淺述球墨鑄鐵曲軸的熔煉工藝
球墨鑄鐵發(fā)明以來(lái),經(jīng)過(guò)不長(zhǎng)時(shí)間的努力,其抗拉強(qiáng)度提高到了600~900MPa,接近或超過(guò)了碳素鋼的水平。與鍛鋼材料比較,球墨鑄鐵曲軸既有制造簡(jiǎn)便、成本低廉,又有吸震、耐磨、對(duì)表面裂紋不敏感等鍛鋼材料所不具備的優(yōu)良特性,因而球墨鑄鐵具備了代替鍛鋼制造曲軸的可能性。
曲軸是把活塞連桿組傳來(lái)的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙?duì)外輸出。還用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他各種輔助裝置。
曲軸組成:主軸頸——用于支撐曲軸。全支承:曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個(gè)。強(qiáng)度、剛度好,減小了磨損;柴油機(jī)和大部分汽油機(jī)均采用。非全支承:曲軸的主軸頸數(shù)少于或等于氣缸數(shù)。載荷較大,縮短了曲軸的總長(zhǎng)度。曲拐:由一個(gè)連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構(gòu)成。曲軸常見(jiàn)損傷:軸頸表面拉傷、燒蝕曲軸的彎曲或扭曲變形,裂紋甚至斷裂。
對(duì)于球墨鑄鐵的熔煉,國(guó)內(nèi)外采用沖天爐,工頻爐雙聯(lián)熔煉的較多。鐵液一般要經(jīng)過(guò)脫硫處理,鐵液脫硫方式現(xiàn)在多采用多孔塞脫硫方法,即吹N2氣加入CaC2或復(fù)合脫硫劑攪拌脫硫。脫硫的穩(wěn)定性對(duì)于熔煉曲軸鐵液具有重要意義,如采用感應(yīng)電爐熔煉可以更好地控制合金成分范圍,穩(wěn)定球化,易于保證鐵液質(zhì)量。
球化處理是球鐵曲軸生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),石墨的形態(tài)不僅影響曲軸本體強(qiáng)度性能,而且會(huì)影響到曲軸疲勞強(qiáng)度與抗沖擊性能。球化劑的選用對(duì)于球化處理結(jié)果具有重要意義。
國(guó)內(nèi)球化劑主要采用稀土鎂硅鐵復(fù)合球化劑。
稀土具有較好的脫硫及平衡微量元素有害傾向的作用,凈化鐵液,穩(wěn)定生產(chǎn),但起主導(dǎo)球化作用的仍然是鎂。鑒于國(guó)內(nèi)鑄造廠脫硫水平的提高,球化劑有向低稀土方向發(fā)展的趨勢(shì)。另外,可根據(jù)鑄態(tài)基體組織的需要,使用含Ca、Ba、Bi、Sb等元素的復(fù)合球化劑。
球化時(shí)采用哪種球化工藝,主要考慮吸收率的高低、反應(yīng)是否平穩(wěn)。國(guó)外很多工廠采用蓋包沖入法,其優(yōu)點(diǎn)是吸收率較高,煙塵少,投資小,適應(yīng)面廣泛。國(guó)內(nèi)采用的更多為沖入法球化處理工藝,Mg的吸收率偏低(通常30%~50%)。喂絲法球化是最近發(fā)展起來(lái)的一種球化新工藝,其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)平穩(wěn)、溫度損失少,正在逐步推廣。
孕育處理是球化后的鐵液必不可少的工序。目前,國(guó)內(nèi)普遍采用含硅75%的硅鐵合金,國(guó)外球鐵孕育劑較多地應(yīng)用硅鐵/鋯、硅鐵/錳/鋯及含鈣、鋇的復(fù)合孕育劑,其中鋯能延遲衰退時(shí)間,錳能降低熔點(diǎn),使孕育均勻。采用高效孕育劑可以有效地增加石墨核心,細(xì)化晶粒,延緩孕育衰退時(shí)間。當(dāng)前,隨流孕育法在美國(guó)廣泛被采用,可以有效地控制孕育劑在鐵液中分布的均勻性。型內(nèi)孕育法常與其他孕育方法聯(lián)合使用,是一種復(fù)合強(qiáng)化孕育工藝。另外,新近發(fā)展的喂絲法孕育工藝,是與喂絲法球化同時(shí)進(jìn)行的一種孕育方法。
曲軸是把活塞連桿組傳來(lái)的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙?duì)外輸出。還用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他各種輔助裝置。
曲軸組成:主軸頸——用于支撐曲軸。全支承:曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個(gè)。強(qiáng)度、剛度好,減小了磨損;柴油機(jī)和大部分汽油機(jī)均采用。非全支承:曲軸的主軸頸數(shù)少于或等于氣缸數(shù)。載荷較大,縮短了曲軸的總長(zhǎng)度。曲拐:由一個(gè)連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構(gòu)成。曲軸常見(jiàn)損傷:軸頸表面拉傷、燒蝕曲軸的彎曲或扭曲變形,裂紋甚至斷裂。
對(duì)于球墨鑄鐵的熔煉,國(guó)內(nèi)外采用沖天爐,工頻爐雙聯(lián)熔煉的較多。鐵液一般要經(jīng)過(guò)脫硫處理,鐵液脫硫方式現(xiàn)在多采用多孔塞脫硫方法,即吹N2氣加入CaC2或復(fù)合脫硫劑攪拌脫硫。脫硫的穩(wěn)定性對(duì)于熔煉曲軸鐵液具有重要意義,如采用感應(yīng)電爐熔煉可以更好地控制合金成分范圍,穩(wěn)定球化,易于保證鐵液質(zhì)量。
球化處理是球鐵曲軸生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),石墨的形態(tài)不僅影響曲軸本體強(qiáng)度性能,而且會(huì)影響到曲軸疲勞強(qiáng)度與抗沖擊性能。球化劑的選用對(duì)于球化處理結(jié)果具有重要意義。
國(guó)內(nèi)球化劑主要采用稀土鎂硅鐵復(fù)合球化劑。
稀土具有較好的脫硫及平衡微量元素有害傾向的作用,凈化鐵液,穩(wěn)定生產(chǎn),但起主導(dǎo)球化作用的仍然是鎂。鑒于國(guó)內(nèi)鑄造廠脫硫水平的提高,球化劑有向低稀土方向發(fā)展的趨勢(shì)。另外,可根據(jù)鑄態(tài)基體組織的需要,使用含Ca、Ba、Bi、Sb等元素的復(fù)合球化劑。
球化時(shí)采用哪種球化工藝,主要考慮吸收率的高低、反應(yīng)是否平穩(wěn)。國(guó)外很多工廠采用蓋包沖入法,其優(yōu)點(diǎn)是吸收率較高,煙塵少,投資小,適應(yīng)面廣泛。國(guó)內(nèi)采用的更多為沖入法球化處理工藝,Mg的吸收率偏低(通常30%~50%)。喂絲法球化是最近發(fā)展起來(lái)的一種球化新工藝,其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)平穩(wěn)、溫度損失少,正在逐步推廣。
孕育處理是球化后的鐵液必不可少的工序。目前,國(guó)內(nèi)普遍采用含硅75%的硅鐵合金,國(guó)外球鐵孕育劑較多地應(yīng)用硅鐵/鋯、硅鐵/錳/鋯及含鈣、鋇的復(fù)合孕育劑,其中鋯能延遲衰退時(shí)間,錳能降低熔點(diǎn),使孕育均勻。采用高效孕育劑可以有效地增加石墨核心,細(xì)化晶粒,延緩孕育衰退時(shí)間。當(dāng)前,隨流孕育法在美國(guó)廣泛被采用,可以有效地控制孕育劑在鐵液中分布的均勻性。型內(nèi)孕育法常與其他孕育方法聯(lián)合使用,是一種復(fù)合強(qiáng)化孕育工藝。另外,新近發(fā)展的喂絲法孕育工藝,是與喂絲法球化同時(shí)進(jìn)行的一種孕育方法。
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