激冷铸铁凸轮轴的铸造生产

激冷铸铁凸轮轴的铸造生产江西省机械设计研究院（江西省南昌市３３００４６）章爱生ＴｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＣｈｉｌｅｄＩｒｏｎＣａｍｓｈａｆｔｓＺｈａｎｇＡｉｓｈｅｎｇ（ＪｉａｎｇｘｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＤｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅ...     

冷铁对激冷铸铁凸轮轴材质性能的影响

介绍了壳型铸造激冷铸铁神龙凸轮轴用冷铁的设计情况及其对材质性能的重要性,同时试验研究了冷铁的表面质量和表面温度对凸轮轴材质性能的影响情况.试验表明:在冷铁设计确定后,冷铁表面质量是影响冷铁激冷效果的重要因素,而冷铁表面发生氧化和产生锈蚀会降低冷铁的激冷效果.冷铁表面氧化皮和锈蚀应及时清理,神龙凸轮轴冷铁使用频率规定为50次.另外,冷铁表面温度不可过高,否则会降低冷铁的激冷效果,神龙凸轮轴冷铁表面温度控制在小于60℃.防止冷铁表面温度过高的措施有:(1)在夏季连续生产时,为防止冷铁表面温度超过此温度,应使制壳型工序提前生产,让壳型(及冷铁)温度降低至60 C以下后进行浇注.(2)准备足够的冷铁,避免热态的冷铁在同一班次循环使用.     

激冷铸铁凸轮轴气孔缺陷原因及防止

神龙轿车用凸轮轴质量 3.5 kg,材质为无合金化灰铸铁 ,化学成分 (质量分数 ,% )为 :3.2～ 3.7C、1.7～ 2 .2 Si、0 .6～ 1.1Mn、≤ 0 .15 P、≤ 0 .18S。在 1t或5 0 0 kg中频炉内熔炼 ,包内硅铁孕育 ,铁水出炉温度(15 0 0± 10 )℃ ,浇注温度 136 0～ 14 0 0℃ ,采用壳型浇注 ,每型两件 ,浇注系统布置见图 1,铸件凸轮部位采用分块冷铁 36 0°激冷。批量生产中 ,常因在凸轮 (激冷面 )处出现气孔 ,造成铸件大量报废。图 1　凸轮轴浇注系统布置简图1　气孔缺陷特征气孔主要分布在中间两组凸轮的上表面。气孔的形状有规则的椭圆形、梨形、小圆…     

激冷铸铁凸轮轴的硬度控制方法

介绍了凸轮轴铸件的结构及技术要求,阐述了激冷灰铸铁凸轮轴的生产条件及工艺。针对凸轮硬度低及凸轮芯部硬度高等问题,采取了以下措施:(1)调整炉料配比,减少废钢的加入量,控制白口深度;(2)根据每包的三角试块白口深度,判断调整下包的孕育剂加入量;(3)改进基圆冷铁的形状结构,减少激冷效果,保证凸轮芯部石墨含量。生产结果显示:浇注了360件凸轮轴,凸轮激冷深度明显提高,硬度也都在要求范围内,凸轮芯部硬度也降到285 HB以内,铸件硬度不合格率控制在0.5%以内。     

激冷铸铁凸轮轴及其加工技术

根据对凸轮轴常用材料的分析,选取合适的化学成分、组织性能和铸造工艺以生产激冷合金铸铁凸轮轴。凸轮轴铸件生产的关键是针对国内原材料来源,形成相应的生产技术和工艺。     

激冷铸铁凸轮轴铸造工艺及断裂分析

某批次激冷铸铁HT300CrMoCu汽车凸轮轴装配时,近1/4的凸轮轴在中间轴颈处发生断裂,采用宏观、微观对凸轮轴进行了理化检测,并对凸轮轴的铸造工艺进行分析.结果表明,凸轮轴致裂的原因首先是由于Cr含量超标,强烈阻碍铸铁的石墨化,形成合金碳化物;再就是冬天气温下降快,浇注温度低,冷铁未作及时调整,引起凸轮部分全白口,轴颈也出现了白口组织.通过控制合金成分、浇注温度、孕育处理、过热温度和保温时间、冷铁的尺寸等因素,来控制石墨的形成,改善和提高凸轮轴的性能.     

稀土La对激冷铸铁凸轮轴组织性能的影响

在激冷铸铁凸轮轴生产过程中适当地加入孕育剂可以有效减小桃尖处白口深度。研究了稀土La对凸轮轴组织性能的影响。实验结果显示,稀土La能有效减小白口深度,提高铸件的力学性能;在轴颈部位碳化物≤15%的条件下,随着稀土La加入量的增加,形成石墨能力越来越强,石墨长度也增加,并且以A型石墨为主;同时,增加稀土La加入量能降低铁液激冷敏感性,不利于凸轮轴生产控制。     

浇注温度对激冷铸铁凸轮轴组织性能的影响

浇注温度是凸轮轴生产中的一个很重要的因素,它影响着冷铁的激冷能力,从而影响凸轮白口层的深度.研究了浇注温度对激冷铸铁凸轮轴组织性能的影响.实验发现,随着浇注温度的升高,会导致凸轮桃尖白口层深度和硬度下降:同时,浇注温度太低,会导致冷却速度加快,这样容易出现游离渗碳体,甚至使整个凸轮都变成白口.     

避免半激冷合金铸铁凸轮轴早期断裂的途径

采用多元线性回归的方法得到了Cr-Ni-Mo半激冷凸轮轴时归位和轴颈硬度方程,分析认为,适当提高Cr-Ni-Mo半激冷凸轮轴的w(Cr)量,适当降低w(C)和w(Si)量,以及适当增加铁液浇注前三角试片的白口深度,可以有效地提高Cr-Ni-Mo半激冷凸轮轴时归位和轴颈的硬度,从而有效地避免凸轮轴发生早期断裂失效。     

孕育剂加入量对激冷铸铁凸轮轴组织性能的影响

在激冷铸铁凸轮轴生产过程中，适当地加入孕育剂可以有效减小桃尖处白口深度。鉴于此，研究了孕育剂量对凸轮轴组织性能的影响。结果显示，在轴颈部位碳化物≤15％的条件下，降低孕育剂量可有效减少激冷层的石墨数量，提高激冷层的硬度；同时，可增加铁液激冷敏感性，有利于凸轮轴的生产控制。     

激冷铸铁凸轮轴"黑线"的形成机理及对策

综述国内外铸造工作者对激冷铸造凸轮轴"黑线"缺陷的认识过程,认为:铁碳合金同时具有稳定系共晶以及介稳定系共晶两个共晶反应是导致"黑线"产生的根本原因.根据生产实践,提出了合理选择浇注位置、合理设计冷铁、适当降低w(Si)量和提高w(Cr)量等多项措施,可以防止"黑线"缺陷的产生.     

过热对铁液质量和激冷铸铁凸轮轴组织的影响

研究了1t中频炉铁液过热对铁液质量和激冷铸铁凸轮轴组织的影响。结果表明:随着过热时间的延长,化学成分中碳的烧损严重,其余元素变化不大,铁液白口倾向加大;铸件D、E型石墨数量增多,基体碳化物含量增多。在实际生产过程中,适宜的过热温度为1550℃以下,过热时间应控制在1h内,超过1h需采用补加生铁或增碳剂来增碳、降低白口倾向。     

如何彻底消除激冷铸铁凸轮轴的“黑线”

激冷铸铁的白口层常常出现"黑线"缺陷,本文讨论了黑线的形成机理并提出了如何彻底消除黑线的方法。     

孕育处理对激冷铸铁凸轮轴组织性能的影响

孕育处理是提高铸铁性能的行之有效的手段.对激冷铸铁凸轮轴组织有非常重要的影响.通过在金属液中分别加入Si-Ba孕育剂和稀土La,研究了不同孕育剂对激冷铸铁凸轮轴的孕育情况.实验发现,Si-Ba孕育剂和稀土La都能减小白口层深度,并且随着孕育剂加入量的增加,凸轮轴莱氏体组织含量明显减小;为了获得质量合格的铸件.Si-Ba的加入量不能超过0.3%.而稀土La的加入量不能超过0.03%.     

激冷球铁凸轮轴的显微组织与性能

开发了一种采用树脂砂壳型铸造的激冷球铁凸轮轴.其非激冷区的显微组织由珠光体、少部分渗碳体和细小球状石墨组成;激冷区由初生渗碳体,共晶莱氏体（转变为珠光体和渗碳体）和极少量点状石墨组成.未激冷基体硬度为280～350 HBS,凸轮的激冷硬度和深度分别达到58 HRC以上和5～10 mm,非激冷区的基体抗拉强度超过550 MPa.     

碲涂料激冷铸铁铸造工艺研究

研究了碲涂料的组成与浇注温度对激冷层的影响。结果表明：碲涂料激冷铸铁的激冷层硬度高，深度大，显微组织也较理想。碲在涂料中的含量应≥３０％，粒度７０目左右，浇注温度应≥１３５０℃。     

热处理工艺参数对激冷铸铁组织性能的影响

通过改变激冷铸铁的热处理工艺,研究淬火加热温度、保温时间对其白口层中石墨含量变化的影响,以及对硬度和耐磨性的影响.     

激冷铸铁硬度测试形成的裂纹

笔者发现，激冷铸铁挺柱在测定洛氏硬度时，会出现压痕诱发裂纹。现将此情况简要介绍如下。1．挺住的化学成分和显微组织缴冷铸铁挺柱的化学成分（％）为：C3．45。3．65，Stl．7。2．O，MnO．7。1．0，Pwt0．回，SmpO．1，CllO．3～0．5，MO0．2～0．4；白口激冷层的深度为5．0～7·smm，组织主要为呈方向性分布的初生渗碳体。2．挺往硬度压痕诱发裂纹的显微形貌在挺柱顶部（激冷白四层部位）截取金相试样，将金相试样抛光和浸蚀后拉洛氏硬度（总负荷15Okg）；硬度值为54～55HRC，试样表面的压痕诱发裂纹如图1所示。压痕呈黑色椭圆…     

华铸CAE软件在壳型铸造激冷铸铁凸轮轴工艺优化中的应用

介绍了壳型铸造激冷铸铁富康轿车凸轮轴批量生产初期存在的主要问题.采用华铸CAE软件,通过对凸轮轴充型过程流动场的模拟,揭示了卷气(气孔)、夹渣、冲砂的部位与形成原因;通过对流动场温度场的耦合计算,揭示了铸件产生冷隔浇不足、材质等缺陷的部位与形成原因.模拟结果表明,通过工艺优化后生产的凸轮轴有效地防止了铸件气孔、夹渣冲砂、冷隔浇不足、材质等缺陷,取得了明显的效果.     

激冷铸铁热处理后的显微组织与耐磨性

探讨了淬火及回火热处理对激冷铸铁白口层的显微组织与耐磨性的影响。结果表明：淬火可以使激冷铸铁的白口层获得以马氏体为主的显微组织,从而显著提高其耐磨性,且随淬火温度提高耐磨性先下降后又升高,低温回火基本不影响这一变化规律。