專利名稱：一種砂型鑄造等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及砂型鑄造載重汽車前軸的制造方法，具體涉及一種砂型鑄造等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的載重汽車前軸是選用40Cr或42CrMo等優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，采用大型鍛造設(shè)備模鍛成型。但是，一方面由于模鍛后剩余的料頭、料邊較多，造成材料的利用率較低，以致鍛造前軸材料成本較高；另一方面由于需要采用多套鍛模加工，而鍛模制造費(fèi)用較高，例如60噸大自卸車的前軸，一套鍛模需要幾百萬(wàn)元，大大增加了生產(chǎn)成本；再有鍛造前軸需要使用大型鍛造設(shè)備，設(shè)備投資高達(dá)幾千萬(wàn)元；并且鍛造工藝開(kāi)發(fā)及加工新前軸的周期較長(zhǎng)。這對(duì)于試制、生產(chǎn)新車型而言形成極大的技術(shù)障礙，亟待開(kāi)發(fā)一種在確保前軸理化性能質(zhì)量指標(biāo)的前提下的生產(chǎn)周期短、成本低廉的新制造工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)一種砂型鑄造等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法，采用呋喃樹(shù)脂砂造型工藝生產(chǎn)鎳鉬銅等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸。本發(fā)明在毛坯制造工藝、表面清理工藝和檢驗(yàn)方法等方面解決了 ADI產(chǎn)品內(nèi)部致密度和性能可靠性難以保證以及機(jī)械性能低的問(wèn)題，從而解決傳統(tǒng)的鍛造汽車前軸試驗(yàn)及制造成本高、周期長(zhǎng)的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是首先采用呋喃樹(shù)脂砂造型工藝鑄造鎳鉬銅合金化球墨鑄鐵前軸毛坯；之后進(jìn)行等溫淬火熱處理；最后加工成前軸零部件；具體工藝流程包括造型、 鐵水熔煉及澆注、開(kāi)箱、對(duì)前軸毛坯清理及檢驗(yàn)、表面噴丸強(qiáng)化、等溫淬火熱處理等六個(gè)工序1.造型本發(fā)明采用呋喃自硬樹(shù)脂砂型，并在砂型表面鋪厚度不低于30mm的鉻礦砂面砂， 同時(shí)芯砂全部采用鉻礦砂。采用這種造型工藝，其型芯砂的工藝配比為(1)面砂鉻礦砂100%;呋喃樹(shù)脂為砂量的1. 5% ；固化劑為樹(shù)脂量的35% 55% ；(2)砂型新硅砂20%，舊硅砂80% ；呋喃樹(shù)脂為總砂量的1. 0% ；固化劑為樹(shù)脂量的35% 55% ；(3)芯砂鉻礦砂100%;
呋喃樹(shù)脂為砂量的1. 5% ；固化劑為樹(shù)脂量的35% 55% ；樹(shù)脂砂型、芯硬化M小時(shí)后表面涂刷醇基石墨涂料，點(diǎn)火烘干后合箱。2.鐵水熔煉及澆注采用合理的鐵水熔化、鐵水凈化、球化處理、澆注工藝。(1)電爐熔煉鐵水工藝原料鐵水成分符合表1規(guī)定。表1%
CSiMnPSNiMoCu3. 45 ~ 3. 750.75 ~ 1.00< 0. 30< 0. 035< 0. 021. 00~ 1. 500. 26 ~ 0. 300. 70 ~ 0. 90首先是前軸化學(xué)成分設(shè)計(jì)，要考慮前軸所有截面都要淬透，又要確保材料等溫淬火熱處理后的性能達(dá)到QTD1050-6牌號(hào)的要求。本發(fā)明采用鎳鉬銅合金化球墨鑄鐵(化學(xué)成分見(jiàn)表幻，其中鉬、鎳和銅的含量是通過(guò)大量試驗(yàn)后確定的；鉬、鎳和銅三種合金化元素在球墨鑄鐵基體內(nèi)形成強(qiáng)化相、提高淬透性、改善機(jī)械加工性能同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生游離碳化物，其中鉬提高淬透性效果顯著，能夠淬透不大于IOOmm的壁厚，但鉬含量太高會(huì)降低前軸的韌性，必須嚴(yán)格控制。(2)鐵水凈化工藝采用對(duì)原料鐵水吹氬凈化的方法，將鐵水裝入帶底吹式多孔塞的脫硫包內(nèi)進(jìn)行， 底吹氬氣壓力0. 2MPa 0. 4MPa，時(shí)間!Bmin ^iin。吹氬后在鐵水表面撒0. 3%的除渣劑， 選用集渣劑石川4號(hào)，最后對(duì)鐵水表面除渣，從而達(dá)到凈化鐵水、減少鑄件非金屬夾渣物的作用。吹氣凈化鐵水的原理是從包底吹入惰性氣體攪動(dòng)鐵水，氣體具有一定的吸附作用而攜鐵水中的微小非金屬渣滓上??；通過(guò)在鐵水表面撒除渣劑和除渣，凈化鐵水、減少鑄件內(nèi)部非金屬夾雜物。(3)球化工藝將吹氬凈化后的鐵水倒回電爐提溫后出爐，球化處理溫度為 1430°C 1460°C ；準(zhǔn)確稱量出鐵量和球化劑和孕育劑的加入量、采用蓋包球化提高球化劑中鎂的吸收率，嚴(yán)格、準(zhǔn)確地控制含硫量。將球化劑和部分孕育劑加在提壩式球化包的底部，其中先加球化劑，上面再覆蓋孕育劑，球化劑采用牌號(hào)為FeSiMg8RE3的稀土硅鐵鎂合金，加入量為出鐵量的1. 1%，孕育劑采用硅鋇孕育劑，加入量為出鐵量的0.6% ；在出鐵槽隨鐵水加入出鐵量0. 4%的硅鋇孕育劑。球化處理采用蓋包沖入法，即在有包蓋的球化處理包里進(jìn)行球化處理。在球化處理包上方加了一個(gè)有進(jìn)鐵口的中間包蓋，包蓋和鐵水表面之間形成了一個(gè)基本密閉的空間。 經(jīng)球化處理后鐵水成分應(yīng)符合表2規(guī)定。表2%
權(quán)利要求
1.一種砂型鑄造的鎳鉬銅合金化等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法，其特征在于采用呋喃樹(shù)脂砂造型工藝鑄造鎳鉬銅合金化球墨鑄鐵前軸毛坯，之后進(jìn)行表面噴丸強(qiáng)化，等溫淬火熱處理，最后加工成前軸零部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種砂型鑄造的鎳鉬銅合金化等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法，其特征在于所述采用呋喃樹(shù)脂砂造型工藝鑄造鎳鉬銅合金化球墨鑄鐵前軸毛坯具體工藝流程包括造型、鐵水熔煉及澆注、開(kāi)箱、對(duì)前軸毛坯清理及檢驗(yàn)四個(gè)工序；所述造型，采用呋喃自硬樹(shù)脂砂型，并在砂型表面鋪厚度不低于30mm的鉻礦砂面砂， 同時(shí)型芯砂全部采用鉻礦砂；所述鐵水熔煉及澆注，采用合理的鐵水熔化、球化處理、澆注工藝；(1)爐熔煉鐵水工藝原料鐵水成分(％) :C 3.45 3.75、Si0.75 1.00、Mn<0.30、 P ^ 0. 035、S 彡 0. 02、Nil. 00 1. 50、MoO. 26 0. 30、CuO. 70 0. 90 ；(2)對(duì)原料鐵水吹氬凈化，氬氣壓力為0.2MPa 0. 4MPa、吹氬氣時(shí)間為!Bmin ％iin， 然后在鐵水表面撒0. 3%的除渣劑，最后對(duì)鐵水表面除渣。(3)球化工藝處理溫度為1430°C 1460°C；準(zhǔn)確稱量出鐵量和球化劑和孕育劑的加入量、采用蓋包球化提高球化劑中鎂的吸收率，嚴(yán)格、準(zhǔn)確地控制含硫量，將球化劑和部分孕育劑加在提壩式球化包的底部，其中先加球化劑，上面再覆蓋孕育劑，球化劑采用牌號(hào)為 FeSiMg8RE3的稀土硅鐵鎂合金，加入量為出鐵量的1. 1 %，孕育劑采用硅鋇孕育劑，加入量為出鐵量的0.6% ；在出鐵槽隨鐵水加入出鐵量0.4%的硅鋇孕育劑；經(jīng)球化處理后鐵水成分(％ ) :C 3. 45 3. 80,Sil. 90 2. 10,Mn彡0. 30,P彡0. 035、 S 彡 0. 020、Nil. 00 1. 50、MoO. 28 0. 30、CuO. 70 0. 90、MgO. 03 0. 06、RE0. 01 0. 03 ；(4)澆注溫度1390°C 1350°C，澆注時(shí)使用隨流孕育漏斗從頭至尾隨流加入鉍含量為2.5% -3. 5%的硅鐵孕育劑孕育，加入量為出鐵量的0.2%，不應(yīng)斷流；澆注時(shí)間應(yīng)在球化處理后IOmin內(nèi)完成澆注；所述開(kāi)箱在澆注后他后開(kāi)箱；所述對(duì)前軸毛坯清理及檢驗(yàn)，是對(duì)前軸毛坯進(jìn)行拋丸清理去除表面粘附砂粒和氧化皮，打磨掉前軸毛坯表面的飛邊和毛刺，然后對(duì)前軸毛坯進(jìn)行檢驗(yàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種砂型鑄造的鎳鉬銅合金化等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法，其特征在于所述其型芯砂的工藝配比為面砂鉻礦砂100%、呋喃樹(shù)脂為砂量的1. 5%、固化劑為樹(shù)脂量的35% 55% ；砂型新鉻礦砂20%、舊鉻礦砂80%、呋喃樹(shù)脂為總砂量的1. 0%、固化劑為樹(shù)脂量的 35% 55% ；芯砂鉻礦砂100%、呋喃樹(shù)脂為砂量的1. 5%、固化劑為樹(shù)脂量的35% 55% ；樹(shù)脂砂型、芯硬化24h后表面涂刷醇基石墨涂料，點(diǎn)火烘干后合箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種砂型鑄造的鎳鉬銅合金化等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法，其特征在于所述球化處理采用蓋包沖入法，即在有包蓋的球化處理包里進(jìn)行球化處理；在球化處理包上方加了一個(gè)有進(jìn)鐵口的中間包蓋，包蓋和鐵水表面之間形成了一個(gè)基本密閉的空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種砂型鑄造的鎳鉬銅合金化等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法，其特征在于所述對(duì)前軸毛坯進(jìn)行檢驗(yàn)，(1)對(duì)前軸毛坯進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷，檢驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合B/T4730.5-2005等級(jí)1標(biāo)準(zhǔn)；(2)對(duì)整根前軸毛坯下底面和兩側(cè)槽型區(qū)域內(nèi)全部打磨后再進(jìn)行著色探傷，執(zhí)行JB/ T4730. 5-2005等級(jí)1，不得有線性缺陷，對(duì)圓形缺陷，將其打磨掉后再進(jìn)行再次探傷，直到無(wú)缺陷，最后將底面打磨平滑過(guò)渡；(3)檢驗(yàn)前軸毛坯鑄態(tài)機(jī)械性能常溫抗拉強(qiáng)度Rm彡700MPa、斷后伸長(zhǎng)率A彡2%；(4)對(duì)附鑄金相試塊檢驗(yàn)金相組織球化率達(dá)到90%及以上，單位面積上的石墨球數(shù)為100個(gè)以上，石墨球徑大小為5級(jí) 7級(jí)；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種砂型鑄造的鎳鉬銅合金化等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法，其特征在于所述表面噴丸強(qiáng)化是對(duì)經(jīng)檢驗(yàn)合格的前軸毛坯表面進(jìn)行強(qiáng)力噴丸處理，強(qiáng)力拋丸機(jī)的線速度為60m/s、鋼丸流量80kg/min，拋丸時(shí)間^iin ；使用硅錳硼的鋼丸，鋼丸直徑0. 7mm，鋼丸硬度HRC46 48。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種砂型鑄造的鎳鉬銅合金化等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法，其特征在于所述等溫淬火熱處理是在電腦控制的處于保護(hù)氣氛中的從加熱爐到鹽浴池自動(dòng)生產(chǎn)線上進(jìn)行；前軸等溫淬火熱處理工藝為奧氏體化加熱880°C 920°C，保溫2h ；等溫淬火處理330°C 350°C，保溫1. 5h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種砂型鑄造的鎳鉬銅合金化等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法制造的鎳鉬銅等溫淬火球墨鑄鐵前軸，其特征在于所述鎳鉬銅等溫淬火球墨鑄鐵前軸的力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度Rm彡IOOOMPa,下屈服強(qiáng)度Rel彡700MPa,斷后伸長(zhǎng)率A 彡5 %，沖擊吸收功Aku2彡80J，布氏硬度(HBW) 310 380 ；疲勞壽命的&壽命值彡16萬(wàn)次；等溫淬火后檢驗(yàn)金相組織基體組織為針狀鐵素體+富碳奧氏體，石墨形態(tài)同鑄態(tài)金相組織不發(fā)生變化。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種砂型鑄造等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸的制造方法，采用呋喃樹(shù)脂砂造型工藝生產(chǎn)鎳鉬銅等溫淬火球墨鑄鐵載重汽車前軸。本發(fā)明解決了ADI產(chǎn)品內(nèi)部致密度和性能可靠性難以保證以及機(jī)械性能低的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是首先采用呋喃樹(shù)脂砂造型工藝鑄造鎳鉬銅合金化球墨鑄鐵前軸毛坯，之后進(jìn)行表面噴丸強(qiáng)化、等溫淬火熱處理，最后加工成前軸零部件。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了以鑄代鍛、以鐵代鋼，其綜合力學(xué)性能明顯高于普通球墨鑄鐵和鍛鋼；降低了汽車零部件的重量，節(jié)省了重型鍛造設(shè)備及模具的投資，降低成本；縮短了生產(chǎn)周期；實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排；具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B22C9/02GK102218504SQ20111012961
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者卜立杰, 周霞, 張奇志, 曲國(guó)輝, 曹慶元, 王懷林 申請(qǐng)人:大連新重集團(tuán)有限公司, 大連理工大學(xué)