机床导轨铸铁及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种机床导轨铸铁及其制备方法，在对该铸铁进行制备时，先往熔炼炉内投入新生铁、钛铁和磷铁，待这三种物料熔炼完毕后，把炉内熔融物倒入浇铸包内进行孕育处理，浇铸包型腔内被预先加入了电解铜和高硅钛铁，利用熔融物的温度和冲涮作用，使电解铜和高硅钛铁融化并均匀分散到浇铸包内容物内。孕育处理后的浇铸包内容物倒入到模具型腔内，冷却固化成型。对成型后的铸铁进行超音频炉内加热淬火处理，使铸铁表面形成1—2mm淬火层。为进一步提高电解铜和高硅钛铁在浇铸包内容物的分散程度，往浇铸包内倒入熔融物时，往浇铸包内发送超声波。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用在机床上的导轨铸铁及其制备方法。
技术介绍
机床导轨的耐磨性是影响机床精度保持性和使用寿命的关键因素，非耐磨性导轨表面在经过滚轮长时间的碾压后会出现塑性变形或在微观上的粗糙度变大，导轨表面的变化又会反作用于滚轮表面，给滚轮表面的光滑性带来影响。现有的机床导轨耐磨性相对较差，除了与构成导轨的各种成分之间的配比，以及各成分的分散不均匀有关外，还与铸铁制备时的处理工序有关。现有绝大多数的机床导轨铸铁在制备时，均是把相应的材料按照一 定配比投入到熔炼炉内进行熔炼，熔炼完毕后再把熔融物倒入涛铸包内进行固化造型。虽然这些成分在熔炼过程中会混和在一起，但各种成分之间的分散度不能保证。由于各成分本身的物理、化学性质不尽相同，投放在熔炼炉内的物料在被熔炼过程中，有时会发生一定的物理、化学变化，在发生这些变化时往往会伴生难以分散的结合体，这会影响到整个浇铸体系的均匀性，浇铸体系的均匀性差会影响到各成分对导轨耐磨性的贡献，进而会影响到导轨的耐磨性。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本专利技术需要解决的技术问题是提供一种新型的，通过该制备方法制备出的导轨铸铁加工出机床导轨后，能显著提高耐磨性。为解决所述技术问题，本专利技术机床导轨铸铁的化学成分为(质量百分比)C为2.8-3. l%、Si 为 I. 3-1. 6%、Mn 为 O. 6-0. 9%、P 为 O. 4-0. 6%、Cu 为 O. 8-1. 0%、Ti 为 O. 1-0. 15%、S〈0.1%，余量为铁。成型后的该铸铁的物理参数抗拉强度>200MPa、抗弯强度>400 MPa、挠度为 2. 5-3. 0_、硬度为 190-240 HBs0铜本身具有一定的延展性，在微观状态下，铜可以对机床导轨在使用过程中表面所产生的一些损伤进行自我修补。钛的掺入可有效提高机床导轨的强度。本专利技术的铸铁制备方法，包括如下步聚 选料选用牌号为Z15或Z20的新生铁、牌号为Ti20—Ti25的钛铁与磷铁混合备用，磷铁所占三者的质量百分比为12 —18%; 熔炼把所选的物料投入到中频感应电炉或双联熔炼炉中熔炼，待炉内熔融物的温度达到1400— 1420°C时，继续熔炼10 — 15min，在继续熔炼过程中，炉内熔融物的温度保持在1400—1420 0C ； 浇铸准备取浇铸包，往浇铸包的型腔内分别加入纯度大于99. 75%的电解铜粉末和粒度为3 — 6mm的高硅钛铁； 浇铸包的加注往加入了上述电解铜和高硅钛铁的浇包内倒入炉内熔融物，上述浇铸准备步聚中，电解铜和高硅钛铁所加入的量决定了浇铸包内容物中含Cu质量百分比为O. 8-1. 0%、含高硅钛铁质量百分比为O. 5—0. 6% ；孕育处理使浇铸包内容物的温度降至1370—1390°C ； 浇铸把浇铸包内容物倒入模具型腔内，冷却固化成型； 淬火对浇铸成型后的铸铁表面进行淬火处理，淬火深度为I一2mm。本专利技术制备方法与现有普通的机床导轨铸铁制备方法的区别在于1、在炉内投料时，只是先投入所述的新生铁、钛铁和磷铁。这三种物料在熔炼炉内熔炼的过程中不易产生难以分散的结合体，呈熔融状态的三种成分在整个体系内混和充分。2、把所述的电解铜粉末、高硅钛铁直接预加到浇铸包的型腔内，利用炉内熔融物本身的温度使所述的电解铜粉末、高硅钛铁融入到浇铸包内容物内。在往浇铸包内倒炉内熔融物时，熔融物的冲涮作用使得电解铜粉末和高硅钛铁在浇铸包内容物内的分散性好，在电解铜粉末和高硅钛铁被融化过程中，由于炉内熔融物本身已形成了均匀的分散系，电解铜粉末和所述高硅钛铁不易与炉内熔融物形成难以分散的结合体。3、对浇铸包内容物进行孕育处理，使其温度由1400—1420°C冷却至1370— 1390°C，然后再往模具内倒入该内容物。这会改善机床导轨铸铁的金相结构，有助于提升机床导轨的耐磨性。减少钛与碳、氧的化合量，提高机床导轨的强度。4、成型后的铸铁表面进行超音频感应炉内淬火处理，目的在于提升铸铁表面的硬度，在淬火过程中，铸铁的形变量小，便于导轨直线度的保证。作为进一步的优化，在所述浇铸包加注步聚中，倒入炉内熔融物的过程中往浇包内发送超声波。发送超声波的目的是使浇铸包内的电解铜粉末和高硅钛铁能够迅速地分散到炉内熔融物内，以便使电解铜粉末和高硅钛铁得到迅速融化，以免在浇铸包内容物内出现夹生现象。机床导轨的耐磨性在某种程度上决定于铜在整个体系内的分散程度，铜在整个体系内的分散程度越高，铜的修补作用就越能充分发挥。铜在整个体系内的分散程度越低，导轨的耐磨性越差。铜富集在导轨表面上时，易使导轨发生塑性变形，铜富集在导轨内部，会影响到导轨的抗屈挠性，导轨的脆性变大。本专利技术具有如下效果有良好的铸造性能；流动性好，组织均匀，应力小；有较高的硬度、足够高的强度和优良的耐磨性；熔铸工艺不复杂，铸件质量容易控制。不会出现热裂、热脆、夹渣及气孔等缺陷。与普通的机床导轨相比对，由本专利技术铸铁所制备的机床导轨耐磨性能提高I. 5—2倍。具体实施例方式本专利技术机床导轨铸铁的化学成分为(质量百分比):C为2. 8-3. l%、Si为I. 3-1. 6%、Mn 为 O. 6-0. 9%、P 为 O. 4-0. 6%、Cu 为 O. 8-1. 0%、Ti 为 O. 1-0. 15%, S〈O. 1%，余量为铁；成型后的该铸铁的物理参数抗拉强度>200MPa、抗弯强度>400 MPa、挠度为2. 5-3. 0mm、硬度为190-240 HBs。该机床导轨铸铁的化学成分及各成分的含量是由在铸铁制备过程中所加入的各种物料量所决定的，而该机床导轨铸铁所具备的各种物理参数是由加入的物料的量和种类及制备方法所决定的。该机床导轨铸铁的制备方法包括如下步聚 选料选用牌号为Z15或Z20的新生铁、牌号为Ti20—Ti25的钛铁与磷铁混合备用，磷铁所占三者的质量百分比为12 —18%。熔炼把所选的物料投入到中频感应电炉或双联熔炼炉中熔炼，待炉内熔融物的温度达到1400— 1420°C时，继续熔炼10 — 15min，在继续熔炼过程中，炉内熔融物的温度保持在 1400—1420 °C。浇铸准备取浇铸包，往浇铸包的型腔内分别加入纯度大于99. 75%的电解铜粉末和粒度为3 — 6mm的高硅钛铁。浇铸包的加注往加入了上述电解铜和高硅钛铁的浇包内倒入冷却了的炉内熔融物，上述浇铸准备步聚中，电解铜和高硅钛铁所加入的量决定了浇铸包内容物中含Cu质量百分比为0. 8-1. 0%、含高硅钛铁质量百分比为0. 5—0. 6% ； 孕育处理使浇铸包内容物的温度降至1370—1390°C ； 浇铸把浇铸包内容物倒入模具型腔内，冷却固化成型； 淬火对浇铸成型后的铸铁表面进行淬火处理，淬火深度为I一2mm。在上述该制备方法中，高硅钛铁选自牌号为FeTi30_A、FeTi30_B、FeTi40_A、FeTi40-B—种或几种，根据所选牌号的不同，高硅钛铁所加入的量略有差别，但应保证成型后的机床导轨铸铁内的化学成分满足本专利技术机床导轨铸铁内各化学成份的含量要求。在淬火步聚中，所述的超音频感应炉选用郑州国韵电子技术有限公司生产的超音频感应加热设备，该加热设备中设置有铜管，在铜管的外周设置有感应线圈。感应线圈通电后，成型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张明柱，马佳，张涤桢，陈凌芬，楼杰，
申请(专利权)人：浙江金火机床有限公司，
类型：发明
国别省市：