渡；砂型要求平整，型腔表面和分型面平滑，砂型无缺失；B.配料废钢50-55％、生铁8-12％、回炉料28-35％、增碳剂2.2％(石墨电极)、元素及铁合金--铜0.45％、硅铁3.2％、铬铁0.85％，所诉合金中硅铁0.35％+铜0.15％+铬铁0.25％为孕育合金，其余合金和元素为底合金；C.熔炼使用中频感应电炉，控制电压660V，功率≤600KW，冷却水导电率≤50μS/cm，包括如下分步a.按照顺序依次加入增碳剂、合金、生铁、回炉料和废钢；b.熔炼铁水；c.过热静置将熔化的铁水加温至1540℃，然后断电静置至1480℃；d.孕育加入所述孕育合金铁0.35％+铜0.15％+铬铁0.25％，控制铁水温度在1460-1500℃，保持30-35分钟，其中在孕育20分钟后对铁水进行抽样检测并根据检验结果进行调整；D对C步骤得到的铁水进行浇注，浇注温度控制在1320℃-1379℃，控制浇注时间≤22秒/模；E冷却开箱，冷却时间后开箱，冷却时间控制在45-65分钟；F清砂；G轴件检测包括步骤a.光谱分析仪检测成分为成份为C 3.0％～3.4％；Si 2.0％～2.4％；Mn 0.6％～0.9％；P≤0.15％；S≤0.12％；Cu 0.2％～0.5％；Cr≤0.5％和步骤b.拉力试验机检测抗拉强度。2、 根据权利要求1所述的一种发动机凸轮轴冷激铸铁，其特征在于 所述B步骤配料为废钢53%、生铁10%、回炉料30. 3%、增碳剂2.2%(石 墨电极)、元素及铁合金一铜0. 45%、硅铁3.2%、铬铁O. 85%,所诉合金中 硅铁0. 35%+铜0. 15%+铬铁0. 25%为孕育合金，其余合金和元素为底合金。3、 根据权利要求2所述的一种发动机凸轮轴冷激铸铁，其特征在于 所述C步骤中的d分部中孕育20分钟后对铁水成份进行抽样检测，铁水取样，用标准样块的铜模浇注样块，然后用光谱分析仪检测成份如果成份为C 3. 0% 3. 4%; Si 2. 0% 2. 4%; Mn 0. 6% 0. 9%; P《0. 15%; S 《0. 12%; Cu 0. 2% 0. 5%; Cr《0.5%,余量为Fe和不可避免的微量杂质为合格；不 合格则进行调整，如某种成份偏低，通过适当添加相应的配料的方式来调整；如果无法调整的铁水则报废。4、 根据权利要求1或2或3所述的一种发动机凸轮轴冷激铸铁，其特 征在于其成份为C 3. 0% 3. 2%; Si 2. 3% 2. 4%; Mn 0. 7% 0. 9%; P 0. 8% 0.12%; S 0. 8% 0. 10%; CuO. 2% 0. 3%; Cr0.2% 0. 3%，余量为Fe和 不可避免的微量杂质。5、 根据权利要求1或2或3所述的一种发动机凸轮轴冷激铸铁，其特 征在于其成份为C 3. 0% 3.2%; Si 2. 2% 2. 3%; Mn 0. 6% 0. 8%; P 0. 6% 0. 10%; S 0. 9% 0. 12%; Cu 0. 2% 0. 3%; Cr 0. 3% 0...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志红，陈磊，韦家良，
申请(专利权)人：上汽通用五菱汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]